Устройство для токовой защиты с проверкой ее под нагрузкой Советский патент 1983 года по МПК H02H3/08 H01H69/01 

Изобретение о:гноситя к технике релейной яащиты энергосистем в частности/ может использоваться в устройствах токовой защиты, в том числе и при наличии тор1можения.

Известны устройства для релейной защиты с проверкой ее исправности, содержащие трансформаторы тока, измерительные пороговые элементы, выходной орган и блок тествого контроля И и 2 .

Однако в указанных устройствах не все элементы контролируются. Например, не контролируется исправность промежуточных трансформаторов тока, элементов регулировки уставок. Кроме того, не контролируются уставки защиты.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для токовой защиты с проверкой ее исправности.

Особенностью устройст-ва является. то, что его выходное напряжение пропорционально наибольшему фазному току з .

Недостаток устройства заключается в том, что затруднен оперативный тестовьй контроль устройства.

При контроле с целью исключения влияния токов нагрузки защищаемого объекта первичные обмотки промежуточных трансформаторов тока (ПТТ) выделяют из схемы токовых цепей защиты и подключают к источнику тока заданной величины. .

Однако для этого необходимо осуществлять переключения в токовых цепях защиты, например, с помощью испытательных блоков, при этом усложняется схема токовых цепей и повьияается длительность испытаний. Возможно также снижать уставку по току до величины, меньшей фазного тока нормального режима, при этом токовая защита срабатывает. Однако при этом невозможно проверить с достаточной точностью ток срабатывания, а следовательно, и исправность элементов уйтройств, поскольку с учетом возможного изменения токг нагрузки приходит.ся снижать у:тавку по току с большим запасом.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения быстрого и прецизионного тестового контроля и исключения влияния токов нагрузки.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для токовой защиты с проверкой ее под нагрузкой, содержащее три промежуточных трансформатора тока, первичные обмотки которых включены во вторичные обмотки трансформаторов тока в фазах защищаемого объекта, а вторичные обмотки, соединены по схеме звезды с нейтральным

проводом, выпрямительный мост, образованный четырьмя парами последовательно включенных диодов, на входы которого подключены три луча и нейтральный провод звезды в.торичных обмоток, сопротивление нагрузки,

подключенное на выход выпрямительного моста, и реагирующий элемент, дополнительно введен блок тестового контроля, а каждый из ПТТ снабжен тестовой обмоткой, которые соединены поiследовательно-согласно и подключены к блоку тестового контроля.

На фиг. 1 дана принципиальная.схема предлагаемого устройства на

фиг. 2 и 3 - векторные диаграг-плы работы устройства в режиме контроляj на фиг. 4 - зависимость отношения минимального тока контроля к току нагрузки от угла сдвига фаз.

Устройство содержит промежуточные трансформаторы 1-3 тока (ПТТ), имеющие первичные 4-6, вторичные 7-9 и тестовые 10-12 обмотки, выпрямительный мост 13, состоящий из диодов 1421, сопротивление 22 нагрузки и блок |23 тестового контроля.

Первичные обмотки 4-6 ПТТ 1-3 включены на вторичные фазные токи защищаемого объекта. Вторичные обмотки 7-9 соединены по схеме звезды с нейтральным проводом и подключены к входу выпрямительного моста 13, образованного четырьмя парами последовательно включенных диодов 14-21. На

выход выпрямительного моста 13 подключено сопротивление 22 нагрузки, напряжение с которого подается в защиту для дальнейшего преобразования. ПТТ 1-3 предназначены для гальванической развязки цепей, и преобразования сигналов. Тестовые обмотки 1012 предназначены для создания в ПТТ 1-3 магнитодвижущих сил МДС) в режиме тестового контроля. Тестовые обмотки 10-12 соединены последовательно-.согласно и подключены к блоку 23 тестового контроля, формирующего ток заданной величины. Бло 23 тестового контроля питается от источника переменногЬ напряжения.

Устройство работает следующим образом..

Тестовый контроль проводится в нормальном режиме, который характеризуется симметричной системой токов нагрузки 3j. В тестовые обмотки пропускается ток 5т, причем его величина выбирается такой, что максимальное значение тока в сопротивлении 22

izzmax ® зависит от тока нагрузки. Если алгоритм функционирования токовой защиты определяется максимальным значением напряжения на сопротивлении 22, то поведение защиты также не

зависит от тока нагрузки. В режиме.тестового контроля МДС каждом из ПТТ 1-3 создается током нагрузки, протекающим по первичной обмотке, и током, протекающим по тестовой обмотке. Сумма МДС первич ной и тестовой обмоток уравновешен МДС вторичной обмотки ,W, ii,Wu, .где Wj , Wjj и WT - числа витков пер вичной, вторично и тестовой обмот птт; Jjj - ток вторичной об мотки . На основании векторной диаграмм фиг. 3 llIA Il-frrk T2lcc,, I- 4sinl(i| i rnn kcoeocj riB-Il- tk -1kcos(60°4loCl); .Г Ksin feO +lcCV) 1 ftOrcs n . UUK -2kcos(feO°+loci) J 4lA biBi T iiA 5lB- 4u4iecoscj), (f60°, K-lTmin/Ir;. Решение уравнения представлено графике фиг. 4 в виде зависимости К. f(M). . Максимальное значение опре деляется режимом, когда об 4: 60° Ivnih тТаким образом, для исключения вл яния тока нагрузки при всех фазовых соотношениях токов 1д и tn МДС тест вой обмотки должна быть не меньше С первичной обмотки ПТТ при протекании по ней максимального длител но допустимого симметричного тока нагрузки . . Независимость величины 72 max ..° ка Ij при Ij IT иллюстрирует векторная диаграмма на фиг. 2, для этого случая векторы изображены пун тиром, -а буквенные обозначения снаб жены звездочкой. После приведения к числу витков первичной обмотки ПТТ ir + U in: В дальнейшем с целью упрощения знаки приведения опущены.

