Устройство для защиты реактора от витковых замыканий Советский патент 1976 года по МПК H02H7/04 H01F38/02 

Изобретение относится к технике релейной защиты электроустановок электрических станций и подстанций, а именно к устройствам защиты реакторов, включенных в цепи установок параллельной компенсации реактивной мощности, и к фильтросимметрирующим устройствам тяговых подстанций.

Поскольку реактор имеет обмотку, вокруг которой возникает магнитное поле, то для его защиты могут быть применены устройства для защиты трансформаторов от витковых замыканий, основанные на использовании искажения магнитного поля рассеивания при появлении в обмотке короткоза.мкнутого витка в качестве отключающего сигнала, воздействующего на исполнительный орган 1.

Устройство, являющееся ближайщим аналогом изобретения, содержит датчик индукции магнитного поля, расположенный напротив середины высоты обмотки реактора и подключенный к исполнительному органу по схеме сравнения абсолютного значения электрической величины, индуктируемой в датчике, с эталонной. Однако это устройство непомехоустойчиво и имеет низкую чувствительность, поскольку по реактору могут протекать кроме тока промыщленной частоты (50 Гц) высщие гармоники тока (100, 150, 200 Гц и выще). Величина вьющих гармоник тока, протекающих через реактор, зависит от величины

нагрузки, подключенной к тем же шинам, к каким подключено фильтросимметрирующее устройство (ФСУ) или установки по компенсации реактивной мощности (УПК)- Это явление очень характерно проявляется в условиях электрической тяги железных дорог на переменном однофазном токе 27,5 кВ, где электровозы являются генераторами высщих гармоник. Величина высщих гармоник зави0сит от количества электровозов, находящихся на фидерных зонах, питаемых от данной подстанции, а также от режима работы электровозов (рекуперация или тяговый режим). При изготовлении обмотки реактора неиз5бежна несимметричная укладка витков. Вследствие этого и неточности установки датчика индукции относительно середины обмотки в датчике при исправном реакторе наводится э. д. с. небаланса. Поскольку в обмотке

0 реактора помимо тока промышленной частоты протекают высшие гармоники, содержание которых превышает 15%, то э.д. с. небаланса соизмерима с величиной полезного сигнала, появляющегося при витковом замыкании в

5 реакторе. Если уставку устройства сделать такой, чтобы она реагировала на замыкание одного витка, то устройство будет ложно срабатывать от напрял ения небаланса, которое будет возрастать при росте загрузки ФСУ и УПК высшими гармониками. Если отстроиться от ложных срабатываний путем «заглубления уставки устройства, то оно не будет реагировать на замыкание одного витка, т. е. не будет обладать достаточной чувствительностью и не обеспечит отключение реактора в начальной стадии повреждения.

Предложенное устройство отличается от известных, тем, что для повышения помехоустойчивости и чувствительности защиты между датчиком индукции и схемой сравнения донолинтельно включен фильтр, настроенный в резонанс с частотой контура защищаемого реактора.

На фиг. 1 изображена схема фильтросимметрирующего устройства таговой подстанции с указанием пути протекания высших гармоник тока через него; на фиг. 2 - предлагаемое устройство для защиты от витковых замыканий реактора одного плеча ФСУ.

Электровозы 1 являются генераторами выещих гармоник тока 1, 3, 5, 7, 9, И и т. д. частотой 150, 250, 350 Гц и выше, которые попадают в контактную сеть и больщая их часть / 3, 5, 7, 9, 11 протекает через реактор 2 ФСУ (меньщая часть протекает через обмотки силового трансформатора Тр). Каждая из обмоток реактора с соответствующим ей конденсатором образуют контур с резонансной частотой /рез соответственно на 250 и 350 Гц. Токи остальных высших гармоник тоже протекают по всем контурам реактора, но их значения меньше токов указанных частот.

Устройство для защиты реактора содержит датчик индукции 3, подключенный через конденсатор 4 и катушку индуктивности 5, переменный резистор 6, выпрямительный мост 7, шунтированный сглаживающим конденсатором 8, к исполнительному органу 9. Регулировка уставки схемы производится переменным резистором 6 на эталонное напряжение срабатывания исполнительного органа 9. Датчик 3 установлен против середины высоты обмотки 10 реактора так, чтобы в нем индуктировалась э.д. с. только от радиальной составляющей магнитного поля обмотки 10 реактора.

Расстояние датчика 3 от обмотки 10 определяется в соответствии с напряжением реактора.

Работает устройство следующим образом.

С возникновением в обмотке 10 реактора виткового замыкания магнитное поле вокруг нее искажается и э.д.с., наводимая в датчике 3, возрастает до значения, превосходящего эталонное напряжение уставки исполнительного органа 9. Фильтр напряжения, образованный конденсатором 4 и катушкой индуктивности 5, настроенный в резонанс с частотой контура защищаемого реактора, пропускает только гармоническую составляющую тока частоты. За счет этого повыщается помехоустойчивость и чувствительность устройства. Выпрямительным мостом 7 индуктируемое напряжение выпрямляется, сглаживается конденсатором 8 и поступает на исполнительный орган 9, который срабатывает и замыкает контакт 11 в цепи обмотки соленоида 12, что приводит к отключению выключателя 13 ФСУ.

Формула изобретения

Устройство для защиты реактора от витковых замыканий, содержащее датчик индукции магнитного поля, расположенный напротив середины высоты обмотки реактора и подключенный к исполнительному органу по схеме сравнения абсолютного значения электрической величины, индуктируемой в датчике, с эталонной, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и чувствительности защиты, между датчиком индукции и схемой сравнения дополнительно включен фильтр, настроенный в резонанс с частотой контура защищаемого реактора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. А. М. Федосеев. «Основы релейной защиты. М.-Л., ГЭИ, 1961, стр. 223-253.

2, Авт. св. № 413569 кл. Н 02Н 7/04, 1974.

Г

fpa -350гц

fpes- SOm

П

ре2-250Мре} 350гц

1з,5.1.3.11

h.5.1.9.и

ks,l3,