УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1997 года по МПК H02H3/26 H02H3/28 H02H7/45 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите, и может быть использовано для защиты трехфазных электрических установок от повреждений.

Известна дифференциальная токовая защита с реле, имеющим магнитное торможение ([1] с.521-524), содержащее по силовой цепи электроустановку, подключенные со сторон высокого и низкого уровней напряжения в рассечку фаз трансформаторы тока, образующие дифференциальную схему защиты токовые цепи и пороговые органы (реле). Недостатком такой защиты является усложненная конструкция реле серии ДЗТ, преднамеренное загрубление реле для уменьшения тока небаланса, поступающего в обмотку реле, сложные расчеты, наладка и эксплуатация защиты.

Известна также дифференциальная токовая отсечка ([1] с.513-514), содержащая по силовой цепи электроустановку, подключенные со сторон высокого и низкого уровней напряжения в рассечке фаз трансформаторы тока, образующие дифференциальную схему защиты токовые цепи и пороговые органы (реле), а также промежуточные выравнивающие автотрансформаторы тока, включенные в токовые цепи стороны низкого напряжения, наиболее близкое решение по совпадающим существенным признакам, принятое за прототип. Недостатком такой защиты является ее ограниченная чувствительность и, как следствие, узкая область применения.

Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности защиты за счет снижения рабочих точек на кривых намагничивания трансформаторов тока, образующих дифференциальную схему, что в свою очередь приводит к снижению тока небаланса.

В устройство для дифференциальной токовой защиты 3-фазной электрической установки, содержащее по силовой цепи электроустановку, подключенные со сторон высокого и низкого уровней напряжения в рассечку фаз трансформаторы тока, образующие дифференциальную схему защиты токовые цепи и пороговые органы (реле), введены суммирующие трансформаторы тока, включенные в фазные дифференциальные цепочки, причем их первичные обмотки включены последовательно пороговым органам (реле), а вторичные обмотки параллельно пороговым органам (реле), т.е. по суммирующей схеме. Подключенные к пороговым органам (реле) суммирующие трансформаторы тока 21, 22, 23 (фиг.1) или автотрансформаторы тока 21, 22, 23 (фиг.2) за счет протекания в обмотках реле дополнительного тока, совпадающего по фазе с результирующими токами реле, протекающих от трансформаторов тока высшего и низшего уровней напряжения, и по величине, пропорционального коэффициенту трансформации суммирующих трансформаторов тока могут позволить:
увеличить токи в пороговых органах (реле) 17, 18, 19 без изменения коэффициента трансформации трансформаторов тока 8, 9, 10 и 11, 12, 13;
снизить рабочие токи на кривых намагничивания сразу всех трансформаторов тока дифференциальной схемы, что позволяет работать дифференциальной защите при меньших токах небаланса (см. фиг.3);
за счет снижения рабочей точки на кривых намагничивания можно отказаться от магнитного торможения со всеми вытекающими позитивными моментами;
повысить чувствительность защиты, не усложняя релейную часть защиты.

На фиг. 1 и 2 изображены принципиальные схемы первичной (силовой) и вторичной токовых цепей защиты, варианты; на фиг.3 кривая намагничивания одного из трансформаторов тока, образующих дифференциальную схему защиты, и рабочие точки на ней по прототипу и по изобретению соответственно.

Дифференциальная токовая защиты содержит трехфазную первичную сеть высшего 1, 2, 3 и низшего 4, 5, 6 уровней напряжения, электроустановку 7, трансформаторы тока 8, 9, 10, 11, 12, 13, подключенные со сторон высшего и низшего уровней напряжения соответственно и образующие дифференциальную схему защиты, токовые цепи 14, 15, 16, соединяющие эти трансформаторы тока, пороговые органы (реле) 17, 18, 19. В токовые цепи включены суммирующие трансформаторы тока 21, 22, 23 с коэффициентами трансформации больше единицы или равными единице, или меньше единицы, причем их первичные обмотки включены последовательно пороговым органам (реле), а вторичные обмотки параллельно пороговым органам (реле), т.е. по суммирующей схеме. По варианту (фиг.2) в токовые цепи включены автотрансформаторы тока 21, 22, 23, причем часть обмотки автотрансформаторов до автотрансформаторного вывода подключена последовательно пороговым органам (реле), а часть обмотки автотрансформаторов после автотрансформаторного вывода параллельно пороговым органам (реле), т. е. по суммирующей схеме.

Дифференциальная защита работает следующим образом.

