Устройство для дифференциальной токовой защиты ошиновок мощных трансформаторов

СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 9) 01) А 1 85 АНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЬНОЙРАНСУДАРСТВЕННЦЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ордена Октябрьской Революции всесоюзный государственный проектноиэыскательский и научно-исследовательский институт энергетических систем и электрических сетей "Энергосетьпроект"(56) Федосеев М. Релейная защита электрических систем. М.: Энергия, 1976, с. 447, рис. 9-33.Технические требования и структур ные схемы комплекса устройств релейной защиты элементов ПС. 500 (ЭЗО) 1150 кВ. Том 1, М., ЭСП, 1978, мнв. В 7899 тм - т 1, с. 3.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛ ;ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ОШИНОВОК МОЩНЫХ Т ФОРМАТОРОВ 51) 4 Н 02 Н 3/28 7 04(57) Изобретение относится к области электротехники - релейной.эащитеи может быть использовано для защиты электрических сетей и систем напряжением 220 кВ и вьппе с глухозаэемленной, нейтралью и предназначено для отключения электроустановки в сети пере менного тока при коротком замыкании в зоне защиты. Цель иэобретения - повьппение надежности путем автомати зации переключения выходных цепей в . различных режимах работы трансформатора. Трансформатор 1 напряжения снабжен группами выключателей с разьединителем соответственно 2, 3, 4; 5; .6, 7 и 8, 9, которые служат для Е подключения трансформатора 1 к сети высокого среднего н низшего напряжений. Устройство снабжено блоками 16 уефа и 24 дифференциальной отсечки, бло- фками 14 и 15 торможения и реагирующим органом 17. При наличии тока пов127728реждения в защищаемом участке срабатывает реагирующий орган 17, Надежность защиты путем автоматизации переключения выходных цепей в различных режимах работы трансформатора 1 достигается путем введения двух бло 5ков 16 и 24 дифференциальных токовыхотсечек, блоков 51 и 52 Фиксации отключенного и включенного положенийразъединителя сторон высокого исреднего напряжения, а также логической части схемы. 1 ил.1Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите электрических сетей и систем напряжением 220 кВ и выше с глухо- заземленной нейтралью, и предназначено для отключения электроустановки в сети переменного тока при коротком замыкании в зоне защиты.Целью изобретения является повышение надежности путем автоматизации переключения выходных цепей в различных режимах работы трансформатора.На чертеже показана схема предлагаемого устройства.Автотрансформатор 1 с помощью выключателей 2 и 3 и разъединителя 4 подсоединен к распределительному устройству высшего напряжения, с помощью выключателей 5 и 6 и разъединителя 7 подсоединен к распределительному уст О ройству среднего напряжения с помощью выключателей 8 и 9 подсоединен к распределительному устройству низшего напряжения остальные коммутационные аппараты не показаны),25Трансформаторы 10 и 11 тока стороны высшего напряжения черезблоки 12 и 13 выравнивания коэффициентов транс. формации и установки тока срабатывания, блоки 14 и 15 торможения и блок 16 дифференциальной отсечки подсоединены к реагирующему органу 17, к которому также подключены трансформаторы,18 и 19 тока стороны среднего напряжения через блоки 20 и 21 вырав нивания коэффициентов трансформации и установки тока срабатывания, блоки 22 и 23 торможения и блок 24 диффе" ренциальной токовой отсечки и, кроме того, подключены трансформаторы 25 и 40 26 тока через блоки 27 и 28 выравнивания коэффициентов трансформации и установки тока срабатывания и блоки 29 и 30 торможения, Трансформаторы 231, 32 и 33 тока, встроенные в выводы высшего, среднего и низшего напряжения автотрансформатора, подсоединены соответственно через блоки 34, 35 и 36 