ОДНОСИСТЕМНОЕ НАПРАВЛЕННОЕ РЕЛЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ Советский патент 1974 года по МПК H02H3/40 H01H83/18 

1

Изобретение относится к технике релейной защиты, а именно к устройства.м для дистанционных защит высоковольтных линий электропередачи.

Известно од носистемное направленное реле сопротивления, реагирующее на межл|уфаЗ|Ные короткие замыкания в трехфазной сети, содержащее схему формирования характеристик, на выход которых через схему сравнения абсолютных значений электрических величин включен реагирующий орган.

Основным недостатком известного односистемного направленного сопротивления является то, что оно плохо отстроено от нагрузки, его применение ограничено олносительпо длины линии и величины передаваемой мощности.

С целью лучщей отстройки от тока нагрузки тречдлагаемое реле сопротивления снабжено трехфазными ферромагнитными преобразователями тока -и напряжения, однофазные выходы которых подключены через фильтры к выходам формирователей характеристик на 150 и 50 гц.

С целью использования одного, реагирующего органа при трех- и двухфазных повреждениях в предла1гаемом реле к выходу схем сравнения 150 гц подключены последовательно соединенные резистор и диод и параллельно этой ветви диод и реагирующий орган, к которому непосредственно подключен выход схемы сравнения 50 гц.

На фиг. 1 Представлена принципиальная схема предлагаемого реле сопротивления; на фиг. 2 - кривые изменения напряжений, подводимых к схемам сравнения, в зависимости от удаленности точки короткого замыкания вдоль линии; на фиг. 3 - характеристики срабатывания реле сопротивления.

Реле содержит ферромагнитный преобразователь 1 тока, представляющий собой трехфазщ|ую группу из трех однофазных трансформаторов с насыщенными сердечниками, первичные обмотки которого соединены в зигзаг (фиг. 1) и подключены к трансформаторам тока, соединенным в звезду и ферромагнит; ный преобразователь 2 напряжения, собранный по схеме утроителя частоты Спинелли, первичные обмотки которого соеди1не ы в звезду и подключены к щинным трансформаторам на1пряжения.

Вторичные обмотки каждого преобразователя / (2) соединены в разомкнутый треугольник.

Реле содержит две схемы 3 п 4 сравнения, из которых схема 3 включена на циркуляцию токов и сравнивает напряжения, сформированные на частоте 150 гц, а схема 4 - на равновесие напряжений и сравнивает напряжения, сформированные на частоте 50 гц, причем

каждый промежуточный трансформатор 5 напряжения схемы формироваиия характеристик 150 гц подключен к выходу соответствующего преобразователя / (2) через контур, состоящий из последовательно соединенных дросселя 6 и конденсатора 7 и настроенный на резонанс напряжений при частоте 150 гц, к KJOторому подключен промежуточ1ный трансформатор 5 напряжения схемы формиравания характеристик 50 гц через контур, состоящий из последовательно соединенных дросселя 9 и конденсатора 10 и Настроенный на резонанс напряжений при частоте 50 гц.

Промежуточные трансформаторы 5 и S выполнены с малыми эквивалентными зазорами для |уменьщения влияния апериодических слагающих на работу реле в переходных режимах.

Реле снабжено также двумя фазоповоротными схемами .//, которые служат для регулировки углов максимальной чувствительности, и двумя резисторами 12 в цепях фильтров. Резисторы 12 иеобходимы для уменьшения -влияния «а работу реле переходных процессов, которые возникают в самих цепях реле.

Селекция выходных напряжений схем сравнения 3, 4 осуществлена с помощью схемы, которая содержит подключенную к выходу схемы 3 сравнения последовательную цепь из реагирующего органа 13 и диода 14 с полярностью включения, соответств|ующей положительному направлению тока в реагирующем органе 13, и параллельно включенную ей цепь из последовательно соединенных резистора 16, сопротивление которого равно сопротивлению реагирующего органа 13, и диода 16, пропускающего ток тормозной стороны. Выход схемы 4 сравнения подключен «епосредственио iK реагирующему органу 13. Ферромагнитный преобразователь I тока служит для .преобразования трехфазной системы токов в однофазную систему напряжений, а ферромагнитный преобразователь 2 напряжения - для преобразования трехфазной системы напряжений в однофазную.

Преобразование частоты и числа .фаз в преобразователях / и 2 происходит благодаря эффекту насыщения стали сердечников однофазных трансформаторов. Протекающие по первичным обмотка.м преобразователя / тока с малым числом витков синусоидальные токи наводят в каждом однофазном трансформаторе несин|усоидальные напряжения, которые содержат нечетные гармоники. В режиме симметричной нагрузки или трехфазного металлического замыкания в первичной сети на выходе преобразователя 1 имеются в основном третьи гармоники напряжений. После геометрического суммирования на вторичной стороне преобразователя / все гармоники напряжений, кроме третьих и кратных ей, отсутствуют в силу свойств трехфазной системы. Ток тройной частоты, протекающий во вторичной

цепи преобразователя /, бл,изок по форме к синусоиде.

