Устройство для защиты от короткого замыкания трехфазного реактора Советский патент 1985 года по МПК H02H7/22 

1 1 Изобретение относится к электротех {ике, а именно к релейной защите шунтирующих реакторов, применяемых для компенсации реактивной мощности в линиях электропередачи. Известно устройство для защиты реактора от витковых замыканий, содержащее датчик индукции магнитного поля рассеяния обмотки, фильтр основ ной гармоники и реагирующий орган Ll Недостатком этого устройства является необходимость установки датчи ков внутри бака реактора и строго напротив середины высоты обмотки с тем, чтобы свести к минимуму ЭДС небаланса, снижающей чувствительность защиты. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ., устройство для защиты реакторов, содержащее группу реакторов, соединенных в звезду, датчики фазньк токов, датчик тока нулевой последовательности, три усилителя - ограничителя усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, двухполупериолные выпрямители, сумматор, ключ с рабочим и блокирующим входами,, исполнительНИИ группы реакторов .2j, Недостатком известного устройства является возмЬжность излишних срабатываний при неповрежденных реакто pax под воздействием несимметри;: напряжения в сети, обусловленной внешними короткими замыканиямиvB сети, коммутацией нагрузки и др. Цель изобретения - повышение устойчивости функционирования путем увеличения чувствительности устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройство:для защиты от корогкого замыкания трехфазного реакт ра,, содержащее в каждой из трех фаз реактора выключатели и трансформато ры тока с подключенными к их выхода преобразователями тока, фильтр токов нулевой последовательности и фазные токовые пороговые блоки, входы кото рых пофазно объединены и подключены к выходу соответствующего преобразо вателя тока, сумматор, первый выпря митель, выход которого подключен к первому входу су1чматора, второй выпрямитель с масштабным усилителем, подключенным в его входу, и исполнительный орган, выход которого под 72 ключей к отключающему входу выключа теля каждой фазы, дополнительно введены трансформатор напряжения в каждой фазе с подключенньп-1и к его выходу преобразователями напряжения, фильтр напряжения нулевой последовательности, входы которого пофазно подключены к со.ответствующим выходам преобразователей напряжения, первый частотный фильтр, включенный между выходом фильтра тоюа нулевой последовательности и входом первого выпрямителя, в.торой частотный фильтр, включенный между выходом фильтра напряжения нулевой последовательности и входом масштабного усилителя, инвертор, включенный между выходом второго выпрямителя и вторым.входом сумматора, четырехвходовый логический элемент И, три входа которого подключены соответственно к выходам упомянутых фазньпс токовых пороговых блоков, а четвертый вход через вновь введенный компаратор подключен к выходу сумматора, и блок задержки, включенный последовательно между выходом четырехвходового логического элемента И и входом исполнительного органа. На чертеже приведена блок-схема устройства. Устройство содержит группу реакторов 15 соединенных в звезду, которая подключена выключателями 2 к системе 3, измерительные трансформаторы тока 4 и напряжения 5, датчики тока 6 и напряжения 7, реле 8 тока, фильтры тока 9 и напряжения 10 нулевой последовательности, первый 1 1 и второй 12 частотные фильтры, масштабный усилитель 13, первый 14 и второй 15 вып эямители, инвертор 16, сумматор 17, пороговый элемент 18, четырехвходовый логический элемент И 19, элемент ЗАДЕРЖКА 20 и исполнительный элемент 21. Токи в реакторах через измерительные трансформаторы 4 тока и со-гласующие датчики 6 тока поступают на реле 8 тока и фильтр 9 тока нулевой .последовательности. Сигнал, пропорциональньй току кулевой последовательности, является: рабочим и формируется следующим образом. Напряжение с фильтра 9 тока нулевой последовательности проходит через частотный фильтр 11, выделяюпщй основную гармонику, и поступает на двухполупернодный выпрямитель 14. С выпрямителя 14 рабочий сигнал, среднее значение которого равно IQ поступает на один из входов суммато ра 17. На другой вход сумматора подаетс тормозной сигнал, формируемый из напряжения нулевой последовательнос ти. Напряжение сети в месте установ ки реакторов через измерительный тр сформатор 5 напряжения и датчики 7 поступает на фильтр 10 напряжения нулевой последовательности. После вьщеления основной гармоники с помощью частотного фильтра 12 сигнал линейно преобразуется масштабным усилителем 13 с соответствующим коэффициентом передачи. После двухполупериодного выпрямления на выпря мителе 15 и инвертирования на инвер торе 16 сигнал поступает на суммато На выходе сумматора формируется сигнал, равный разности рабочего и тормозного сигналов. В нормальном режиме все реакторы 1 подключены к .сети 3 выключателями 2, реле 8 тока находятся в сработанном состоянии и подают сигнал 1 на три входа элемента И 19. При этом рабочий эле мент 18 находится в несработанном состоянии, блокируя срабатьтание элемента И 19 и всего устройства. При коротком замыкании ввода реактора на корпус ток резко возраста ет, а напряжение в поврежденной фазе снижается в пределе до нуля. Зна чение рабочего сигнала определяется током короткого замыкания, превьшаю щим номинальный ток реактора в деся ки раз. Тормозной сигнал при этом мал. Такое соотношение рабочего и .тормозного сигналов обеспечивает на дежное срабатьтание устройства при повреждениях с большими токами короткого замыкания. При витковом замыкании части обмотки изменение тока через реактор может быть относительно небольшим. Так, при замыкании одного витка ток составляет примерно 5% номинального тока. Однако в этом случае отсутствует тормозной сигнал, так как напр жение в сети остается неизменным (Uj 0). Поэтому уровень сигнала на выходе сумматора оказывается достаточным для срабатьгоания порогового элемента 18 при всех видах витковых замыканий. При наличии в месте устаногки реакторов несимметрии напря:жен1 1Ч, обусловленной внешними факторами (КЗ в сети, коммутация иагрузки и др.), вознкхающие напряжение и ток нулевой последовательности компенсируются благодаря соответствующему выбору в ус1-1.ч1-1теле 13 коэффициента передачи. Таким образом в напряжении, поступающем на пороговый элемент 18, компенсируется слагающая зависящая от сети и не связанная с повреждением реактора, С учетом необходимого коэффициента надежности 1,3 минимальная уставка порогового элемента 18, обеспечивающая отстройку от небаланса, может быть выбрана лорядка 0,045 номинального тока реактора, что позволяет обеспечить выявление КЗ одного витка реактора. Реле тока предназначены для исключения излишних срабатываний устройства при отказе одного из выключателей 2, а также в тех случаях, когда при подключении реакторов к сети выключатели 2 в разных фазах рключаются неодновременйо. Частотные фильтры 11 и 12 обеспечивают подавление в вьп:одном напряженик фильтров тока и напряжения нулевой последовательности высших гармоник, а также апериодических слагающих, возникаюрдих в переходных процессах в первичной сети, что повы- шает чувствительность устройства. Элемент ЗАДЕРЖКА 20 служит .для обеспечения селективной работы при перекодньгх процессах в самих частотных фильтрах 11 и 12, а также для отстройки от ш-шульсных помех, проникающих по цепям переменного и постоянного тока. Время задержки, осуществляемой элементом 20, составляет 13-20 мс, ввиду чего время действия защиты не превышает 25 мс, Вьшапнение устройства с торможением от напряя екия нулевой последовательности обеспечивает более высокую по сравнению с базовым объектом устойчивость функционирования при отсутствии требования к срабатыванию в pesQiMax, когда при неповренденньсч реакторах под влиянием внешних факторов нарушается симметрия напряжения в сети, Повьппение чувствительно -