выравнивания коэффициента трансформации и установки токов срабатывания к исполнительному органу 17. Исполнительный блок 37 выходных цепей реагирующего органа 17 через первый, второй и третий блоки 38 39, 40 запрета соединен соответственно с блоками управления 41 и 42, 43 и 44, 45 и 46 выключателей 2 и 3 стороны высшего напряжения, выключателей 5 и 6 стороны среднего напряжения и выключателей 8 и 9 стороны низшего напряжения. Блок 47 выходных цепей дифференциальной отсечки 16 через четвертый блок 48 ЗАПРЕТ также соединен с блоками 41 и 42 управления выключателями 2 и 3, а блок 49 выходных цепей дифференциальный отсечки 24 через пятый блок 50 ЗАПРЕТ соединен с блоками 43 и 44 управления выключателями 5 и б. Блоки 51 и 52 фиксации отключенного положения разъединителей 4 и 7 соединены с блоками ЗАПРЕТ 38 и 39 прохождения сигналов на отключение выключателей 2 и 3, 5 и б соответственно, а блоки 53 и.54 фиксации включенного положения этих разъединителей соединены с блоками ЗАПРЕТ 48 и 50 прохождения сигнала на отключение тех же выключателей. Блоки 55 и 56 фиксации отключенного положения выключателей 2 и 3 и блоки 57 и 58 фиксации отключенного положения выключателей 5 и б соединены со" ответственно с элементами И 59 и 60.Устройство работает следующим образом.При коротком замыкании на ошиновке высшего напряжения автотрансформатора при включенных выключателях и1277285 тает, так как при включенном разъединителе 4 блок 53 фиксации его включенного положения подает запрещающий р 5 40 на отключение выключателей 2 и 3 подается через блок ЗАПРЕТ 48 на входы 50 55 него напряжения. Начальный ток срабатывания в этой зоне определяется разъединителях схемы ток повреждения от трансформаторов 10, 11 тока черезблоки 12 и 13 выравнивания коэффициента трансформации и установки тока уставки, поступает на блоки 14,15 торможения, а через них - наблок 16 быстродействующей дифференциальной отсечки и затем в реагируюл щий орган 17. Ток повреждения от трансформатора 31 тока поступает в реагирующий орган 17 через блок 34 выравнивания коэффициента трансформации и установки тока срабатывания.При этом защита работает с током срабатывания, определяемым характеристикой зоны ошиновки высшего напряжения. Начальный ток срабатывания в этой зоне определяется уставкамив блоках 12 и 13, для тока, подтекающего от системы высшего напряженияи в блоках 20, 21, 34 и 35 для токов,подтекающих от системы среднего напряжения. При этом сигнал на отключение выключателей 2, 3, 5, 6, 8 и9 проходит от исполнительного блока37 выходных цепей реагирующего органа 17 через блоки ЗАПРЕТ 38, 39 и 40 и блоки 41, 42, 43, 44, 45 и 46 управления соответствующими выключателями.Быстродействующая дифференциальная отсечка в данном режиме не рабосигнал на первый запрещающий вход блока ЗАПРЕТ 48 прохождения отключающего сигнала от блока 47 выходных цепей дифференциальной отсечки 16, .В случае, когда короткое замыкание на ошиновке высшего напряжения автотрансформатора произошло при отключенном разъединителе 4 и включенных выключателях 2 и 3, срабатывает дифференциальная. отсечка 16 и от блока 47 ее выходных цепей сигнал блоков 41 и 42 управления выключателями 2 и 3.Отключение выключателей 4, 5, 8 и 9 не происходит по следующим .причинам.С второго, третьего и четвертого выходов блока 48 поступают сигналы на первые. запрещающие входы блоков ЗАПРЕТ 38, 39 и 40 раньше (примерно на 20 мс), чем от блока 37 поступа 5 1 10 15 20 25 Эо ют сигналы на входы элементов 38, 39 и 40. Прохождение сигналов через бло. ки 38, 39 и 40 запрещается и на блоки 43-46 управления выключателями 5, 6, 8 и 9 стороны среднего и низшего напряжения автотрансформатора отключающие сигналы не поступают,Если при отключенном разъединителе 4 происходит короткое замыкание на стороне среднего напряжения авто- трансформатора, срабатывают дифференциальная защита ошиновки автотрансформатора и ее реагирующий орган 17 и от исполнительного блока 37 выходных цепей реагирующего органа 17 че-. рез блоки 39 и 40 проходят отключающие сигналы на блоки 43, 44, 45 и 46 управления выключателями 5, 6, 8 и 9.