Способ защиты регулировочного трансформатора Советский патент 1992 года по МПК H02H7/04 

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к способам защиты регулировочных трансформаторов, и может быть использовано в устройствах, содержащих трансформаторы, регулируемые под нагрузкой,

Известен способ защиты трансформаторов, по которому контролируют пофазно разность токов обмоток разного напряжения и при отклонении этой разности от нулевого значения формируют выходной сигнал защиты Т. Недостаток данного способа в том, что он пригоден только для трансформаторов, в которых практически не изменяется или мало изменяется коэффициент трансформации, для защиты регу- лировочнсГго трансформатора эта разность может быть настроена близкой к нулю в одном фиксированном положении регулировочной обмотки.

Известен также способ защиты регулировочных трансформаторов, по которому контролируют пофэзно разность токов отдельно регулировочной обмотки и при отклонении этой разности от нулевого значения формируют выходной сигнал защиты. Способ защиты возбуждающей обмотки такого трансформатора состоит в том, что контролируют раз ность токов возбуждающей обмотки и ошиновки, к которой подключена эта обмотка, а при отклонении этой разности от нулевого значения формируют

выходной сигнал защиты. Недостаток описанного способа в том, что регулировочный трансформатор защищен не одной защитой, а двумя защитами раздельно по обмоткам pf| f при этом ухудшается надежность и селективность. В качестве прототипа выбран способ защиты трансформаторов, по которому

СО

с

VI

vj vj

Ю vl

контролируют потоки мощности в обмотках, и при изменении направления потоков либо при появлении потока обратной или нулевой последовательности формируют выходной сигнал защиты 3. Недостаток этого способа в низкой чувствительности защиты, обусловленной необходимостью отстройки от теS1К на входе и S2k на выходе трансформатора при повреждении внутри трансформатора. Способ может быть осуществлен в схеме, изображенной на фиг.З. К датчикам тока 2, 3 и напряжения Ц, 5 подключена измерительная часть защиты, содержащей, например, датчики мгновенной мощности 6 и 7

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите электроустановок. Цель изобретения - повышение чувствительности и надежности защиты. Поставленная цель достигается тем, что контролируют сумму текущих мгновенных значений потоков мощности в обмотках и сравнивают с начальным значением этой суммы, в нормальном режиме близким к нулю, во всем диапазоне регулирования. 3 ил.

кущего значения потока мощности, при- .Q соответственно на входе и выходе

15

20

30

чем поток мощности аварийного режима при минимальном напряжении регулировочной обмотки, может быть соизмерим (в зависимости от параметров внешней сети) с потоком мощности нормального режима при максимальном напряжении регулировочной обмотки, а также в сложности, поскольку необходима аппаратура на каждый из параметров реагирования, что снижает надежность защиты,

Цель предложенного способа защиты регулировочного трансформатора в по- v вышении чувствительности и надежности защиты,25

Поставленная цель достигается благодаря тому, что в способе защиты регулировочного трансформатора, по которому непрерывно контролируют текущие значения потоков мощности в обмотках трансформатора и их направления, и в случае отклонения указанных значений от начальных значений формируют выходной сигнал, предусмотрено отличие, заключающееся в том, что контролируют сумму текущих мгновенных значений потоков мощности в обмотках и сравнивают с начальным значением этой суммы, в нормальном режиме близким к нулю во всем диапазоне регулирования.

На фиг.1 показаны потоки мощности через трансформатор в рабочем режиме , на фиг.2 - потоки мощности при повреждении трансформатора , на фиг.З - реализация способа при ис полнении защиты.

Регулировочный трансформатор 1 (фиг. 1) снабжен датчиками тока и напряжения соответственно 2 и на входе 3 и 5 на выходе. С помощью этих датчиков контролируется поток мощности S, на входе и поток 5„ на выходе трансформатора. Поток мощности S, на входе разделяется на поток мощности 5г на выходе и поток Д5 потерь 55 трансформатора при нормальном режиме работы трансформатора,

На фиг, 2 показаны потоки мощности

35

40

45

50

трансформатора 1. Выходы датчико 6 и 7 соединены с суммирующим ус ройством 8, которое имеет связь 9 логической частью защиты (на схе не показана); Способ основан на факте, что независимо от коэффиц та трансформации регулировочного трансформатора, сумма потоков мощ ности через исправный трансформа в любой момент равна нулю:

s + + дз о.

