Устройство для дифференциальной токовой защиты ошиновок мощных трансформаторов Советский патент 1986 года по МПК H02H3/28 H02H7/04 

реткдения в защищаемом участке срабатывает реагирующий орган 17. Надежность защиты путем автоматизации переключения выходных цепей в различных режимах работы трансформатора 1 достигается путем введения двух блоI

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите электрических сетей и систем напряжением 220 кВ и выше с глухо- заземленной нейтралью, и предназна- чено 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 р,ежимах работы трансформатора.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Автотрансформатор 1 с помощью вы- ключателей 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- ройству среднего напряжения с помощью выключателей 8 и 9 подсоединен к распределительному устройству низшего напряжения (остальные коммутационные аппараты не показаны)„

Трансформаторы 10 и 11 тока стороны высщего напряжения через блоки 12 и 13 выравнивания коэффициентов трансформации 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 дифференциальной токовой отсечки и, кроме того, подключены трансформаторы 25 и 26 тока через блоки 27 и 28 выравнивания коэффициентов трансформации и установки тока срабатывания и блоки 29 и.30 торможения. Трансформаторы

ков 16 и 24 дифференциальных токовых отсечек, блоков 51 и 52 фиксации отключенного и включенного положений разъединителя сторон высокого и среднего напряжения, А также логической части схемы. 1 ил.

31, 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 реагирзпощего органа 17 через первый, второй и третий блоки 38 39, 40 запрета соединен соответственно с бло- кйми 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 6« 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 6 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 6 соединены соответственно с элементами И 59 и 60.

Устройство работает следующим образом.

При коротком замыкании на ошиновке высшего напряжения автотрансформатора при включенных выключателях и

разъединителях схемы ток повреждения от трансформаторов 10, 11 тока через блоки 12 и 13 выравнивания коэффициента трансформации и установки тока уставки, поступает на блоки 14, 15 торможения, а через них - на

блок 16 быстродействующей дифференциальной отсечки и затем в реагирутог- щий орган 17. Ток повреждения от трансформатора 31 тока поступает в реагирующий орган I7 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 уставками в блоках 12 и 13, для тока, подтекающего от системы высщего напряжения и в блоках 20, 21, 34 и 35 для токов подтекающих от системы среднего напряжения. При этом сигнал на отключение выключателей 2, 3, 5, 6, 8и 9 проходит от исполнительного блока 37 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 работает, так как при включенном разъединителе 4 блок 53 фиксации его включенного положения подает запрещающий сигнал 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 высщего напряжения автотрансформатора произошло при отключенном разъединителе-4 и включенных выключателях 2 и 3, срабатывает дифференциальная, отсечка 16 и от блока выходных цепей сигнал на отключение выключателей 2 и 3 подается через блок ЗАПРЕТ 48 на входы 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 раньще (примерно на 20 мс), чем от блока 37 поступа

10

13

20

25

30

35

2772854

ют сигналы на входы элементов 38, 39 и 40. Прохождение сигналов через блоки 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 автотрансформатора, срабатывают дифференциальная защита ошиновки автотрансформатора и ее реагирующий орган 17 и от исполнительного блока 37.выходных цепей реагирующего органа 17 че-i 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 разъединителя 4. На блоках 39 и 40 за- .прещающие 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 положения разъединителя 7 стороны среднего напряжения автотрансформатора.

При коротком замыкании на ошипов- кё 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 и блоки 22 и 23 торможения поступают на блок 24 быстродействующей дифференциальной токовой отсечки и затем - в реагирующий орган 17. Ток повреждения от. трансформатора 32 тока Т1ерез блок 35 выравнивания коэффициента трансформации и установки тока срабатывания -поступает в реагирующий орган 1 7 ..

В данном случае защита работает/ с током срабатывания, определенным характеристикой зоны ошиновки среднего напряжения. Начальный ток срабатывания в этой зоне определяется уставками в блоках 20 и 21 выравнивания коэффициента трансформации if

40

45

50

55

устаиоеки 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 исполнительного органа 17 через блоки ЗАПРЕТ 38, 39, 40 и блоки 41-46 управления соответствующими выключателями.

Быстродействующая дифференциальная токовая. отсечка в данном релсиме не работает, так как при включенном разъединителе 7 блок 54 фиксации его включенного положения подает запрещающий сигнал на первый запрещающий вход блока ЗАПРЕТ 50 прохождения отключающего сигнала от блока 49 выходных цепей дифференциальной отсечки 24.