Через блок 38 сигнал не проходит так как на его третьем запрещающем входе имеется сигнал от блока 51 фиксации отключенного положения разь" единителя 4, На блоках 39 и 40 запрещающие сигналы отсутствуют.Если дифференциальная отсечка 24 стороны среднего напряжения срабатывает, сигнал от ее блока 49 .выходных цепей через пятый блок ЗАПРЕТ 50 не проходит, так как на его первом запрещающем входе имеется сигнал от блока 54.фиксации включенного поло-жения разъединителя 7 стороны среднего напряжения автотрансформатора.При коротком замыкании на ошиновке среднего напряжения (все коммутационные аппараты до возникновения короткого замыкания были включены) токи повреждения от трансформаторов 18 и 19 тока через блоки 20 и 21 выравнивания коэффициента трансформации и установки тока срабатывания иблоки 22 и 23 торможения поступаютна блок 24 быстродействующей дифференциальной токовой отсечки и затем - в реагирующий орган 17. Ток повреждения от. трансформатора 32 тока через блок 35 выравнивания коэффициента трансформации и установкитока срабатывания поступает в реагирующий орган 17,В данном случае защита работает,с током срабатывания, определеннымхарактеристикой зоны ошиновки средуставками в блоках 20 и 21 выравнивания коэффициента трансформации Й12772 20 50 55 установки тока срабатывания для то-, ка, подтекающего от системы, среднего напряжения, и.в блоках 34, 35, 12 и 13 для тока, подтекающего от системы высшего напряжения.При этом сигнал на отключение . выключателей 2, 3, 5, 6, 8, 9 проходит от блока 37 выходных цепей йсполнительного органа 17 через блоки ЗАПРЕТ 38, 39, 40 и блоки 41-46 управления соответствующими выключателями.Быстродействующая дифференциаль" ная токовая. отсечка в данном режиме не работает, так как при включенном разъединителе 7 блок 54 фиксации его включенного положения подает запрещающий сигнал на первый запреща" ющий вход блока ЗАПРЕТ 50 прохождения отключающего сигнала от блока 49 выходных цепей дифференциальной отсечки 24.В случае, когда короткое замыкание на ошиновке среднего напряжения произошло при отключенном разъединителе 7 и включенных выключателях 5 и 6, срабатывает дифференциальная отсечка 24 и от блока 49 ее выходных цепей сигнал на отключение выключателей 5 и б подается через блок ЗАПРЕТ 50 на входы блоков 43 и 44 уп" равления выключателями 5 и б.Отключение выключателей 1, 2, 8 и 9 не происходит, так как со второго, третьего и четвертого выходов блока 50 поступают сигналы на вторые запрещающие входы блоков ЗАПРЕТ 38, 39 и 40 раньше (примерно на 20 мс), чем от блока 37 поступают сигналы на входы блоков 38, 39 и 40. Прохождение сигналов через элементы 38, 39 и 40 запрещено и отключение выключателей 1, 2, 8 и 9 не происхо-: дит.Если при отключенном разъединителе 7 происходит короткое замыкание на стороне высшего напряжения автотрансформатора, срабатывает дифференциальная защита ошиновки автотранс,Форматора и от блока выходных цепей37 реагирующего органа 17 через блоки 38 и 40 1 проходят , отключающиесигналы на блоки 41, 42, 45.и 46 управления выключателями 1, 2, 8 и 9. Через блок 39 сигнал не проходит,так как на его третьем запрещающемвходе имеется сигнал .