При включении в сеть 1, 2, 3 и 4, 5, 6 электроустановки 7 в сторонах высшего и низшего уровней напряжения дифференциальной защиты, трансформаторах тока 8, 9, 10 и 11, 12, 13 по проводам 14, 15, 16 и через обмотки пороговых органов (реле) 17, 18, 19 протекают результирующие токи, определяемые режимом работы электроустановки 7, которые протекают и через обмотки суммирующих тирансформаторов тока 21, 22, 23, вторичные обмотки которых также питают обмотки пороговых органов (реле) 17, 18, 19, как и трансформаторы тока 8, 9, 10 и 11, 12, 13. В результате, через обмотку каждого реле 17, 18, 19 протекают два результирующих тока, совпадающих по фазе и, следовательно, суммируемых арифметически по величине. Установка суммирующих трансформаторов тока или по варианту автотрансформаторов тока 21, 22, 23 эквивалентна уменьшению тока намагничивания трансформаторов тока 8, 9, 10 и 11, 12, 13, образующих дифференциальную схему, а следовательно, уменьшению их ЭДС E₂ (чтобы при максимальных значениях тока короткого замыкания возникающий в трансформаторах тока поток Φ_т не насыщал магнитопровода). Уменьшение вторичной ЭДС E₂ достигается уменьшением Z_н нагрузки и уменьшением вторичного тока i₂ трансформаторов тока 8, 9, 10 и 11, 12, 13 путем эквивалентного повышения коэффициента трансформации этих трансформаторов тока, без его физического изменения (1, с.94-96).

Подключенные к пороговым органам (реле) суммирующие трансформаторы тока 21, 22, 23 (фиг.1) или автотрансформаторы тока 21, 22, 23 (фиг.2) за счет генерирования в обмотках реле дополнительного тока, совпадающего по фазе с результирующими токами реле, протекающих от трансформаторов высшего и низшего уровней напряжения, и по величине пропорционального коэффициенту трансформации суммирующих трансформаторов тока позволяют:
1. увеличить токи в пороговых органах (реле) 17, 19, 19 без изменения коэффициента трасформации трансформаторов тока 8, 9, 10 и 11, 12, 13;
2. снизить рабочие точки на кривых намагничивания, что позволяет работать дифференциальной защите при меньших токах небаланса (см. фиг.3).

3. за счет снижения рабочей точки на кривых намагничивания можно отказаться от магнитного торможения со всеми вытекающими моментами;
4. повысить чувствительность защиты, не усложняя релейную часть защиты.

Источники информации
Чернобровов Н.В. Релейная защита. М. Энергия, 1971 г.

Использование: для защиты трехфазных электрических установок от повреждений. Сущность: в токовые цепи дифференциальной защиты включены суммирующие трансформаторы тока в пределах 10% погрешности, причем первичные обмотки суммирующих трансформаторов тока включены последовательно пороговым органам (реле), а их вторичные обмотки - параллельно пороговым органам (реле), т.е. по суммирующей схеме. По второму варианту в токовые цепи дифференциальной защиты включены автотрансформаторы, причем часть обмотки автотрансформаторов тока до автотрансформаторного вывода подключена последовательно пороговым органам (реле), а часть обмотки автотрансформаторов тока после автотрансформаторного вывода - параллельно пороговым органам (реле), т.е. по суммирующей схеме. Повышается чувствительность защиты за счет снижения рабочих точек на кривых намагничивания трансформаторов тока, образующих дифференциальную схему, и снижается ток небаланса. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для дифференциальной токовой защиты трехфазной электрической установки, содержащее по силовой цепи электроустановку, подключенные со сторон высокого и низкого уровней напряжения в рассечку фаз трансформаторы тока, образующие дифференциальную схему защиты, токовые цепи и пороговые органы (реле), отличающееся тем, что в токовые цепи дифференциальной защиты включены суммирующие трансформаторы тока, причем их первичные обмотки включены последовательно пороговым органам (реле), а вторичные обмотки - параллельно пороговым органам (реле), т.е. по суммирующей схеме. 2. Устройство для дифференциальной токовой защиты трехфазной электрической установки, содержащее по силовой цепи электроустановку, подключенные со сторон высокого и низкого уровней напряжения в рассечку фаз трансформаторы тока, образующие дифференциальную схему защиты, токовые цепи и пороговые органы (реле), отличающееся тем, что в токовые цепи дифференциальной защиты включены автотрансформаторы тока, причем часть обмотки автотрансформаторов до автотрансформаторного вывода подключена последовательно пороговым органам (реле), а часть обмотки после автотрансформаторного вывода - параллельно пороговым органам (реле), т.е. по суммирующей схеме.