Устройство для направленной поперечной защиты двух параллельных линий Советский патент 1992 года по МПК H02H3/28 

Изобретение относится к электротехнике, к устройствам для избирательной защиты параллельных линий.

Известны устройства балансной защиты параллельных линий, содержащие элементы контроля тока каждой линии и устройства их сравнения для избирательного действия защиты при КЗ на одной из параллельных линий.

Балансные защиты не обеспечивают, действие на подстанциях без источника питания, поэтому имеют ограниченное применение.

Известны также устройства направленной поперечной защиты параллельных линий, содержащее измерительные трансформаторы, реле контроля величины и направления разности токов с выходными цепями отключения выключателей параллельных линий.

Направленные поперечные защиты выявляют поврежденную линию на основе сравнения направления токов в

«Л

линиях вне зависимости от наличия источников питания на подстанции.

Недостатками- данного устройства являются наличие мертвой .зоны от близких трехфазных КЗ и необходимость значительного загрубления защиты при.включении ее на параллельных .линиях разной длины.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для дифференциальной защиты двух параллельных линий электропередач, содержащее датчики тока линий, выходы которых соединены с входами блока выявления величины и направления разности токов линий, и исполнительный элемент .воздействия на выключатели с учетом вы- бранного соотношения сравниваемых токов через промежуточные элементы их усиления.

Дифференциальная защита на герко- .нах в магнитном поле фазных проводов параллельных линий имеет высокую

J

tsD СЛ

со

А172

чувствительность и возможность выравнивания балансируемых токов для защи ты параллельных линий разной длины.

Недостатком данного устройства является отсутствие необходимой чувст- вительности действия защиты на подстанции без источников питания и необходимость использования усилителей сравниваемых токов линий, что пони жает надежность работы защиты в .целом.

Цель изобретения - повышение чув- ствительност.и защиты параллельных линий,

На чертеже изображена схема включения направленной поперечной защиты .параллельных линий.

На параллельных линиях 1 и 2 включены трансформаторы 3 и k тока, к ко- торым подключены первичные обмотки 5.и 6 трехстержневого трансформатора 7, на крайних стержнях которого установлены также вторичные.обмотки 8,и 9 с одинаковым числом витков. Вторич- ная обмотка 10 установлена на среднем стержне и подключена в цепь выхода фазоповоротной схемы 11 от трансформатора 12 напряжения к нагрузочному резистору 13, к которому под- ключены последовательно обмотки 8 и 9 регулировочный резистор 1А-с раз- дельными цепями разно включенных диодов 15 и 16 обмоток 17 и 18 поляризованного реле, контакты 19 и 20 которого включены в цепях отключения выключателей 21 и 22 линии 1 и 2. Число витков первичных обмоток 5 и 6 трансформатора 7 выбрано пропорционально сопротивлению параллельных ли- ний 1 и 2 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

При перетоках нагрузки или внешних КЗ токи в параллельных линиях 1 и 2 распределяются обратно, пропорционально их сопротивлениям и имеют одинаковое направление в трансформа- торах 3 и 4 тока, которые питают первичные обмотки 5 и 6 трансформатора 7. За счет выбора числа витков обмоток 5 и 6 пропорционально сопротивлениям линий 1 и 2 их ампервитки имеют одинаковую величину даже при раз- ных длинах или сопротивлений линий, поэтому результирующее напряжение от вторичных обмоток 8 и 9 имеют нулевое значение с исключением возмож

Q .

5

0 5 0 5 0

0 5

5

ности срабатывания поляризованного реле в любую сторону.

При КЗ на линии 1 ток в ее цепи превышает величину тока в линии 2, в которой он протекает или того же направления, что в линии 1, или в противоположном направлении. В обоих случаях разность первичных токов имеют достаточную величину, от которой алгебраическая сумма вторичных напряжений обмоток 8 и 9 вызывает циркуляцию токов в обмотках 17 или 18 поляризованного реле через диоды 15 или 16 и общий регулировочный резистор 13, на который поступает также напряжение от фазосдвигающей схемы : 11 трансформатора 12 напряжения сов- : местно с напряжением обмотки 10 от алгебраической суммы магнитных потоков от токов обмоток 5 и 6 при питании их от трансформаторов 3 и k тока,