от блока 52 фиксации отключенного положения разъели" О 15 25 35 40 45 85 Ьнителя 7, На блоках 38 и 40 запрещающие сигналы отсутствуют,При этом, если ток поврежденияпри коротком замыкании на ошиновкесреднего напряжения достаточен длясрабатывания быстродействующей дифференциальной отсечки 16 дополнительных действий дифференциальной защиты,ошиновка не происходит, так как запрещено прохождение сигнала черезблок 48 иэ-за наличия на его первомзапрещающем входе сигнала от блока53 фиксации включенного положенияразъединителя 4,При коротком замыкании на стороненизшего напряжения в режиме, когдавсе выключатели.и разъединители АТвключены, токи повреждения от трансформаторов 25 и 26 тока через блоки27 и 28 выравнивания коэффициентатрансформации и установки тока срабатывания и через блоки 29 и 30 торможения поступают в реагирующий орган 17, а ток повреждения от транс- .Форматора 33 тока поступает в реагирующий орган 17 через блок 36 выравнивания коэффициента трансформациии установки тока срабатывания.При этом защита работает с токомсрабатывания определяемым характеристикой зоны ошиновки стороны низшегонапряжения.Начальный ток срабатывания в этойзоне определяется уставками в блоках12, 13, 34 и 36 для тока от системывысшего напряжения и в блоках 20, 21,35 и 36 для тока от системы среднегонапряжения.Сигнал на отключение всех выключателей автотрансформатора от исполнительного блока 37 выходных цепей реагирующего органа 17 подается наблоки 41-46 управления выключателями2, 3, 5, 6, 8, 9 через блоки ЗАПРЕТ38, 39 и 40.В случае срабатывания быстродействующих, дифференциальных отсечек16 или 24 (или обеих) сигналы от нихзаблокированы на блоках ЗАПРЕТ 48 и50 подачей на их запрещающие входысигналов с блоков 53 и 54 фиксациивключенного положения разъединителей4 и 7,Во всех рассмотренных случаях короткого замыкания в зоне действия защиты торможение определяется уставками.в блоках торможения 14, 15, 22 и23, однако благодаря наличию гори-.зонтального участка в тормозной характеристике и исходя из принятойрасчетной методики коэффициент торможения определяется по начальному (начало торможения) току срабатыванияв зоне повреждения,При внешнем коротком замыканиина любой из сторон защита не работает благодаря торможению, определяемому блоками 14, 15, 22 и 23 торможения при коротком замыкании в системах высшего и среднегонапрявения иблоками 14, 15, 22, 23, 29 и 30 торможения при коротком замыкании в системе низшего напряжения. Рабочаянамагничивающая сила при всех рассмотренных случаях внешних короткихзамыканиях определяется током небаланса в блоке установки тока срабатывания наиболее чувствительной иззон, обтекаемых током рассматриваемого внешнего короткого замыкания.В случае выполнения дифференциальной защиты ошиновки автотрансформатора с применением для отстрой 25ки от токов включения времяимпульсного принципа для реализации последнего требуется время 21-23,5 мс.Указанное время не требуется длядифференциальных отсечек с грубойуставкой, специально введенных длязащиты части ошиновки вшсшего исреднего напряжения, после их отсоединения от автотрансформатора с помощью разъединителя 4 или 7, когда 35имеется необходимость работы отключенной от автотрансформатора частиошиновки высшего или среднего напряжения в схеме соответствующего распределительного устройства. 40Опережающее срабатывание дифференциальной отсечки по сравнению сдифференциальной защитой на 20 мсобеспечивает надежную работу .логической схемы защиты в режимах, когда 45разъединители 4 или 7 отключены,При отключении ошиновки высокогонапряжения выключателями 2 и 3 иразъединителем 4 срабатывают блоки51, 55 и 56, сигналы с их выходов 50поступают на входы элемента И 59,который срабатывает. Сигнал с еговыхода подается на запрещающий входблока ЗАПРЕТ 48, что предотвращаетпрохождение сигнала на блокировку 55защиты (блоки 39 и 40) от блока 47отсечки 16 при ее случайном срабатывании. Аналогично, при отключении выключателей 5 и 6 и разъединителя 7 срабатывают блоки 52, 57 и 58, элемент И .60, с выхода которого подается сигнал на запрещающий вход элемента