Устройство для защиты от обрывов вторичных цепей трансформаторов тока Российский патент 2017 года по МПК H02H7/04 

Изобретение относится к области релейной защиты элементов электроснабжения и может быть использовано в тех случаях, когда в силовых цепях переменного тока используют трансформаторы тока с двумя вторичными обмотками.

Известно устройство для защиты от обрыва вторичной цепи трансформатора тока [1], содержащее геркон, встроенный в отверстие, выполненное по продольной оси в сердечнике трансформатора тока, через контакты к источнику питания подключены резистор и обмотка реле, зашунтированная конденсатором.

Недостатком этого устройства является трудность выполнения отверстия по продольной оси сердечника.

Известно устройство для контроля обрыва токовых цепей защиты установок трехфазного переменного тока с глухозаземленной нейтралью [2], содержащее включенный между общей заземленной точкой вторичных обмоток трансформаторов тока и через блок ИЛИ с нулевыми точками нагрузки нуль-индикатор, входы которого подключены к потенциальным выводам плоских трехфазных шунтов, к каждому из которых подключены фазные провода вторичных цепей трансформаторов тока, а нулевой провод - к центру шунта.

Недостатком этого устройства является его сложность настройки в связи с использованием подвижно фиксированных потенциальных выводов плоских трехфазных шунтов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство токовой защиты, в котором по первичной обмотке протекает ток нагрузки, а каждая из двух вторичных обмоток включена на свою нагрузку [3].

Недостатком этого устройства является отсутствие контроля целости вторичных цепей.

Предлагаемое устройство для защиты от обрыва вторичных цепей трансформаторов тока содержит трансформатор тока с первичной и двумя вторичными обмотками, каждая из которых замкнута на свою нагрузку, промежуточный трансформатор с двумя первичными и одной вторичной обмоткой, одна из первичных обмоток промежуточного трансформатора включается в рассечку цепи первой вторичной обмотки трансформатора тока, а вторая первичная обмотка промежуточного трансформатора включена встречно с первой обмоткой в рассечку цепи другой вторичной обмотки трансформатора тока, к вторичной же обмотке промежуточного трансформатора подключен реагирующий орган, соединенный через выдержку времени с исполнительным органом.

Элементы схемы предлагаемого устройства представлены на фиг. 1. Линия электропередачи 1 через трансформатор тока 2 питает потребителей 3. Трансформатор тока имеет первичную обмотку 4 и две вторичные обмотки 5 и 6, каждая из которых имеет свой магнитопровод. В схему введен промежуточный трансформатор 7 с двумя первичными обмотками 8 и 9 и вторичной обмоткой 10, к которой через реагирующий орган 11 и элемент выдержки времени 12 подключен исполнительный орган 13. Ко вторичной обмотке 5 трансформатора тока 2 через первую первичную обмотку 8 промежуточного трансформатора 7 подключена нагрузка 14. Ко вторичной обмотке 6 трансформатора тока 2 через вторую первичную обмотку 9, включенную встречно с первой первичной обмоткой 8, промежуточного трансформатора 7 подключена нагрузка 15.

Схема работает следующим образом. В рабочем режиме через первичную обмотку 4 трансформатора тока 2 протекает ток потребителей 3. Этот ток трансформируется во вторичные обмотки 5 и 6 уменьшенный в коэффициент трансформации раз. Вторичный ток обмотки 5 протекает через нагрузку 14 и через первую первичную обмотку 8 промежуточного трансформатора 7. Током, протекающим по обмотке 8 промежуточного трансформатора 7, создается магнитный поток 16, например, направленный вверх. Вторичный ток обмотки 6 протекает через нагрузку 15 и через вторую первичную обмотку 9, включенную встречно с обмоткой 8 промежуточного трансформатора 7. Током, протекающим по обмотке 9 промежуточного трансформатора 7, создается магнитный поток 17, например, направленный вниз. Магнитные потоки 16, 17 первичных обмоток 8 и 9 промежуточного трансформатора 7 в магнитопроводе направлены встречно, поэтому результирующий магнитный поток в магнитопроводе близок к нулю. На вторичной обмотке 10 промежуточного трансформатора 7 напряжение близко к нулю, поэтому реагирующий орган 11 не срабатывает.

