Устройство для дифференциальной защиты трансформатора Советский патент 1988 года по МПК H02H3/28 H02H7/04 

СА:

00

о со ю

Изобретение относится к электротехнике - релейной завщте - и может быть использовано для защиты трансформатора от внутренних повреждений. Устройство содержит согласующее и корректирующее звено 1, выпрямитель 2, первый компаратор 3, блок формирования суммы абсолютных значений токов 4, сглаживающую схему 5, второй компаратор 6, ограничитель длительности импульсов (ОДИ) 7, логический элемент ЗАПРЕТ 8, элемент 9 выдержки времени на возврат и выходной орган 10. При возникновении к.з. в защищаемой зоне непосредственно после внешнего к.з, указанный канал устройства не срабатывает. Включение ОДИ 7 между выходом компаратора 6 и запрещающим входом элемента ЗАПРЕТ 8 позволяет снять запрещающий сигнал примерно через 18 мс и благодаря этому обеспечить срабатывание при переходе внешнего к.з. в защищаемую зону. 3 ил. с g (Л

(pff.f

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите электрических систем, и может применяться для защиты трансформаторов большой мощности.

Целью изобретения является обеспечение срабатывания при возникновении к.Зо в защищаемой зоне непосредственно после внешнего к.з, устройства для дифференциальной защиты трансформатора.

На фиг. 1 nojpa3aHa блок-схема устройства защиты; на фиг. 2 и 3 - кривые токов при к.з. в защищаемой зоне и к.з. вне защищаемой зоны.

Устройство содержит согласующее и корректирующее звено , на выходе которого включен выпрямитель 2, на выходе последнего включен первый компаратор 3, выход которого подключен к сигнальному входу логического элемента ЗАПРЕТ, блок 4 формирования суммы абсолютных значений токов, на выходе которого включена сглаживающая схема 5, к выходу последней подключены последовательно соединенные второй компаратор 6 и ограничитель 7 длительности импульсов, выход последнего подключен к запрещающему входу логического элемента ЗАПРЕТ 8; последовательно соединенные логический элемент ЗАПРЕТ 8, элемент 9 выдержки времени на возврат и выходной орган 10.

Согласующее и корректирующее звено 1 осуществляет коррекцию формы кривой дифференциального тока путем /реального дифференцирования. Оно может быть выполнено как на трансреак- торе с подключенным к вторичной обмотке резистором, так и с использованием активных элементов, например операционных усилителей.

Сглаживающая схема 5 обеспечивает быстрое нарастание выходной величины (с запаздыванием не более 1, но по отношению к входной величине) и относительно Медленное ее затухание (с постоянной времени не менее 20 мс

Устройство работает следующим образом,

В нормальном режиме (устройство находится в статическом состоянии) на выходе согласующего и корректирующего звена 1 протекает весьма малый дифференциальный ток, поэтому сигналы на выходах согласующего и коррек- тирующего звена 1 и выпрямителя 2

0

5

0

5

0

5

0

5

также малы, первый компаратор 3 не сработан. На входы блока 4 формирования суммы абсолютных значений токов подаются токи плеч дифференциальной защиты. На выходе блока 4 и сглаживающей cxei-bi 5 сигнал может достигать значительной величины, однако второй компаратор 6 при этом не сработан, поскольку его порог срабатывания выбирается больше напряжения, которое может быть на выходе сглаживающей схемы 5 в максимальном рабочем режиме заш,итного трансформатора. Сигналы на выходах ограничителя 7 длительности импульсов, логического элемента ЗАПРЕТ 8, элемента 9 выдержки времени на возврат и выходного органа 10 такие равны 0.

При включении мощного трансформатора на холостой ход возникает бросок тока намагничивания, который может достигать трансформатора. В этом режиме устройство не срабатывает благодаря тому, что порог срабатывания первого компаратора 3 выбирается по условию отстройки от броска тока намагничивания. При синусоидальном дифференциальном токе ток срабатывания устройства может приниматься 51 f, трансформатора. При токе к.з. с. апериодической составляющей в зоне действия защиты вторичный ток высоковольтного трансформатора тока имеет искаженную форму кривой (фиг. 2а). Этот ток подается на вход согласующего и корректирующего звена I и блока 4 формирования суммы абсолютных значений токов. Нарастание напряжения на выходе корректирующего звена 1 и соответственно выпрямителя 2 в начале каждого периода промышленной частоты опережает нарастание тока. Нарастание напряжения на выходе сглаживающей схемы 5 отстает во времени от нарастания TOjKa i Bv . вл

Постоянная времени согласующего и корректирующего звена 1 принимается порядка (1,2-1,5) мс. При этом появление напряжения U на выходе первого компаратора опережает появление напряжения U на выходе второго компаратора примерно на 3 мс. Благодаря этому на выходе логического элемента ЗАПРЕТ 8 появляется импульс напряжения Ug длительностью 3 мс. Напряжение U на выходе ограничителя длительности возникает одновременно с появлением напряжения Ug, а исезает через заданное время, которое ринимается равным 18 мс.