При двухфазном коротком замыкании в одном из сердечников преобразователя 1 действует намагничивающая сила, в два раза Оолыщая и противоположная по направлению намагничивающим силам в двух других сердечниках. В этом случае на выходе преобразователя / напряжение будет содержать нечетные гармоники, определяющей из которых является гармоника напряжения основной частоты.

В режиме симметричной нагрузки или трехфазного металлического замыкания в первич5 ной сети к ферромагнитному преобразователю 2 напряжения приложена симметричная трехфазная система напряжений. Фазные напряжения будут искажены и содержат высщие гармоними. Линейные токи близки к оинусоидальныМ (в силу свойств трехфазных систем в токах нет третьих гармоник, а пятые невелики), а в вы.одном напряжении нет основной гармоники, fcOTb только третья (девятыми можно пренебречь).

При несимметричных повреждениях в первичной сети к ферромагнитному преобразователю 2 напряжения приложена несимметричная система напряжений. В этом случае сердечники преобразователя 2 будут насыщены

0 неодинаково, .и в выходном напряжении будут присутствовать, в основном, первая и третья гармонические составляющие.

Таким образом, при симметричных режимах рабочей частотой будет частота 150 гц.

5 Схема 3 сравнения осуществляет сравнение электрических величин, сформированных па частоте 150 гц. При двухфазных корот1к;их замыканиях сравнение электрических величин осуществляется на частоте 50 гц с помощью

0 схемы 4 сравнения.

Для улучшения формы кривой напряжения 150 гц между промежуточным трансформатором 5 и соответствующим преобразователем / (2) включен LC-контур (6 и 7), являющийся полосовым фильтром 150 гц. Этот контур образует также с индуктивностью трансформатора 5 фильтр нижних частот типа т с частотой бесконечного затухания 150 гц, к которому подключен промежуточный трансформа ° тор S схемы формирования характеристик 50 гц через LC-контур (9 и 10), являющийся полосовым фильтром 50 гц.

На фиг. 2 показан характер изменения величин, подводимых к схемам сравнения, в за5 висимости от удаленности точки короткого замыкания вдоль линии для угла максималь- . ной Ч|увствительности, когда напряжения складываются алгебраически. . При трехфазном коротком замыкании на

0 вторичных обмотках трансформаторов 5 формируют1ся: напряжения 17 в зависимости от линейного значения напряжения, подводимого к ферромагнитному .преобразователю 2 напряжения, и напряжение 18 в зависимости от

5 значения тока, протекающего по первичным

обмоткам преобразователя 1 тока. Точка 19 является границей срабатывания реле. С помощью трансформаторов 8 формируется напряжение 20 в зависимости от тока, протекающего по обмоткам преобразователя тока / при двухфазном повреждении, и напряжения 21 в зависимости от напряжения между новреждениыми фазам,и.

При двухфазном коротком замыкании на вторичных обмотках промежуточных трансформаторов 5 будут присутствовать напряжения

22,пропорциональные третьим гармоникам на выходе преобразователя 1 тока, и напряжения

23,пропорциональные третьей гармонике на выходе преобразователя 2. Причем напряжение третьей гармоники на выходе преобразователя 1 тока при двухфазном коротком замыкании меняется по фазе на 180°.

При двухфазном коротком замыкании в конце зоны на выходе схемы 4 сравнения появится напряжение положительного знака, а на выходе схемы 3 сра внения - напряжение отрицательного знака.

Однако диод 14 не нропустит этот ток через реа1ГИ1рую:щнй орган 13. Тормозной тож пройдет через обходн|ую цепь, состоящую из резистора 15 и диода 16.

При двухфазном коротком замыкании «за спиной вблизи шин на выходе схемы 3 сравнения 150 гц может появиться напряжение положительного знака. Однако это не приведет к срабатыванию реле, так как к реагирующему органу 13 будет приложено значительно большее напряжение отрицательного знака схемы 4 сравнения.

Характеристики срабатывания односистемного направленного сопротивления показаны на фиг. 3.

iflpH симметричных трехфазных замыканиях граничной линией срабатывания реле является трехлвпест1К01вая роза 24, а при двухфазных коротких замыканиях - окружность 25. Трехлепестковая роза 24 практически обеспечивает направленность действия реле. При необходимости (.например, для лучшей отстройки от

качаний) два лепестка могут быть отрезаны с помощью однофазного реле напряжения мощности.

Предмет изобретения

15

1.Односистемное направленное реле сопротивления, реагирующее на междуфазные короткие замыкания в трехфазной сети, содержащее схему форм1ирОБания характеристик,

на выход которых через схему сравнения абсолютных значений электрических величин включен реагирующий орган, отличающееся тем, что, с целью Л|учщей отстройки от тока нагрузки, оно снабжено трехфазными ферромагнитными преобразователями тока и напряжения, однофазные выходы которых подключены через фильтры к выходам формирователей характеристик на 150 и 50 гц.

2.Односистемное направленное реле сопротивления по п. 1, отличающееся тем, что.

с целью использования одного реагирующего органа при трех- и двухфазных повреждениях, к выходу схем сравнения 150 гц подключены последовательно соединенные резистор и диод и параллельно этой ветви диод и реагирующий орган, к которому подключен непосредственно выход схемы сравнения 50 гц.

fPue.J

Фиг.з