В случае обрыва вторичной цепи в любой точке, в том числе и внутри вторичной обмотки 5, ток по первичной обмотке 8 промежуточного трансформатора 7 не протекает, тогда магнитный поток 16 исчезает, и магнитный поток, создаваемый обмоткой 17, замыкается по магнитопроводу промежуточного трансформатора, наводит ЭДС во вторичной обмотке 10. Под действием этой ЭДС срабатывает реагирующий орган 11 и через выдержку времени 12 исполнительный орган 13 подает сигнал о неисправности.

В случае обрыва в цепи вторичной обмотки 6 ток по первичной обмотке 9 промежуточного трансформатора 7 не протекает, тогда магнитный поток 17 исчезает, и магнитный поток, создаваемый обмоткой 16, замыкается по манитопроводу, наводит ЭДС во вторичной обмотке 10. Под действием этой ЭДС срабатывает реагирующий орган 11 и через выдержку времени 12 исполнительный орган 13 подает сигнал о неисправности.

Одновременный разрыв вторичных цепей, питающихся от обмоток 5 и 6, маловероятен.

При коротком замыкании, например, у потребителя 3 ток в первичной обмотке 4 трансформатора тока 2 резко увеличится, из-за разных магнитных свойств магнитопроводов обмоток 5 и 6 на их выводах может быть разная ЭДС, поэтому токи в обмотках 5 и 6 могут отличаться друг от друга, соответственно разные токи будут и в обмотках 8 и 9 промежуточного трансформатора 7. От разности этих потоков в обмотке 10 наведется ЭДС, от которой может сработать реагирующий орган 11, но исполнительный орган 13 не сработает, так как выдержка времени выбирается по времени больше времени срабатывания защиты, отключающей линию электропередачи 1.

Источники информации

1. Авторское свидетельство №725139, Устройство для защиты от обрыва вторичной цепи трансформатора тока, М.кл Н02Н 5/10. Автор Н.М. Попов. Заявлено 20.09.1978 г. №2666226/24-07. Опубликовано 30.03.1980, бюллетень №12.

2. Авторское свидетельство №530385, Устройство для контроля обрыва токовых цепей защиты, М.кл² Н02Н 3/14. Автор Ю.С. Кузник. Заявлено 28.04.1971 г. №1650476/07. Опубликовано 30.09.1976, бюллетень №36.

3. Беркович Б.А. Основы техники релейной защиты / М.А. Беркович, В.В. Молчанов, В.А. Семенов. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 376 с. (стр. 157).

Изобретение относится к области релейной защиты элементов электроснабжения и может быть использовано в тех случаях, когда в силовых цепях переменного тока используют трансформаторы тока с двумя вторичными обмотками. Размыкание вторичной обмотки трансформатора тока вызывает увеличение потерь активной энергии в стали, перегрев сердечника, порчу изоляции вторичной обмотки, угрозу обслуживающему персоналу от повышенного напряжения и, в ряде случаев, к возникновению пожаров. Технический результат изобретения заключается в том, что в схему введен промежуточный трансформатор с двумя первичными обмотками и с одной вторичной обмоткой, причем к одной вторичной обмотке трансформатора тока подключены последовательно соединенные первая нагрузка и первая первичная обмотка промежуточного трансформатора, ко второй вторичной обмотке трансформатора тока подключены последовательно соединенные вторая нагрузка и вторая первичная обмотка промежуточного трансформатора, включенная встречно с первой первичной обмоткой промежуточного трансформатора, а вторичная обмотка промежуточного трансформатора соединена с реагирующим органом, органом выдержки времени и с исполнительным органом. 1 ил.

Устройство для защиты от обрывов вторичных цепей трансформаторов тока, содержащее трансформатор тока с одной первичной и двумя вторичными обмотками, первую и вторую нагрузки вторичных цепей трансформаторов тока, отличающееся тем, что в схему введен промежуточный трансформатор с двумя первичными обмотками и с одной вторичной обмоткой, причем к первой вторичной обмотке трансформатора тока подключены последовательно соединенные первая нагрузка и первая первичная обмотка промежуточного трансформатора, ко второй вторичной обмотке трансформатора тока подключены последовательно соединенные вторая нагрузка и вторая первичная обмотка промежуточного трансформатора, включенная встречно с первой первичной обмоткой промежуточного трансформатора, а вторичная обмотка промежуточного трансформатора соединена с реагирующим органом, органом выдержки времени и с исполнительным органом.