Трехфазное реле тока Советский патент 1990 года по МПК H02H3/08 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к трехфазным реле тока, и может быть использовано для релейной защиты .электроустановок.

Цель изобретения - повышение чувствительности к режиму с увеличенным одним

из фазных токов.

На чертеже дана функциональная схема

устройства.

В каждой фазе содержатся блоки 1-3 формирования сигналов, пропорциональных модулям фазных токов (максиселекто- ра). Выходы блоков 1-3 связаны с входами блока 4 выделения суммы фазных токов и блока 5 выделения максимального из фазных токов. Выход блока 5 связан (через резистор 6) с рабочим входом дополнительно введенного блока 7 сравнения, а выход блока 4 связан с-тормозным входом того же блока сравнения 7. Вход первого основного исполнительного органа (компаратора) 8 через резистор 9 подсоединен к выходу блока 5 выделения максимального из фазных токов, а через резистор 10 и режмм ый переключатель 11 подключен к выходу блока 7 сравнения. Компаратор 8 может быть связан с блоком 7 дополнительно через инвертирующий блок 12 и резистор 13. Вход второго дополнительного исполнительного органа (компаратора) 14 подсоединен к выходу блока 5 через резистор 15, а к выходу блока 7 - через резистор 16. Компараторы 8 и 14 могут иметь разные напряжения Ucpi и Ucp2 порогов срабатывания.

Устройство работает следующим образом.

На выходах блоков 1-3 появляются выпрямленные и сглаженные напряжения,.величины которых пропорциональны модулям фазных токов. В общем случае модуль фазного тока может быть или наибольшим 1мк, или наименьшим 1мн или промежуточным 1пр из-трех модулей. В режиме трехфазного симметричного короткого замыкания (КЗ) модули трех токов одинаковы 1мк I При двухфазном КЗ на защищаемой линии без токов нагрузки (предельный несимметрич(Л

с

ел

00

ел

СХ)

ел

ь

ный режим второго типа) модули токов имеют следующие соотношения;

0:1п.(2) |.Л2)

мк

0,871

(3)

ГЗ)

где Г - ток трехфазного КЗ в том же месте, При двухфазном КЗ за понижающим трансформатором Я/А-1 35/6 кВ без токов нагрузки (предельный несимметричный режим первого типа) модули токов определя- ются соотношениями

1мк(2Д) |(з);1пр(А) ин(Д)0,5|(

Токи нагрузки (электродвигателей и др.) на защищаемой линии при внешнем (на другой линии) двухфазном КЗ вблизи шин подстанции имеют соотношения

u(2B) ,(3n).,p(2B))(3n)

где г - ток нагрузки при запуске электро- двигателей, например после неуспешного автоматического повторного включения (АПВ) при, сохранившемся упомянутом внешнем двухфазном КЗ,

Под режимом Ток только в одной фазе главным образом имеется в виду двойное замыкание на землю на разных воздушных линиях 35 кВ, когДа модули токов определяются соотношениями

1мк(-)0,87|Р)/1,,48|(3); ,

При упомянутом двойном замыкании на землю ток в каждой из двух линий образует петлю с большой площадью (ток идет по одному проводу, а обратно - через землю под проводом), вследствие чего на воздушной линии без троса сопротивление току увеличивается в 1,8 раза по сравнению с двухфазным КЗ на одной линии.

На выходе блока 4 напряжение пропор- ционально сумме модулей трех токов

21ф 1мк+1пр+1

мн

и поступает на тормозной вход блока 7 срав- нения.

На выходе блока 5 напряжение пропорционально модулк5 наибольшего из токов KilMK, где KI - коэффициент, и поступает на рабочий вход блока 7 сравнения. На выходе блока 7 сравнения вычитаются сигналы, поступающие на рабочий и тормозной входы, вследствие чего выходное напряжение пропорционально функции

чу

5

0

5

0

5

0

Р7 К11мк-21ф.