В начале второго периода промышенной частоты на выходе первого комаратора появляются два импульса, которые проходят на выход элемента ЗАРЕТ 8, поскольку напряжение на выоде ограничителя 7 длительности исезает раньше. Элемент 9 выдержки ремени на возврат расширяет импульсы на 22 мс, поэтому на его выходе возникает постоянное напряжение Ug. , Выходной орган 10 также срабатывает. Время срабатывания устройства в данном режиме составляет (2-5) мс.

При внешнем к,з, токи высоковольтных трансформаторов тока могут искааться в различной степени из-за влияния различных остаточных индукций и различных нагрузок (фиг, 26), При этом дифференциальный ток i имеет наибольшее значение в первом периоде. Во втором периоде ток зна-у чительно меньше. Передний фронт импульса тока 1д весьма крутой, поэтому нарастание напряжения Uj на выходе выпрямителя 2 практически не опережает нарастание тока i. На выходе первого компаратора появляются два импульса напряжения U j только в пер вом периоде. Во втором периоде импульсы на выходе первого компаратора не возникают, поскольку порог его срабатывания оказывается выше напряжения и. Напряжение и,{-на выходе сглаживающей схемы нарастает с небольшим запаздыванием по сравнению с нарастанием суммы токов 1,и ij. После достижения максимума напряжение и 5 затухает с постоянной времени около 30 мс. Напряжение U на выходе второго компаратора возникает раньше чем напряжение U на выходе первого компаратора примерно на 3 мс. Благодаря этому напряжение Ug на вы- ходе логического элемента ЗАПРЕТ остается равным О, Элемент 9 выдержки времени на возврат и выходной орган 10 не срабатывают.

Длительность импульса напряжения и 7 на выходе ограничителя длительности составляет 18 мс. После истечения этого времени напряжение на запрещающем входе логического элемента ЗАПРЕТ 8 становится равным О и устройство защиты готово к срабатыванию.

При возникновении к,з, в защищаемой зоне непосредственно после внешнего к,з, напряжение U$ на выходе

сглаживающей схемы может остаться без изменения, соответственно останется постоянным и напряжение U на выходе второго компаратора. Напряжение и в на выходе логического элемента ЗАПРРГГ появится в начале второго периода, поскольку при этом появится импульс тока i, а

и.

5

0

5

0

5

0

5

0

5

уже не будет. Максимальное время замедления устройства дифференциальной запдаты в этом режиме составит 20 мс.

Устройство целесообразно использовать в дифференциальной защите мощных трансформаторов в качестве грубого органа (дифференциальной отсечки) , предназначенного для повышения быстродействия и дублирования чувствительного органа при больших токах к,з. При этом согласующее и корректирующее звено 1, выпрямитель 2, блок формирования суммы абсолютных значений токов, сглаживающая схема 5 и выходной орган 10 могут быть использованы одновременно и для реализации чувствительного органа защиты.

Устройство позволяет повысить эффективность функционирования дифференциальной защиты мощных трансформаторов. Реализация предлагаемого устройства целесообразна на базе интегральных микросхем. Формула изобретения

Устройство для дифференциальной защиты трансформатора, содержащее согласующее и корректирующее звено с вводами для подключения к измерительным трансформаторам, выход которого через выпрямитель присоединен к nepBONry компаратору, выход последнего подключен к сигнальному входу элемента ЗАПРКТ, блок формирования суммы абсолютных значений токов с выводами для подключения к измерительным трансформаторам тока, последовательно соединенный со сглаживающей схемой и вторым компаратором, а также последовательно соединенные с элементом ЗАПРЕТ элемент выдержки времени на возврат и выходной орган, отличающееся тем, что, с целью обеспечения срабатывания при возникновении короткого замыкания в заЩиш;аемой зоне непосредственно после внешнего короткого замыкания, дополнительно введен ограничитель длительности импульсов, вход которого подключен к выходу второго компаратора, а выход - к запрещающему входу логического элемента ЗАПРЕТ,

П

П

П (I

Л fl

фиг.I

Редактор A. Шандор

Составитель Л, Корнеева Техред А.Кравчук

Заказ 1500/52

Тираж 650

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

L

Ж

/

A

W -%/ /X

M

ЖХ

nn

Корректор С.Черни

Подписное