Устройство для защиты реактора статического тиристорного компенсатора от внутренних повреждений Советский патент 1988 года по МПК H02H7/22 

С)

СО ГО

Фиг.1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам релейной защиты реакторов статических тиристорных компенсаторов (СТК) реактивной мощности

Делъю изобретения является повышение чувствительности защиты реактора.

На фи1% 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - эгаорьц поясняющие его работу.

Устройство содержит датчик 1 тока в цепи за1чищаемого реактора 2; подключенного к нейтрали через тирис торный ключ 3, а к сети 4 - через выключатель 5, датчики напряжения (трансформаторы) высоковольтного 6 и низковольтного 7 вводов реактора 2, подключенный к их выя:одам дифференциальный усилитель 8j нуль-орган 9, интегратор 10 с рабочим и управляющим входами, инвертор 11, выходом подключенньй к первому входу с -мма- тора 12, и цепочку из последовательно соединенньк компаратора 13, второго элемента 14 времени с задержкой на срабатьшание, элемента 15 времени с задержкой на возвраТд первого элемента 16 времени с задержкой на срабатывание и исполнительного элемента 17.

Датчик 1 тока и датчики 6 и 7 напряжения служат для согласования уровней первичных и вторичных сигналов, Дифференциальньй усилитель 8 формирует напряжение, пропорциональное разности напряжений на вводах реактора. Нуль-орган 9 формирует выходной сигнгш высокого уровня при наличии на входе ненулевого сигнала, и выходной сигнал низкого уровня при нулевом сигнале на входе« Интегратор 10 имеет рабочий и управляющий входы и формирует на выходе напря-жение,, пропорциональное интегралу сигналаj поступающего на рабочий вход, при наличии на управляющем входе сигнала высокого уровня„ При пост:;-плении на управляющий вход интегратора 10 сигнала низкого уровня происходит уста™ новление выходного напряжения на 0 Инвертор 11 изменяет знак поступающего на его вход сигнала на противоположный. Сумматор 12 производит алгебраическое поступающих на его входы сигналов. Компаратор 13 вьшолнен с двухполярным порогом и формирует на выходе сигнал высокого

уровня в интервале превышения входным сигналом установленного порога. Второй элемент 14 времени для задержки в появлении сигнала высокого уровня на вькходе по отношению к моменту появления сигнала высокого уровня на его входе на время t, :i 1 мс для уменьшения влияния импульсных помех„ С помощью элемента 15

времени кратковременный сигнал с блока 14 расширяется на время t Юме, т,е, до поступления сигнала срабатывания в следующем полупериоде. Первый элемент 16 времени служит для предотвращения ложных срабатываний при переходных процессах в элементах схемы. Время задержки t, выбирается большим длительности одиночного рас-

ширения импульса с блока 15 и составляет 15 мс. Исполнительный орган 17 обеспечивает отключение выключателя 5 в цепи защии,аемого реактора. Шунтирующий реактор 2 подключается к сети (при включенном выключателе 5) с помощью тиристорного ключа 3, управляемого от специального управляюще- го блока

В момент открьшания одного из тиристоров ключа 3 начинается переход- ньш процесс в активно-индуктивной цепи с реактором 2, В исправного реактора доля активной слагающей полного сопротивления по отношению к индуктивной слагающей весьма

мала. Так, для реактора 110 кВ типа РОД-33333/110 отношение активного сопротивления к полному составляет 0,0058 и снижается для реакторов на более высокие напряжения. Поэтому в случае исправного реактора активной частью его сопротивления можно пренебречь.

При этом напряжение Up и ток ip реактора могут быть представлены в

виде

- т . «Ч

30

р Г ирЛ:

J-J . л

где L

номинальная индуктивность реактора.

Устройство работает следующим образом

Рабочий сигнал пропорциональный действительному току з реакторе} от датчика 1 тока через инвертор 11 поступает на первьш вход су1ч1матора 12,

Тормозной сигнал, пропорциональный расчетному току в неповрежденном реакторе, формируемый в виде интеграла напряжения на реакторе, с блока 10 подается на второй вход сумматора 12, Сигнал, пропорциональный напряжению на реакторе, формируется на выходе дифференциального усилителя 8 как разность напряжений от датчиков высоковольтного 6 и низковольтного 7 вводов реактора 2. С выхода дифференциального усилителя 8 сигнал поступает на рабочий вход интегратора 10.

Сигналы управления интегратором 10 вырабатываются нуль-органом 9, вход которого подключен к .датчику 1 тока, В интервале протекания тока через реактор нуль-орган 9 формирует сигнал высокого уровня, разрешая интегрирование ,

В момент прекращения тока в реакторе (закрывания тиристорного ключа 3) на выходе нуль-органа 9 устанавливается сигнал низкого уровня и происходит сброс выходного напряжения интегратора 10 на О. Сигнал запрета интегрирования сохраняется на управляющем входе блока 10 до мо- мента открьшания тиристорного ключа 3 в смежном полупериоде. Таким образом предотвращается накопление ошибки в интеграторе,

В нормальном режиме рабочий и тормозной сигналы, поступающие на входы сумматора 12, равны по амплитуде и противоположны по знаку, ввиду чего выходное напряжение сумматора равно нулю и, следовательно, компаратор 13 и устройство в целом остаются в несработанном состоянии.