Таким образом, равенство нулю мы мгновенных значений потоков мо ности является признаком исправно трансформатора,

Поскольку величина потерь AS трансформатора постоянна и незави ма от текущего значения его коэфф циента трансформации, при реализа ции способа легко отстроится от Д то есть легко реализовать контрол величины

S, + §Ј.

Любое отклонение этой величины нулевого значения является призна повреждения трансформатора или ко кого замыкания на его выходах.

Действительно такое отклонение жет произойти при коротком замыка (к.з.) внутри зоны, ограниченной чиком тока и напряжения. Точка к становится точкой раздела пртоков мощностей (фиг. 2). При этом вмес однонаправленных потоков нормальн режима Si и S появляется в обще случае противоположно направленны потоки мощности S1K и S2(c аварийн режима. В случае одностороннего п тания один из потоков, в частност может уменьшиться до нуля. Очеви что сумма потоков мощностей к.з, новится резко отличной от нуля:

su + s2k / о.

Изобретение иллюстрируется сле дующим .примером, показанным на фи К датчикам тока 2 и напряжения А

Q соответственно на входе и выходе

5

0

0

5

5

5

0

5

0

трансформатора 1. Выходы датчиков 6 и 7 соединены с суммирующим устройством 8, которое имеет связь 9 с логической частью защиты (на схеме не показана); Способ основан на том факте, что независимо от коэффициента трансформации регулировочного трансформатора, сумма потоков мощности через исправный трансформатор в любой момент равна нулю:

s + + дз о.

Таким образом, равенство нулю суммы мгновенных значений потоков мощности является признаком исправности трансформатора,

Поскольку величина потерь AS - трансформатора постоянна и независима от текущего значения его коэффициента трансформации, при реализа ции способа легко отстроится от Д8, то есть легко реализовать контроль величины

S, + §Ј.

Любое отклонение этой величины от нулевого значения является признаком повреждения трансформатора или короткого замыкания на его выходах.

Действительно такое отклонение может произойти при коротком замыкании (к.з.) внутри зоны, ограниченной датчиком тока и напряжения. Точка к.з. становится точкой раздела пртоков мощностей (фиг. 2). При этом вместо однонаправленных потоков нормального режима Si и S появляется в общем случае противоположно направленные потоки мощности S1K и S2(c аварийного режима. В случае одностороннего питания один из потоков, в частности, может уменьшиться до нуля. Очевидно, что сумма потоков мощностей к.з, становится резко отличной от нуля:

su + s2k / о.

Изобретение иллюстрируется следующим .примером, показанным на фиг.З. К датчикам тока 2 и напряжения А на

51

входе регулировочного трансформатора подключен датчик мгновенной мощности 6, с помощью которого контролируется поток мощности на входе. К датчикам тока 3 и напряжения 5 на входе регу лировочного трансформатора подключен датчик мгновенной мощности 7, с помощью которого контролируется поток мощности на выходе.

Контролируемые на входе и выходе потоки мощности обрабатываются датчиками мгновенной мощности 6 и 7. Сигналы, отображающие величину и направление контролируемых потоков мощности, подаются на суммирующее устройство 8. Это устройство обрабатывает поступающие сигналы и выдает выходные сигналы в зависимости от того, выдерживается или не выдерживается равной нулю сумма поступивших сигналов. Например, если сумма поступивших сигналов равна нулю, на выходе устройства 8 появляется нулевой сигнал. Если сумма поступивших сигналов не равна нулю, на выходе устройства 8 появляется единичный сигна поступающий в логическую часть защиты по связи 9. Согласно предложенном способу, защита должна быть отстроен от значения суммы контролируемых потоков мощности нормального режима, которая в принципе близка к нулю. В связи с этим суммирующее устройство может быть построено по принципу нуль-индикатора. Это обусловливает высокую чувствительность защиты, которую удобно оценивать по коэффициенту чувствительности. Применительно к предлагаемому способу защиты коэффициент чувствительности Кц может быть рассчитан как отношение минимальной мощности к.з. в зоне защиты SK/WVIH к мощности срабатывания нуль- индикатора Зци. Для конкретности ниж приведен расчет чувствительности защиты, установленной на трансформаторе ВРТДНУ-2 0000/35 V. Минимальная фазная мощность к.з. в зоне, контролируемой защитой, будет при трехфаз- на выводах регулировочной