В случае, когда короткое замыкание на ошиновке среднего напряжения произощло при отключенном разъединителе 7 и включенных выключателях 5 и 6, срабатывает дифференциальная отсечка 24 и от блока 49 ее выходньп цепей сигнал на отключение выключателей 5 и б подается через блок ЗАПРЕТ 50 на входы блоков 43 и 44 управления выключателями 5 и 6.

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 дифферен г иальная защита ошиновки автотранс- .форматора и от блока выходных цепей 37 реагирующего органа 17 через блоки 38 и 40 .проходят v отключаюш 1е сигналы на блоки 41, 42, 45. и 46 управления выключателями 1, 2, 8 и 9.

Через блох 39 сигнал не проходит так как на его третьем запрещающем входе имеется сигнал от блока 52 фиксации отключенного положения разъеди5

5

нителя 7. На блоках 38 и 40 запрещающие сигналы отсутствуют.

При этом, если ток повреждения при коротком замыкании на ошиновке 5 среднего напряжения достаточен для срабатывания быстродействующей дифференциальной отсечки 16 дополнительных действий дифференциальной защиты, ошиновка не происходит, так как за прещено прохождение сигнала через блок 48 из-за наличия на его первом запрещающем входе сигнала от блока 53 фиксации включенного положения разъединителя 4.

При коротком за 1ыкании на стороне низшего напряжения в режиме, когда все выключатели и разъединители AT включены, токи повреждения от трансформаторов 25 и 26 тока через блоки

27 и 28 выравнивания коэффициента трансформации 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 трансформации и установки тока срабатывания.

При этом защита работает с током

срабатывания,, определяемым характеристикой зоны ошиновки стороны низшего напряжения.

Начальньш ток срабатьшания в этой зоне определяется уставками в блоках

12, 13, 34 и 36 для тока от системы . высшего напр51жения ив блоках 20, 21, 35 и 36 для тока от системы среднего напряжения.

Сигнал на отключение всех выключао телей автотрансформатора от исполнительного блока 37 выход1Ш1х цепей реагирующего органа 17 подается на блоки 41-46 управления выктаочателями 2, 3, 5, 6, 8, 9 через блоки ЗАПРЕТ

5 38, 39 и 40.

В случае срабатьшания быстродействующих , дис1)ференциальных отсечек 16 или 24 (или обеих) сигналы от них заблокированы «а блоках ЗАПРЕТ 48 и

0 50 подачей на их запрещающие входы сигналов с блоков 53 и 54 фиксации включенного положения разъединителей 4 и 7.

Во всех рассмотренных случаях,ко5 роткого замыкания в зоне действия защиты торможение определяется уставками, в блоках торможения 14, 15, 22 и 23, однако благодаря наличию гориг

7

зонтального участка в тормозной характеристике и исходя из принятой расчетной методики коэффициент торможения определяется п о начальному (начало торможения) току срабатывания в зоне повреждения.

При внешнем коротком замыкании на Любой из сторон защита не работает благодаря торможению, определяемому блоками 1А, 15, 22 и 23 торможения при коротком замыкании в системах высшего и среднего-.напрямения и блоками 14, 15, 22, 23, 29 и 30 торможения при коротком замыкании в системе низшего напряжения. Рабочая намагничивающая сила при всех рассмотренных случаях внешних коротких замыканиях определяется током небаланса в блоке установки тока срабатывания наиболее чувствительной из зон, обтекаемых током рассматриваемого внешнего короткого замыкания.

В случае выполнения дифференциальной защиты ошиновки автотрансформатора с применением для отстройки от токов включения времяимпульс- ного принципа для реализации последнего требуется время 2-1-23,5 мс. Указанное время не требуется для дифференциальных отсечек с грубой уставкой, специально введенных для защиты части ошиновки ввюшего и среццето напряжения, после их отсоединения от автотрансформатора с помощью разъединителя 4 или 7, когда имеется необходимость работы отключенной от автотрансформатора части ошиновки высшего или среднего напряжения в схеме соответствующего распределительного устройства.

Опережающее срабатывание дифференциальной отсечки по сравнению с дифференциальной защитой на 20 мс обеспечивает надежную работу .логической схемы в режимах, когда разъединители 4 или 7 отключены.