При возникновении повреждения в любой части обмотки реактора снижается его полное сопротивление и ток в цепи реактора возрастает.

Если замыкание в обмотке происходит вблизи вводов, то дополнительно происходит изменение (уменьшение) угла реактора, ввиду чего ток в цепи реактора сдвигается относительно напряжения на некоторый угол в сторону опережения. Кроме того, рабочий сигнал, сформированный из тока реактора, возрастает, а тормозной сигнал, сформированный из напряжения реактора, может лигль уменьшаться, .Поэтому сигнал1 1, поступающие на вход сумматора, не компенсируются и на

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

его выходе появляется напряжение, пропорциональное разности векторов рабочего и тормозного сигналов. Если .это напряжение превьшает порог ера- батьгеания компараторов 13, на его выходе в каждом полупериоде появляются сигналы высокого 5фовн.я, При длительности этих сигналовJ превышающей время задержки t, элемента 14 времени, р.авное 1 мс, сигнал высокого - уровня проходит на элемент 15 времени с задержкой на возврат,: осуществляющий расширение импульса на время t ,j 10 мс. Расширенный импульс поступает на вход .элемента 16 времени с задержкой на срабатывание tj 15 мс.

Так как сигналы срабатывания повторяются в каждом полупериоде промышленной частоты и интервал между ними не превышает 10 мс, то расширенные элементом 15 времени и шульсы пере- крьшают паузы между сигналами на его входе, ввиду чего на вход элемента 16 времени поступает непрерывный сигнал высокого уровня.

Через время tj 15 мс сигнал проходит на исполнительный элемент 17 которьш воздействует на выключатель 5, производящий отключение реактора 2 от сети.

Если, например, в .результате действия одиночного импульса помехи или переходного процесса в элементах схемы произошло кратковреме.нное срабатывание компаратора 13, то срабатывания устройства не произойдет, так как длительность одиночного импульса, расширенного на 10 мс элементом 15 времени, меньше времени задержки tj 15 мс элемента 16.

При внешних повреждениях, например при коротких замыканиях в сети, напряжение на реакторе снижается, что приводит к уменьшению сформированного из него тормозного сигнала. Однако одновременно происходит про- порциональное уменьшение тока через реактор и, следовательно, рабочего сигнала, ввиду чего равенство амплитуд и фазовый сдвиг 180° между тормозным и рабочим сигналами сохраняются и срабатьшания устройства не происходит.

Высокая чувствительность защиты при повреждениях в любой части обмотки обеспечивается тем, что при замыкании небольшого числа витков об- мотки изменение параметра реагирования - разности мгновенных значений рбочего и тормозного сигналов, обусловлено, главным образом, фазовым сдвигом между сигналами, а в случае замыкания значительного числа витков - различием их амплитз дных значений.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить чувстви- тельность и селективность защиты реакторов, входящих в состав статических тиристорных компенсаторов.

Изобретение обеспечивает выявлени повреждения и отключение реактора на начальной стадии развития повреждения, когда разрушению подвергалась только часть обмотки и не затронуты наиболее дорогостоящие части: магни- топровод, фарфоровые опорные изоля- торы и бак.

Фо.рмула изобретения

Устройство для защиты реактора статического тиристорного компенсатора от внутренних повреждений, содержащее датчики напряжения высоковольтного и низковольтного вводов реактора, выходы которых подключены к входам дифференциапьного усилителя, нуль-орган, интегратор, компаратор и цепочку, состоящую из последовательно соединенных элемента времени с задержкой на возврат, первого элемента времени с задержкой на срабатывание и исполнительного элемента, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, в него дополнительно введены датчик тока реактора, содержащий клеммы для подключения в сеть питания реактора, инвертор, сумматор и второй элемент времени с задержкой на срабатывание, соединенньй выходом с входом элемента времени с за;:1;ержкой на возврат, а входом - с выходом компаратора, вход которого подключен к выходу сумматора, при этом рабочий вход интегратора соединен с выходом дифференциального усилителя, выход - с первым входом сумматора, а управлякяцнй вход - с выходом нуль-органа, вход которого подключен к выходу датчика тока и к входу инвертора выход которого соединен с вторым входом сумматора.

MoA fPf /n ftfa/rcf (ff/faf c/ ff eai 77ff/ye

Изобретение относится к области электротехники, а именно к релейной защите реакторов, применяемых в установках статических тиристорных ком- . пенсаторов реактивной мощности. Цель изобретения - повышение чувствительности. Цель достигается введением в устройство датчика тока реактора 1, инвертора 11, сумматора 12 и второго элемента времени 14 с задержкой на срабатывание. Устройство осуществляет сравнение мгновенных значений тока в реакторе с интегралом напряжения на нем. Если разность указанных величин превысит заданное значение по крайней мере дважды за период, то устройство отключает реактор. 2 ил. Ш (Л

r.

./

г

t

tz

/3

f6,f7