ЗАПРЕТ 50, Этим предотвращается прохождение сигнала от блока 49 отсечки 24 на блокировку защиты (блоки 38 и 40),Формула изобретенияУстройство для дифференциальной токовой защиты ошиновок мощных транс 1форматоров, содержащее трансформаторы тока, установленные на вводах трансформатора и выключателях трансформатора всех его сторон, вторичные обмотки трансформаторов тока через блоки выравнивания коэффициентов трансформации и установки тока срабатывания и блоки торможения подключены к реагирующему органу, исполнительный блок которого связан с блоками отключения выключателей всех сторон трансформатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности путем автоматизации переключения выходных цепей в различных режимах работы трансформатора, в него дополнительно введены две дифференциальные токовые отсечки, содержащие реагирующий и выходной блоки, пять блоков ЗАПРЕТ, два элемента И, блоки фиксации соответственно отключенного и включенного положений разъединителя стороны высокого напряжения трансфор-. матора, блоки Фиксации соответственно отключенного и включенного положений разъединителей стороны среднего напряжения трансформатора, блоки фиксации отключенного положения каждого из выключателей сторон высшего. и среднего напряжений трансформатора, при этом токовые цепи первого и вго- . рого блоков дифференциальных токовых отсечек включены последовательно в цепи вторичных обмоток трансформаторов тока, установленных на выключателях соответственно сторон высокого и среднего напряжений, исполнительный блок реагирующего органа подключен к блокам отключения выключателей сторон высшего, среднего и низшего напряжений трансформатора соответственно через первый, второй и третий блоки ЗАПРЕТ, к первым запрещающим входам которых подключены соответстСоставитель А, БондаренкоТехред Л.Олейник Корректор И, Эрдейи Редактор Н. Швыдкаяее 9 ф Заказ 6753/51 Тираж 612 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и .открытий И 3035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 9 1277285 1 Овенно второй, третий и четвертый вы- тьему запрещающему входу второ- ходы четвертого блока ЗАПРЕТ, первый го блока ЗАПРЕТ и к первому выход которого подключен к блокам входу второго элемента И, блок отключения выключателей стороны выс- Фиксации включенного положения щего напряжения, трансформатора, а 5 раэьединителя стороны высшего напрявход - к блоку выходных цепей первой жения трансформатора подключен к дифференциальной токовой отсечки, первому запрещающему входу четвер" блок выходных цепей второй дифферен- того блока ЗАПРЕТ, второй запрещаюциальной токовой отсечки подключен щий вход которого подключен к выходу ко входу пятого блока ЗАПРЕТ, первый 10 первого элемента И, остальные входы выход которого подключен к блокам которого подключены к блокам фикса- отключения выключателей стороны сред- ции отключенного положения выключа- него. напряжения трансформатора, вто- телей стороны высокого напряжения рой, третийи четвертый выходы - ко трансформатора, блок фиксации вклювторым запрещающим входам первого, 15 ченного доложения раэьединителя стовторого и третьего блоков ЗАПРЕТ, вы- роны среднего напряжения трансформаход блока фиксации отключенного поло- тора подключен к первому, запрещающежения разъединителя стороны высокого му входу пятого блока ЗАПРЕТ, второй напряжения трансформатора подключен запрещающий вход которого подклю- к третьеМу запрещающему входу перво чен к выходу второго элемента го блока ЗАПРЕТ и к первому входу И, остальнше входы которого подпервого элемента И выход блока фик- ключены к блокам фиксации отсации отключенного положения разь ключенного положения выключателей единителя стороны среднего напряже-. стороны среднего напряжения трансния трансформатора подключен к тре Форматора.