Ориентация тока 1 относительно трехфазной системы токов 1j зависит от режима работы защищаемой электроустановки и в общем случае может быть произвольной. Очевидно, что одинаковое положение вектора тока. I-j. по отнесению к любой из фаз тока Ij

V-blA e c in 4l8 tcV T 3ni

где-11 + iic О

Если, кроме того, выполняются условия, что в .диапазоне углов оС Овызывает равные токи в сопротивлении 22 нагрузки. Таким образом, в качестве расчетной может быть приняты любая фаза тока ij. Очевидно также, что диапазон углов сдвига тока j относительно расчетной фазы тока 1 должен охватывать 120°. Примем в качестве расчетной фазу А и будем рассматривать вектор 1 в диапазоне (Х- 0-60 или о - (-60) относительно вектора Ij. расчетной фазы, что дает одинаковые результаты. На фиг. 2 сплошными линиями показана векторная диаграмма режима тес- . тового - гонтроля, когда 1 11д и вектор Ij отстает от вектора 11д на угол -60° io6iO°. Мгновенная величина тока iji , протекающего по сопротивлению 22, является функцией времени. Если вектор тока, являющийся ; суммой тока ijK, 1 и 1цс совместить с осью времени, получим максимальное значение тока 22та Р данном расположении векторов Ij и ,-. Проекции векторов IUA Jue lic ось времени дают величигал токов (цд, -Пв не « для данногомомента времени из диаграммы следует, что эти токи положительны. На фиг. 1 показано токораспределение для выбранного момента времени в соответствии с диагра 1(1мой на фиг. 2. - В момент времени, когда один из токов, например ijj. , имеет отрицательную величину, причем (п(. I - ц(+ + цв 121 иь+ iuft открыты диоды 14,15,20 и 21. Через диод 20 протекает ток (Ц(. , а через диод 21 - ток ПА + ив Не Нетрудно показать, что ток ц(.не может протекать через сопротивление 22 нагрузки, так как для этого необходимо, чтобы были открыты диоды 17 и 21, однако в этом случае сопротивление 22 оказывается зашунтированным двумя открытыми диодами, что несоответствует принципу работы схемы и данным экспериментальной проверки. В соответствии с проведенным анализом очевидно, что мгновенное значение тока 122 в том числе его максимальное значение, равно наибольшей сумме .токов Гц одной полярности. При увеличении тока 1 от нуля до некоггорого определенного значения токи Ijt фаз располагаются в круговом секторе с центральным тлом меньшим или равным 180, при этом

(-60) 1цд+ Iiig| 3 IT причем Ul Itic или в диапазоне углов ос 0-60 Ilia + Гпс1 3 Ц, причем 1пви Iис гщ Tti при совпадении вектора 1, с осью времени максимгшьное значение тока в сопротивлении 22

2maicMu nB IU T.tn

где - амплитуда тока 1 .

Минимально-допустимая величина Tlniti « печивгиоцая независимость тока 22тал° тока нагрузки, определяется, например, из уравнения

.min.в режиме тестового «контроля

Ч2,.т,,.

20

max

где Iu. амплитуда тока It,, это определяет.область применения предлагаемого устройства.

Так, например, для тестового конт роля токовой защиты, имеющего ток срабатывания , ток тестовой обмотки принимается большим из определяемых по выражениям

7 imciK)

. J2atiJ-,i.c,.

IT

3

где - коэффициент запаса, равный кратности тока в сопротивлении 22 в режиме контроля по отношению к режиму срабатывания.

Применение изобретения расширяет функциональные возможности устройства защиты, обеспечивая .быстрый и прецизионный тестовый контроль.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКОВОЙ ЗАЩИТИ С ПРОВЕРКОЙ ЕЕПОД НАГРУЗКОЙ, содержащее три промежуточных трансФорматора тока, первичные Ьбмотки .которых включены во вторичные обмотки трансформаторов тока в фазах защищаемого объекта, а вторичные обмотки соединены по схеме звездш с нейтральным проводом, выпряву1ительный мост, образованный четырьмя парш и последовательно включенных диодов, на входе которого подключены три луча и нейтральный провод звёз ды вторичных обмоток, сопротивление нагрузки подключенное на выход выпрямительного моста, и реагирующий элемент, о тли ч а ю щ ее с я тем что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения быстрого и прецизионного тестойЬго контроля и исключения влияния токов W нагрузки, в него/дополнительно введен блок тестового контроля, а кажсг дый из промежуточных трансформаторов тока снабжен тестовой обмоткой, -в которые соединены последовательно-со гласно и подключены к блоку тестового контроля.

ir

1ггл