УСТРОЙСТВО для ДИСТАНЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ Советский патент 1966 года по МПК H02H7/26 H02H3/08 H02H3/40 

Известны устройства для дистанционной защиты линий электронередачи от токов коротких замыканий, содержащие сравнивающий орган, подключенный к каждой фазе защищаемой линии через трансформаторы тока и напряжения, и полупроводниковые мостовые выпрямители.

Для универсальности защиты предложено устройство, в котором выходные диагонали выпрямителей трансформаторов тока соединены параллельно, последовательно с выпрямителями трансформаторов напряжения и встречно по отношению к их полярности включены диоды, параллельно соединенные со стороны сравнивающего органа. Общие точки указанных выпрямителей трансформаторов тока и напряжения соединены между собой через полупроводниковый вентиль, управляемый выходным напряжением, компенсирующего блока. Последний содержит трансформаторы тока, подключенные к каждой фазе защищаемой линии, с полупроводниковыми мостовыми выпрямителями, выходы которых соединены последовательно, и трансформатор тока, включенный в нулевой провод токовых цепей, с полупроводниковым выпрямителем, включенным встречно выпрямителям фаз.

К каждой фазе защищаемой линии подключены трансформаторы 1, 2, 3 тока выпрямительные мосты 4, 5, 6 и сглаживающий конденсатор 7. Трансформаторы тока 1, 2, 3 включаются на разность двух фаз. Вторичная обмотка трансформаторов имеет отпайки, позволяющие набрать заданную уставку. Таким образом, вторичное напряжение трансформаторов /, 2, 3 тока равно произведению тока на заданную уставку.