При отключении ошиновки высокого напряжения выключателями 2 и 3 и разъединителем 4 срабатывают блоки 51, 55 и 56, сигналы с их выходов поступают на входы элемента И 59, которьй срабатывает. Сигнал с его выхода подается на запрещающий вход блока ЗАПРЕТ 48, что предотвращает прохождение сигнала на блокировку защиты (блоки 39 и 40) от блока 47 отсечки 16 при ее случайном, срабатывании.

772858

Аналогично, при отключении выключателей 5 и 6 и разъединителя 7 срабатывают блоки 52, 57 и 58, элемент И.бО, с выхода которого подается сиг- 5 нал на запрещающий вход элемента ЗАПРЕТ 50. Этим предотвращается прохождение сигнала от блока 49 отсечки 24 на блокировку защиты (блоки 38 и 40). 10

Формула изобретения

Устройство для дифференциальной токовой защиты ошиновок мощных транс15 форматоров, 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, исполнительньй блок которого связан с блоками отключения выключателей всех сторон трансформатора, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем автоматизации переключения выходных цепей в различных режимах

работы трансформатора, в него допол- нительно введены две дифференциальные токовые отсечки, содержащие, реагирую- и выходной блоки, пять блоков ЗАПРЕТ, два элемента И, блоки фикса5 ции соответственно отключенного и включенного положений разъединителя стороны высокого напряжения трансформатора, блоки фиксации соответствен- но отключенного и включенного поло0 жений разъединителей стороны среднего напряжения трансформатора, блоки фиксации отключенного положения каждого из выключателей сторон высшего, и среднего напряжений трансформатора.

5

5

при этом токовые цепи первого и вто- .

рого блоко,в дифференциальных токовых отсечек включены последовательно в цепи вторичных обмоток трансформаторов тока, установленных на выключаталях 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 соответственно второй, третий и четвертый выходы четвёртого блока ЗАПРЕТ, первый выход которого подключен к блокам отключения выключателей стороны высшего напряжения,трансформатора, а вход - к блоку выходных цепей первбй дифференциальной токовой отсечки, блок выходных цепей второй дифференциальной токовой отсечки подключен ко входу пятого блока ЗАПРЕТ, первый выход которого подключен к блокам отключения выключателей стороны среднего-напряжения трансформатора, второй, третий и четвертый выходы - ко вторым запрещающим входам первого, второго и третьего блоков ЗАПРЕТ, вы- хоД блока фиксации отключенного положения разъединителя .стороны высокого напряжения трансформатора подключен к третьему запрещающему входу первого блока ЗАПРЕТ и к первому входу первого элемента И выход блока фиксации отключенного положения единителя стороны среднего напряжет ния трансформатора подключен к тре-,

Составитель А, Бондаренко Редактор Н. Швыдкая Техред Л.Олейюпс Корректор И. Эрдейи

6753/51

Тираж 612 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и -открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. Л/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

тьему запрещающему входу второго блока ЗАПРЕТ и к первому входу второго элемента И, блок фиксации включенного положения i разъединителя стороны высщего напряжения трансформатора подключен к первому запрещающему входу четвертого блока ЗАПРЕТр второй запрещающий вход которого подключён к выходу первого элемента И, остальные входы которого подключены к блокам фиксации отключенного положения выключателей стороны высокого напряжения трансформатора, блок фиксации включенного положения разъединителя стороны среднего напряжения трансформатора подключен к первому, запрещающему входу пятого блока ЗАПРЕТ, второй запрещающий вход которого подключен к выходу второго элемента И, остальные входы которого подключены к блокам фиксации отключенного положения выключателей стороны среднего напряжения трансформатора.

Изобретение относится к области электротехники - релейной.защите - и может быть использовано для защиты электрических сетей и систем напряжением 220 кВ и вьппе с глухозаземленной. нейтралью и предназначено для отключения электроустановки в сети пере- менного тока при коротком замыкании в зоне защиты. Цель изобретения - повьшение надежности путем автомати- зации переключения выходных цепей в различных режимах работы трансформатора. Трансформатор 1 напряжения снабжен группами выключателей с разъединителем соответственно 2, 3, 4; 5,6, 7 и 8, 9, которые служат для подключения трансформатора 1 к сети высокого среднего и низшего напряжений. Устройство снабжено блоками 16 и 24 дифференциальной отсечки, блоками 14 и 15 торможения и реагирующим органом 17. При наличии тока пов(Л го ю 00 ел