1
Изобретение относится к односистемным дифференциальным токовым защитам трехфазных электроустаиовок, преимуществеиио с малыми периодическими токами небаланса дифференциальной цепи, например генераторов, двигателей, поперечной защиты параллельных линий.
Известные способы дифференциальной защиты имеют сравнительно низкую чувствительность, определяемую необходимостью отстройки защиты от номинальных токов, протекающих через исполнительный орган при обрыве соединительных проводов цепи циркуляции, и от больщих переходных токов небаланса при внешних коротких замыканиях. Один из известных способов дифференциальной защиты заключается в том, что измеряют токи по концам генератора, преобразуют трехфазные системы этих токов в однофазные сигналы в преобразователях числа фаз и геометрически сравнивают полученные однофазные сигналы в исполнительном органе 1. Сигналы небаланса в исполнительном органе обусловлены неидентичностью характеристик двух преобразователей и разностью геометрических сумм намагничиваюнгих токов отдельных групп трансформаторов тока, способ критичен к обрыву проводов цепи циркуляции, поэтому он характеризуется малой чувствительностью и надежностью. Известен также способ дифференциальной токовой защиты, наиболее близкий к изобретению по технической сущности и достигаемому результату, в котором пофазно измеряют токи по концам электроустановки, получают дифференциальные токи, получаемые сигна.чы, определяемые днфференциальными токами, используют для последующего сравнения с уставкой и формирования сигнала на отключение 2. Этот способ
осуществляется устройствами с несколькими насыщающимися трансформаторами и исполнительными органами. Этот известный сиособ имеет сравнительно низкую чувствительность и надежность, так как может срабатывать исполнительный орган в фазе с периодическим броском тока небаланса и требуется многосистемное исполнение. Кроме того, возможно замедление действия при значительпой апериодической составляющей в токе короткого замыкаиия.
Для повышения чувствительности и надежности защиты электроустановки с малыми периодическими токами небаланса иредлагается до сравнения с уставкой указанные сигналы,
определяемые дифференциальными токами, геометрически суммировать.
Для осуществлен нового способа предлагается устройство, содержащее трансформаторы тока по концам защищаемой трехфазной
электроустановки, вторичные обмотки которых пофалю соединены по гхеме с цнрку-шрующими и дифференциальными токами, связанной с исполнительным органом увеличения тока, отличающееся тем, что в Д11фференциальную иепь перед исполнительным органом донолиительно включен первичными обмотками, соединенными равнонлечнм зигзаголз, ферромагнитный преобразователь числа фаз, вторичные обмотки которого соединены согласио-носледовательно.
Преобразователь числа фаз при внешних ловреждеииях обтекается литнь токами небаланса, обуслоБлениыми ногрсшиостыо трансформаторов тока. Маиряжение его выхода проиорциоиально геометрической сумме токов небаланса всех трех фаз. В пределах определенного диапазона кратностей тока повреждения но отношению к иоминальному элементы преобразователя числа фаз работают на линейных участках характеристик намагничивания. В этом режиме их внутреннее сопротивление отиосительио вторичных выводов велико, что также снижает ток небаланса. В случае повреждения на заи1,ищаемом объекте внутреннее соиротивление преобразователя резко снижается, что сопутствует быстрому нарастанию тока в исиолнительном органе и уменьшению времени действия заишты. В случае равеиства чисел витков первичных полуобмоток преобразователя схема получается некритичной к обрыву проводов цени циркзляции.
На фиг. 1 показаиа структурная схема осуществления иредлагаемого епособа; на фиг. 2 - преобразователь числа фаз и исполпительный орган, один из вариантов выполнения; иа фиг. 3 - преобразователь числа фаз, другой вариант вынолнення.
По концам защищаемой трехфазной электроустановки 1 измеряют фазные токи при помощи трансформаторов 2 и 3 тока. Трансформаторы тока соединяют пофазио по диффереициальной схеме. Трехфазную систему дифференциальных токов преобразуют в однофазную в иреобразователе 4 числа фаз путем геометрического суммирования сигналов, оиределяемых диффереиииальнымн токами. Результирующий сигиал преобразователя числа фаз исиользуют для последующего сравиения с уставкой в исполнительном органе 5 увеличения тока и формирования сигнала на отключение электроустановки.
