Устройство для дифференциальной защиты трансформатора Советский патент 1978 года по МПК H02H3/28 H02H7/04 

1

Изобретение относится к области релейной защиты энергосистем, в частности к релейной защите силовых трансформаторов и автотрансформаторов.

Известны устройства для дифференциальной защиты трансформаторов, которые имеют повышенную отстройку от бросков тока намагничивания за счет фиксации бестоковых пауз на заданном уровне в токе дифференпиальной цепи или его производпой, а также за счет измереппя второй и более высоких гармонических составляющих. При этом отстройка от токов небаланса при виешпих коротких замыканиях достигается за счет процетггпого торможения.

Из известных устройств для диффере1гциальной защиты, обладающих отстройкой от переходных процессов, наиболее близким но технической сущности к предложенному устройству является серийно выпускаемое реле тина ДЭТ-11-14 с магнитным торможением. Отличительной особенностью этого устройства является то, что оно содержит трехстержневой насыщающийся трансформатор тока с рабочей обмоткой, включаемой в дифференциальную цепь и располагаемой па среднем стержне, тормозными и вторичными полуобмотками на крайних стержнях и реагирующий орган. Недостатком устройства является невысокая

отстройка от броска памагиичивающого тока и тока высших гармоник.

Целью изобретения является -величсиис быстродействия, ч вствительности и Л} чшенне отстройки от токов частоты 150 Гц и выше. Для осуществлеиия этой цели вторичные нолуобмотки насыщающегося трансформ;ггора тока через формирователь сигналов с амилит}Дой, пронорциомалыюй среднему значению тока в них, и пороговый блок подсосдииены к первому схемы II, первичная обмотка доиолнительно )стаиовле1П1О1Ч) трансреактора включена в д1 фференциа.1ьну1О цепь, иервая вторичная обмотка трансреактора через приставку торможения при бросках намагничивающего тока и токах высших гармоник и другой пороговый блок присоединена ко второму входу схемы И, а вторая вторичная обмотка подключена к элементу днффсрогциальной отсечки, выход которого объединен с выходом схемы И и нодсоединен ко выходного органа.

Кроме того, ириставка торможения при бросках намагиич)вающего тока и токах высншх гармоник выполнена в виде двух органов измерения времени нревышения иолуволнамн напряжепия на первой вторичной обмотке трансреактора заданного ровня, причем )1ходы каждого из этих органов подключены между

одним из концов первой вторичной оомотки трансреактора и средним выводом этой обмотки через диоды с одинаковой ироводимостью.

На фиг. 1 ириведеиа блок-схема устройства; на фиг. 2 - принциниальиая электрическая схема.

Предлагаемое устройство состоит из иромежуточного насыщающегося трансформатора 1 тока, имеющего рабочую обмотку 2 на среднем стержне, вторичные полуобмотки 3 и 4 на крайних стержнях, тормозные обмотки 5, 6 на крайних стержнях; трансреактора 7, имеющего нервичную обмотку 8, соединенную носледовательно с рабочей обмоткой трансформатора 1, и две вторичные обмотки 9 и 10; формирователя 11 сигналов с амплитудой, ироиорциональной среднему значению входного сигиала; приставки 12 торможения нри бросках намагничивающего тока и токах высших гармоник; элемента 13 дифференциальной отсечки; нороговых блоков 14, 15; логической схемы И 16; выходного органа 17, представляющего собой релейный нолупроводниковый усилитель.

Формирователь состоит (см. фиг. 2) из вынрямительного моста, ко входу которого через линейный дроссель подключены вторичные полуобмотки 3 и 4 и резистор. Положительный полюс моста через другой резистор соединен с эмиттером транзистора 18 и через конденсатор - с базой этого транзистора, на которую через третий резистор подается постоянное смещение. Отрицательный нолюс моста соедииен с интегрирующей RC-цеиочкой. Между коллектором и эмиттером транзистора 18 включены диод и сглаживающий конденсатор. Отрицательный полюс диода подсоединен к базе транзистора 19.

Приставка торможения нодсоедпнена к обмотке 9 трансреактора, имеющей средний вывод.