ном к.з. обмотки:

3 к нигде ин Xt

и ,

3(хтмакс +Хс)

линейное напряжение питания регулировочной обмоткиJ максимальное сопротивление рассеяния трансформатора,

хс сли

ч кото

приведенное к напряжению TJ сопротивление системы, рое может быть принято равным (0,25-0,5) Хт учесть, что

UH

макс

100

SH

и принять

х,

Хл

° 5 Лтмакс

100 Su

то

5

0

5

0

к мин

и

4,5

икмакс

где и.

м

К

5

напряжение к.з. регулировочного трансформатора ,

номинальная трехфазная трансформаторная мощность .

При этом потоком мощности к.з. со стороны питания регулировочном обмотки можно пренебречь, т.к. между датчиками и местом к.з. сопротивление мало.

Мощность срабатывания нуль-индикатора должна быть выбрана наибольшей из рассчитанных по условиям:

Мощность срабатывания нуль-индикатора по первому условию

40

45

где Кн - коэффициент надежности, ко- 1 торый может быть принят рав0

5

ным 2,о-з,о;

ток холостого хода трансформатора 9

номинальный ток трансформатора.

отстройки нуль-индикатора от небаланса мощности, обусловленного бросками тока намагничивания, следует применить во вторичных цепях .тока промежуточные насыщающиеся трансформаторы. Тогда

,%- If, Для

К

иг

.I..-2.S- 1 Я з

к

Н2 °Н1

где КНо - коэффициент отстройки при, нимаем равным 1,. Для оценки небаланса мощности, обусловленного погрешностями датми- ков тока при внешних к.з. можно воспользоваться выражением

ни(з) кчз A Y SKMQKC где Кн. - коэффициент надежности, который может быть принят равным 1 ,-1,6;

ftf - погрешность трансформатора тока. Максимальная допустимая погрешность составля- ет 0,11

б - максимальная фазная мощность сквозного к,з. на выводах регулировочной обмотки1,

°Кмакс 3(XTMm)+X0)

У , U§.

лт мин 7бО SK где U % - минимальное нэпряже- минние к.з. регулировочного трансформатора. С учетом того, что для рассматриваемого типа трансформатора икмин% 0,5UKMa1tc%, и приняв Хс 0,5 XT/wa получим

ч - 1°2 к

&ЧН(1,1 3И3

&f.

SM

JKvavc

Для трансформатора типа ВРТДИУ- 2 0000/35/35 принимаем следующие чения параметров AJ:

11 Т«Х- Кроме того, зададимся значениями:

КН 3, КИг 1,5, КНз 1,6, &Ј; - 0,1.

Тогда:

ии(« 1,0:12,5:12, Коэффициент чувствительности:

8мн(0 : s«H(z}: s

5

0

К

100

SM

5

0

5

40

Ч SKMMH : SHW(t) у-

и см 1КС/

3 ,

кИг-8„ - 4Таким образом, коэффициент чувствительности значительно превышает нормируемый для основных защит трансформаторов.

Предложенный способ защиты регулировочных трансформаторов имеет то преимущество перед прототипом, что контролируемая сумма текущих мгновенных значений потоков мощности в обмотках трансформатора в нормальном режиме близка к нулю во всем диапазо не регулирования, тогда как для базового способа защиты это возможно лишь в одном фиксированном положении регулировочной обмотки.

Формула изобретения

Способ защиты регулировочного трансформатора, основанный на непрерывном контроле текущих значений потоков мощности в обмотках регулировочного трансфбрматора и их направлений и в случае отклонения указанных значений от начальных значений формируют выходной сигнал, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности-и надежности защиты, контролируют сумму текущих мгновенных значений потоков мощности в обмотках и сравнивают с начальным значением этой суммы, в нормальном режиме близким к нулю во всем диапазоне регулирования.

Si + St+AS-O

Фиг.1

4

SIK +

Фиг. 2

4

s

J

C5d5