. Параметры блоков 4 и 5 и резистора б выполнены так, чтобы , и тогда нулевой выходной сигнал в блоке 7 имеет место, когда входные сигналы блоков 1-3 формирования пропорциональны токам при различных типах двухфазных КЗ без токов нагрузки (упомянутые предельные несимметричные режимы второго или первого типа) или пропорциональны токам нагрузки неповрежденной линии при упомянутом внешнем двухфазном КЗ. При трехфазном симметричном КЗ на выходе блока 7 имеет место отрицательный сигнал, пропорциональный модулю тока1мк 1 аврежиме только одного входного тока на воздушной линии 35 кВ появляется на выходе блока 7 положительное напряжение, пропорциональное модулю тока ,.

На вход первого компаратора 8 (при показанном на чертеже положении режимного переключателя 11) поступает сумма сигналов от блока 5 выделения максимального модуля из фазных токов 1мк и от блока 7 сравнения, причем второй сигнал относительно небольшой, корректирующий (сопротивление резистора 10 приблизительно в 10 раз больше, чем резистора 9). При таком исполнении компаратор 8 совместно со всем устройством выполняет функцию трехфазного токового реле, у которого одинаковая чувствительность к месту КЗ в области между трехфазным КЗ и упомянутым предельным несимметричным режимом второго типа (границы входят в область), причем устройство имеет на 13% больше чувствительность к упомянутому предельному несимметричному режиму первого типа, а также имеет на 100- (87-48) меньше чувствительность к у помянутому режиму только одного входного тока на воздушной линии 35 кВ.

На вход второго компаратора 14 поступают, например, с одинаковыми коэффициентами выходные сигналы блоков 5 и 7 . (сопротивления резисторов 15 и 16 одинаковы). Если при этом еще.одинаковые напряжения Ucpi и Ucp2 порогов срабатывания у компараторов 8 и 14, то компаратор 14 совместно со всем устройством выполняет функцию второго трехфазного реле тока, которое нечувствительно к трехфазному КЗ {и тем более к другим трехфазным симметричным режимам), имеет такую же чувствительность как компаратор 8, когда возникают упомянутые предельные несимметричные режимы второго и первого типа, а также еще в режиме только одного входного тока на воздушной линии 35 кВ имеет чувствительность на 100-(2-0,48-0,87)70, больше, чем в режиме трехфазного КЗ. Чтобы и в режиме только одного входного тока и в режиме трехфазного КЗ была одинаковая чувствительность к месту короткого замыкания, надо у компаратора 14 напряжение Ucp2 порога срабатывания выполн1 ь на 10% больше, чем аналогичное напряжение Ucpi у компаратора 8.

Чтобы при помощи компаратора 14 улучшить чувствительность при двойном замыкании на землю на разных линиях 35 кВ. надо при помощи дополнительного фильтр- реле тока 1о нулевой последовательности при появлении тока временно выводить из действия датчик фазного тока фазы В или получаемого от своего трансформатора тока, или создаваемого по уравнению

| в (д + 1с) .

Кроме потребности иметь одинаковую чувствительность к месту короткого замыкания также в режиме с током только в одной фазе, иногда еще возникает потребность уменьшить чувствительность к суммарному, току двухфазного КЗ и нагрузки. Это может оказаться необходимым, когда релейная защита является резервной по отношению к защитам, которые расположены ближе к потребителям энергии. Такое дополнительное расширение функциональных возможностей и достигается, если режимный пере- ключат ль 11 перевести в другое положение, чтобы зтим подсоединить инвертирующий блок 12, который изменит знак сигнала, поступающего от блока 7 сравнения на компаратор 8. При таком исполнении параметры устройства выбираются так, чтобы на вход компаратора 8 сигналы от выходов блока 5 и блока 7 поступали с одинаковыми коэффициентами. При этом характеристика, осуществляемая компаратором 14 совместно с элементами всего устройства, может оставаться без изменения..