Приставка торможения представляет собой формирователь сигналов с амнлнтудой, пропорциональной длительности импульсов полуволн входного сигнала на заданном уровне, и состоит из двух формирователей заиирающих нмпульсов, соединяющих базы транзисторов 20 и 21 с концами обмотки 9. На базы транзисторов 20 и 21, эмиттеры которых подсоединены к среднему выводу обмотки 9, нодается постоянное смещение через резисторы, а их коллекторы через другие резисторы нодсоединены к источнику постоянного наиряжепия. Между эмиттером и коллектором транзисторов 20 и 21 включены конденсаторы, на которых формируются импульсы с амплитудой, пропорциональной длительности импульсов иолуволи входного напряжения приставки торможения на заданном уровне. Коллекторы транзисторов 20 и 21 через нараллельно включенные резистор и диод нодсоедннены к сглаживающему конденсатору, параллельно которому включен диод.

Элсмеит дифферсициа.чьной отсечки состоит из выпрямительного моста, вход которого иодсоединеп к вторичной обмотке 10 трансреактора. К выходу моста через сопротивление и диод подсоединен конденсатор. Отрицательный полюс диода через резисторы и дподы соединен со входом выходного органа 9.

Функция цороговых блоков 14, 15 и логической схемы И фиг. 2 выполняется одним блоком, состоящим из транзисторов 19 и 22 и трех резисторов.

В соответствии со структурной схемой на фиг. 1 срабатывание устройства обеснечива5 ется при одновременном нревышснии сигналами на входах пороговых блоков 14 и 15 уровней срабатывания или нри превышении значения сигнала на входе элемента отсечки 13 уровня срабатывания реагирующего органа.

0 При коротком замыкании в зоне действия защиты ио рабочей обмотке 2 трансформатора 1 и первичной обмотке 8 трансреактора 7 протекает синусоидальный ток. При этом длительность запирающнх нмпульсов, подаваемых на

5 базы транзисторов 20 и 21 (фиг. 2) достаточна для заряда соответствующих конденсаторов до напряжений, превышающих уровень открывания транзистора 22. Так как уровень сигнала на выходе формирователя 11 превышает

0 в этом режиме уровень открывания транзистора 19, то устройство срабатывает. Измерение среднего значення тока во вторнчных полуобмотках 3, 4, выполняемое формирователем 11, пеобходимо производить для обеспечения уменьшення разброса тормозных характеристик в зависимости от угла сдвига между тормозным и рабочим током. В описываемом устройстве тормозная характеристика может регулироваться иеременным сопротив0 лением.

При апериодических бросках намагничивающего тока устройство не работает благодаря насыщению трансформатора 1, а также благодаря уменьшению выходного сигнала нристав5 ки 12. Прп трансформированных бросках устройство загрубляется за счет сокращения длительности импульсов в полуволнах нанряжепня на входе приставки 12. Приставка торможения 12 отстроена от нериодических бросков, нрп которых длнтельиость нмпульсов полуволн на входе приставкн не превышает 6 мс. Приставка по принципу своего действия отстроена от синусоидальных токов высших гармоник, так как длительность имиульсов

5 иолуволн нанряясення на входе приставки нри порядке гармоники больше единицы, меньше 5 мс. Высшие гармоннки, накладываемые на ток основной частоты, обусловливают за счет дифференцирования трансреактором различную глубину нульсаций в зависимости от их иорядкового номера и интенсивности. Поэтому, изменяя регулируемыми сонротивлениями смещеиие иа транзисторах 20 и 21, можно добиться отстройки от высших гармоник такжр

5 н в случае наличия тока основной частоты.

Формула и 3 о б р с т е и п я

1. Устройство для дифференциальной защиты трансформатора, содержащее трехстержневой насыщающийся трансформатор тока с рабочей обмоткой, включенной в дифференциальную цепь и расположенной на среднем стержне, тормозными и вторичными полуобмотками на крайних стержнях, элемент дифференциальной отсечки и выходной орган, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения быстродействия, чувствительности и улучшения отстройки от токов частоты 150 Гц и выше, вторичные полуобмотки через формирователь среднего значения тока в них и пороговый блок подсоединены к иервому входу схемы И, первичная обмотка дополнительно установленного трансреактора включена в

диффсрепциальпхю цепь, вторичная сбмотка тражрсактора через приставку торможения п другой пороговый блок нрисоедииена ко вгорому схемы И, а вторая вторичная обмотка подключе 1а к элементу дифференциальной отсечки, выход которого объединен с выходом схемы II и подсоедпнец ко входу выходного оргаиа.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что прпставка торможения вЕзШолнена в виде двух органов измерения времени превыитення полуволнами напряжения цервой вторичной обмоткн траисреактора заданного уровня, причем входы каждого из этих органов нодк.чючены между одним из концов нервой вторичной обмотки транереактора и средним выводом этой обмотки через диоды с одинаковой проводнмостыо.

0