Преобразователь может быть выполнен, например, при помощи трех однофазных насыщающихся трансформаторов (см. фиг. 2), которые намагииваются геометрической разностью токов диффереициальиой цеии. Такое выиолиеиие иервичных обмоток обеснечивает работу защиты ири двухфазиых повреждеииях. Первичные полуобмоткн преобразователя имеют одинаковое малое количество витков. Вторичные его обмотки соединяют согласн-опоследовательно и образуют одиофазиый выход. Ко вторичным обмоткам иреобразователя иодключают исиолнительиый орган 5, включаюп.|,иГ вын)ямительный МО(Ч В, резистор 7 для регулировки уставок, сглаживающий конденсатор 8 и исполнительное реле 9. В обратный провод дифференциальной цепи ири
необходимости включают реле 10 коитроля исиравностп соедипительных проводов и реле 11 фиксации замыкания иа землю.
При нормальиых режимах работы и внешних повреждениях но обмотке реле 9 протекают токи небаланса, величина которых определяется классом точиости трансформаторов тока и кратностью токов. Установившийся ток небаланса ири десятикратном токе не превышает десяти ироцептов поминального тока
даже ири применеиии неподобранных трансформаторов тока третьего класса точности.
При обрыве провода цеии циркуляции ток нагрузки от второго трансформатора данной фазы нротекает но половинам первичных обмоток трансформаторов иреобразователя в различных направлениях, как показано на чертеже. Па вторичной стороне суммируются два одинаковых и противоиоложных но фазе напряжения, поэтому напряжение на выходе
равно нулю.
Таким образом, защита отстроена от обрывов в цепи циркуляции.
Контроль исправности проводов цепи циркуляции осуществляет реле 10, ток срабатывания которого ниже минимального тока нагрузки.
В случае двойного замыкания па землю, когда в защищаемой зоне находится только одно место иробоя, а второе - вне зоны защиты, в сети с малыми токами замыкания на землю распределение токов в обмотках преобразователя иолучается таким же, как и при обрыве нроводов цепи циркуляции. Отключение таких повреждений производят при помощи реле 11 с током срабатывания выше номинального тока. Кроме того, в сети с глухозаземленной нейтралью реле 11 может выявлять однофазные замыкания на землю. Функции реле 11 может выполнять реле 9,
если в обратный провод защиты включить линейный трансформатор 12 (см. фиг. 3) и его вторичную обмотку включить последовательио со вторичными обмотками преобразователя, однако при таком вьшолпении защита
чувствительна к обрывам проводов.
При установившемся двухфазном повреждении в зоне защиты на вторичной CTOpont преобразователя суммируются противоположные по фазе и неравные по величипе напряжения, так как сердечник преобразователя отстающей замкнувшейся фазы намагничивается в два раза сильнее и насыщается по сравнению с сердечииками других фаз, В напряжении выхода иреобразователя при этом велика осиовная гармоника. Псиолнительное реле 9 срабатывает.
При трехфазиом коротком замыкании в зоие защиты, кроме значительного увеличения нагфяжения третьей грамоники, на выходе
нреобразователя вследствие иодмагничивания
ацериодическими токами возникают четные гармоники, что приводит к более быстрому нарастанию напряжения выхода и уменьшению времени срабатывания защиты.
При помощи одного преобразователя и исполнительного органа с высокой чувствительностью и надежностью контролируют три фазы заншщаемой электроустановки.
Предлагаемый способ и устройство опробованы в лабораториях кафедры электрических станций Томского политехнического института, дали положительные результаты и могут быть рекомендованы для широкого применения в энергосистемах.
Формула изобретения
1. Способ дифференциальной токовой защиты трехфазной электроустановки, в котором пофазно измеряют токи по концам электроустановки, получают дифференциальные токи путем их геометрического сравнения, получаемые сигналы, определяемые дифференицальными токами, используют для последующего сравнения с уставкой и формирования сигнала па отключение, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и надежности зашиты электроустановки с малыми периодическими токами небаланса, да сравнения с уставкой указанные сигналы, определяемые дифференциальными токами, геометрически суммируют.
2. Устройство для осуществления дифференциальной токовой защиты по п. 1, содержащее трансформаторы тока по концам защищаемой трехфазной электроустановки, вторичные обмотки которых пофазно соединенные по схеме с циркулирующими и дифференциальными токами, связанной с исполнительным органом, отличающееся тем, что в дифференциальную цепь перед исполнительным
органом дополнительно включен первичными обмотками, соединенными равноплечим зигзагом, ферромагнитный преобразователь числа фаз, вторичные обмотки которого соединены согласно-последовательно.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1.Авторское свидетельство № 284122, кл. Н 02Н 3/28, 1962.
2.Федосеев А. М. Основы релейной защиты. ГЭИ, 1961, с. 306, рис. 8-7.