При первом исполнении, когда переключатель режима 11 находится в положе- нии, показанном на чертеже, данное устройство может быть также применено для защиты линии 6 кВ, питающей мощный асинхронный электродвигатель. В таких условиях совместно с общими элементами устройства компаратор 8 будет осуществлять общую релейную защиту линии и электродвигателя, а компаратор 14 - специальную чувствительную защиту от витковых замыканий в одной из фаз электродвигателя. При этом компаратор 14 будет реагировать на напряжение, пропорциональное функции

Fl4 - 3 IMK 2. 1ф - (IMK IMH) + (IMK - Inp).

Такая защита от витковых замыканий в одной фазе электродвигателя будет более

чувствительная, чем защита, выполненная при помощи фильтр-реле токов 12 обратной последовательности (фильтр-реле ФТОП), а также будет более чувствительная, чем защита с исполнительным органом, реагирующим на напряжение, пропорциональное разности максимального и минимального фазных токов Фб (1мк-1мн).

Витковые замыкания в одной фазе электродвигателя вызывают фазные токи, образующие равнобедренный треугольник векторов с углом а между равными по модулю токами. При этом диапазон изменения этого угла а составляет 60 а 120°.

В упомянутых трех защитах, действугощих при витковых замыканиях в одной фазе электродвигателя, указанные функции, на которые реагируют исполнительные органы, могут браться с различными общими коэффициентами, поэтому, чтобы сравнить

чувствительность упомян.утых трех защит, в таблице даны зависимости от угла «следующих отношений каждой из указанных функций к соответствующей предельно большой величине своей функции

Ai4 Fi4/Fi4 ПБ; Я Фтоп 12/12ПБ;

/ФбПБ,

где ПБ - индексы, обозначающие предельно

большую величину.

Из таблицы видно, что к витковым замыканиям в одной фазе электродвигателя наиболее чувствительным является компаратор 14 в данном устройстве, средним по чувствительности оказывается фильтр-реле ФТОП.

Таким образом, данное устройство обеспечивает повышение чувствительности к витковым замыканиям в одной фазе электродвигателя; расширение функциональных возможностей путем распространения одинаковой чувствительности к месту короткого замыкания на режим с током в одной фазе линии 35 кВ; дополнительное

расширение функциональных возможностей путем уменьшения чувствительности к Суммарному току двухфазного короткого замыкания и нагрузки.

Формулаизобретен ия

Трехфазное реле тока, содержащее три формирователя модуля фазных токов, выходы которых соединены с входами блока выделения максимального из фазных токов (максиселектора) и блока выделения суммы

фазных токов, связанных с исполнительным органом, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности к режиму с увеличенным одним из фазных токов, дополнительно введены блок сравнения, пять резисторов и второй исполнительный орган, при этом выход блока выделения максимального из фазных токов соединен через первый резистор с рабочим входом блока сравнения, выход блока выделения суммы фазных токов подключены к тормозному входу того же блока сравнения, а к выходам блока выделения максимального из фазных токов и блока сравнения присоединен соответственно через второй и третий резисторы вход первого основного исполнительного органа (компаратора), а через

четвертый и пяты.й резисторы подключен вход второго дополнительного исполнительного органа (компаратора), при этом коэффициент передачи сигнала с выхода блока выделения максимального из фазных токов на выход блока сравнения в два раза больше, чем с выхода блока выделения суммы фазных токов, коэффициент передачи сигнала через третий резистор на вход первого основного исполнительного органа составляет 0,07-0,13 коэффициента передачи через второй резистор, коэффициент передачи сигнала через пятый резистор с выхода блока сравнения на вход второго дополнительного исполнительного органа равен 0,8-1,0 коэффициента передачи сигнала через четвертый резистор.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите электроустановок от токов короткого замыкания. Целью изобретения является повышение чувствительности к режиму с увеличенным одним из фазных токов. Реле содержит три формирователя модулей фазных токов 1, 2, 3, блок выделения суммы фазных токов 4, блок выделения наибольшего из фазных токов 5, блок сравнения 7 и два компаратора 8 и 14. При трехфазном симметричном коротком замыкании (КЗ) на выходе блока сравнения 7 имеется отрицательный сигнал, а при несимметричном КЗ - положительный. Это приводит к повышению чувствительности при однофазных несимметричных КЗ. 1 ил.

IA