Фазосдвигающая схема 11 имеет угол сдвига, равный углу сопротивления защищаемых линий, поэтому напряжение на его выходе или совпадает с напряжением от вторичных обмоток транс- I форматора 7 или находится в противо- фазе. Поскольку разнополярные обмотки 1 и 18 поляризованного реле включены через разно направленные диоды 15 и 16, поэтому ток проходит только через ту обмотку, в которой напряжение питания от трансформатора 7 не совпа-: дает с опорным напряжением на резисторе 1 3 от цепей напряжения подстанции. Для обмотки с совпадением напря-, жений от трансформатора 7 и от трансформатора 12 с учетом сдвига его на схеме 11 на нагрузочном резисторе 13 происходит запирание опорным напря- ; жением диода 15 или 16, поэтому схема работает в зависимости от направ- ления разности токов по отношению к j напряжению на шинах подстанции. Опор-; ное напряжение без напряжения от раз- ности токов не вызывает срабатывания поляризованного реле ввиду одинаковой величины токов в ее разнополярных обмотках 17 и f8.

При условии превышения токов в сторону линии 1 замыкаются контакты 19 поляризованного реле в цепи отключения выключателя 21; а при обратном направлении токов замыкаются контакты 20 в цепи отключения выключателя 22. Регулировочным.резистором 14

5Т7

обеспечивается настройка требуемой уставки срабатывания защиты; отсУроен ной от тока небаланса нагрузки одной из линий или сквозного тока КЗ с уметом их выравнивания соответствующими витками первичных обмоток 5 и 6 трансформатора 7.

Вторичная обмотка 10 трансформатора 7 подпитывает опорное напряже- ние на нагрузочном резисторе 13 от суммы токов линии 1 и 2, выбор направления вектора напряжений от суммы токов от подстанции в сторону линии- совпадает с вектором вторичного напря жения от схемы 11 трансформатора 12 напряжения. При близком трехфазном КЗ напряжение на трансформаторе Напряжения отсутствует, поэтому в качестве опорного используется напряже- ние от вторичной обмотки 10, вызван-} ное суммой токов линий 1 и 2. В случае отсутствия источников .питания на подстанции направленность защиты обеспечивается за счет суммарного тока от остаточного напряжения подключенных к подстанции электродви- . гателей. Для быстродействующей поперечной защиты в первый момент возникновения КЗ .уровень остаточного на пряжения сохраняется для возможности обеспечения направленности действия защиты даже при близком трехфазном КЗ у шин подстанции. , -.В результате на основе указанного принципа исполнения поперечной на- правленной защиты обеспечивается необходимая высокая чувствительность защиты при любых видах КЗ в любом месте параллельных линий в разных режи-

Ц.6

мах их питания и даже при условии возможной разницы их длины.

Формула из о .б р е т е н и я

Устройство для направленной поперечной защиты дву параллельных линий, содержащее датчики тока линий, выходы которых соединены с входами блока выявления величины и направления разности токов линий, и исполнительный элемент, о тли чаю щ е- е с я тем, что, с целью повышения чувствительности, блок выявления величины и направления разности токов линий выполнен в виде трехстержнево- го трансформатора, нагрузочного и регулировочного резисторов, диодов, поляризованного реле и фазоповоротной схемы, при этом на крайних стержнях трехстержневого трансформатора рас- .1 положены одинаково направленные первичные обмотки, выводы которых являются входами блока выявления величины и направления разности токов линий число витков которых пропорционально сопротивлению контролируемых линий, и вторичные обмотки с одинаковым числом витков,- которые подключены последовательно через нагрузочный и р егу- лировочный резисторы к объединенным п араллельно через разнополярно включенные диоды обмоткам поляризованного реле, параллельно нагрузочному резистору через обмотку, расположенную на среднем стержне, подключены выходы фазоповоротной схемы, вход которой предназначен для подключения к трансформатору напряжения питающих шин.

/

Сущность изобретения: выполнение блока выявления величины и направления разности токов линий в виде трехстержневого трансформатора, нагрузочного и регулировочного резисторов, диодов, поляризованного реле и фазоповоротной схемы позволяет повысить чувствительность устройства. 1 ил.