Вторичное напряжение каждого трансформатора тока выпрямляется соответственно выпрямительными мостами 4, 5, 6, выходные диагонали которых соединены параллельно. Напряжение на сглаживающем конденсаторе 7 равно наибольшему из напряжений . выпрямительных мостов. Те из них, напряжение на которых оказывается меньше, запираются напряжением моста с наибольшим напряжением. В результате на выходе всегда будет напряжение, пропорциональное произведению заданной уставки на наибольший из трех токов. Поскольку наибольшим является ток поврежденных фаз, на выходе всегда будет напряжение, пропорциональное току короткого замыкания. ционально разности токов двух поврежденных фаз. При однофазных замыканиях на ток поврежденной фазы обтекает два трансформатора, и напряжения одинаковой величины поступают на два моста, соединенные параллельно, что также равносильно работе только одного моста. Выходное напряжение и в этом случае пропорционально произведению тока на заданную уставку. Для правильной работы устройства необходимо, чтобы сравнивающий орган, в качестве которого служит поляризованное реле 8, нроизводил сравнение токов с напряжениями поврежденных фаз. На устройство нодается три междуфазных напряжения, наименьшее из которых и будет напряжением иоврежденной фазы. Линейные напрял ения через трансформаторы напряжения 9, 10, 11 поступают на выпрямительные мосты 12, 13, 14. Последовательно с мостами 12, 13, 14 встречно по отношению к их полярности включены диоды 15, 16, 17, запертые выпрямленным напрял ением мостов 12, 13, 14. Диоды 15, 16, 17 со стороны сравниваюш,его органа соединены параллельно, и их полярность совпадает с полярностью выходного напряжения выпрямительных мостов 4, 5, 6. В нормальном режиме, когда с трансформаторов, 9, 10, 11 на диоды поступают полные линейные напряжения, диоды оказываются закрытыми, ие пропускают ток через реле 8, и устройство не срабатывает. При коротком замыкании напряжение резко надает, а следовательно, падает и запираюш,ее напряжение на диодах 15, 16, 17. Если ири этом возрастет и ток в линии, то напряжение выпрямителей 4, 5, 6 может оказаться достаточным для открытия того из диодов 15, 16, 17, на котором запирающее напряжение минимально. Через реле 8 пойдет ток, и устройство сработает. Таким образом, реле 8 производит сравнение абсолютных значений минимального напряжения и максимального тока. Условием срабатывания устройства является соблюдение неравенства: -- Р mini где /ртах -максимальный ток, равный геометрической разности токов поврежденных фаз, Zy - заданная уставка на реле, - минимальное междуфазное напряжение. Уставка устройства выбирается из условия, что при коротком замыкании в конце защищаемой линии произведение уставки па ток короткого замыкания равно минимальному напряжению на устройстве. Неравенство (1) превращается в равенство р mill Поскольку /Р .„ах при двухфазных коротких замыканиях равен разности токов поврежденных фаз, то есть двойному току фазы, а Lp n,in нредставляет собой остаточное напряжение петли короткого замыкапия, равное 2/2„„, 7 . -р min V У р где 2„„ -сопротивление одной фазы линии от места установки защиты до точки короткого замыкания, равное нроизведенню длины участка линии на удельное сопротивление линии Z,: 7 - / 7 КИKtt Л1 у - / .7 у - кll Л1 то есть устройство осуществляет замер, пропорциональный расстоянию до места короткого замыкания. Сопротивления 18, 19, 20 служат для создания пути током выпрямителей 12, 13, 14, а конденсаторы 21, 22, 23 - для сглалсивания вынрямленных напряжений. В случае однофазных замыканий на землю в сети с глухозаземленной нейтралью ток каждого трансформатора /, 2, 3 равен фазному току, то есть на выходе выпрямителей 4, 5, 6 напряжение оказывается пропорциональным току короткого замыкания. Но .минимальное напряжение, поступающее на трансформаторы Я 10, 11, не пропорционально остаточному напряжению поврежденной фазы, а равно геометрической разности напряжений новрежденной и неповрежденной фаз, вследствие чего на диоды 15, 16, 17 будут поданы повышенные напряжения, и устройство может отказать в действии при коротком замыкании в защищаемой зоне. Для правильной работы устройства при однофазных замыканиях на землю необходимо внести поправку в виде компенсирующего напряжепия, которую можно выполнить за счет токов или папряженнй нулевой последовательности. Но любая компенсация для корректировки защиты и замера при однофазных замыканиях приведет к искажению срабатывания реле и замеров при двухфазных замыканиях на землю, поскольку в этом случае также появляются токи и нанряження нулевой последовательности, а устройство работает совершенно правильно и без компенсации. Необходимо, чтобы компенсирующее напряжение вводилось только при однофазных замыканиях на землю. трансформ аторам 24, 25, 26 тока. Напряжения со вторичных обмоток этих трансформаторов выпрямляются мостами 27, 28, 29, выходные диагонали которых соединены последовательно, и складываются. В нулевой провод токовых цепей включен трансформатор 30, вторичное напряжение которого выпрямляет мост 31, включенный встречпо по отношению к мостам 27, 28, 29. В нормальном режиме, а также при трехфазных и двухфазных замыканиях, сумма напряжений мостов 27, 28, 29. пропорциональная сумме абсолютных значений фазных токов, запирает диоды 32, 33, и в схему сравнения не поступает никаких напряжений компепсации. Токи мостов 4, 5, 6 замыкаются через шунтирующий диод 34. При двухфазных замыканиях на землю сумма абсолютных значений полных фазных токов всегда больще тока в нулевом проводе, то есть в трансформаторе 30. Поэтому диоды 32, 33 опять будут заперты, и напряжение компенсации в схему не поступит, песмотря па наличие токов нулевой последовательности. В режиме однофазных замыканий на землю ток поврежденной фазы равен току в нулевом проводе. Из трансформаторов 24, 25, 26 током обтекается только одип, включепный па поврел деппую фазу. Если коэффициент трансформации трансформатора 30 будет больще, чем коэффициент трансформации трансформаторов 24, 25, 26, то напряжение моста 31 окажется большим, чем напряжение мостов 27, 28, 29. Тогда диоды 32, 33 откроются, и на них появится выходное компенсационное напряжение. Это напряжение будет равно разности напряжения моста 31 и напряжения того из мостов 27, 28, 29, трансформатор которого обтекается током поврежденной фазы: ,.f/,,r /C3/o-/.Z,,(5) где и - напряжение на выходе компенсирующего блока. /( -коэффициент трансформации трансформаторов 24, 25, 26, /о - ток нулевой последовательности, IP - ток поврежденной фазы, Z. - уставка трансформаторов 24, 25, Условием срабатывания устройства с учетом напряжения комненсации при однофазных замыканиях на землю является неравенство:,+ У„ /р„1„.(6) При коротком замыкании в конце защищаемой зоны неравенство (6) превращается в равенство: ilocjie определения коэффициента /( неободимо удостовериться, что при двухфазных амыканиях на землю компенсирующего нанрян ения не будет. Для этого достаточно, тобы сумма абсолютных значений напряжений на мостах 27, 28, 29 оказалась равной ли большей, чем напряжение на выпрямителе 31: 2/р-2«: В компенсирующем блоке конденсатор 35 является сглаживающим, сопротивление 36- подгоночным, а сопротивление 37 служит для создания пути токам моста 31 при работе компенсирующего блока. Благодаря наличию диодов 15, 16, 17 через поляризованное реле 8 ток проходить только в одном рабочем направлении. Для возмон ности применения достаточно чувствительного поляризованного реле 8 оно зашунтировано кремниевым стабилитроном 38, который ограничивает падение напряжения на реле 8 при коротких замыканиях вблизи щин, когда токи короткого замыкания велики. В нормальном режиме потребление энергии всей схемой практически равно пулю, так как диоды 15, 16, 17, 32, 33 закрыты. Поляризованное реле 8 служит для дифференцированного сравнения шести величин одновременно, но в принципе можно сравпивать и больщее количество величин. В качестве сравнивающего органа возможно применение не только чувствительного поляризованного реле, по и полупроводникового устройства, например триггера. Предмет изобретения 1. Устройство для дистанционной защиты линий электропередачи от токов коротких замыканий, содержащее сравнивающий орган, подключенный к каждой фазе защищаемой линии через трансформаторы тока и напряжения, и полупроводпиковые мостовые выпрямители, отличающееся тем, что, с целью универсальности защиты, выходы выпрямителей в цепях трансформаторов тока соединены параллельно, последовательно с выпрямителями в цепях трансформаторов напряжения и встречно по отношению к полярности этих выпрямителей включены диоды, параллельно соедипе1 пь е со стороны сравнивающего органа, и общие точки указанных выпрямителей в цепях трансформаторов тока и напряжения соединены между собой через полунроводниковый вентиль, управляемый выходным напряжением компенсирующего блока. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что компенсируюп ий блок содержит трансформаторы тока, подключепные к каждой фазе защищаемой линии, полупроводниковые мостовые выпрямители, выходы которых сотока, включенный в нулевой провел токовых ценей, и нолунроводвиковый выпрямитель, включенный нстречно к выпрямителям фаз.