51169072,«

ти предлагаемого изобретения по срав- печиваюпщх подавление в напряжении нению с базовым объектом достигается и токе нулевой последовательности введением частотньк фильтров, обес- небаланса от высших гармоник.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ТРЕХФАЗНОГО РЕАКТОРА, содержащее в каждой из трех фаз реактора выключатели и трансформаторы тока с подключенными .к их вькодам преобразователями тока, фильтр токов нулевой, последовательности и фазные токовые пороговые блоки, входы которых пофазно объединены и подключены к выходу соответствующего преобразователя тока, сумматор, первый вьтрямитель, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй выпрямитель с масштабным усилителем, подключенным к его входу, и исполнительный орган, выход которого подключен к отключающему входу выключателя каждой фазы,-о тличающееся тем, что, с- целью повьшения устойчивости функционирования путем увеличения чувствительности устройства, в него дополнительно введены трансформатор напряжения в каждой фазе с подключенными к его выходу преобразователями напряжения, фильтр напряжения нулевой последовательности, входы которого пофазно подключены к соответствующим выходам преобразователей напряжения, первый частотный фильтр, включенный между выходом фильтра тока нулевой последогательнос- S ти и входом первого выпрямителя, вто(Л рой частотный фильтр, включенный между выходом фильтра напряжения нулевой последовательности и входом масштабного усилителя, инвертор, включенный между выходом второго выпрямителя и вторым входом сумматора, четьфехвходовый логический элеC3f5 мент И, три входа которого подклюос чены соответственно к выходам упормянутых фазных токовых пороговых блоН ков, а четвертый вход через вновь ГС введенный компаратор подключен к выходу сумматора, и блок задержки, включенный последовательно между выходом четырехвходового логического элемента И и входом исполнительного органа.