Устройство для дифференциальнофазной защиты Советский патент 1978 года по МПК H02H3/28 

1-1зобрете;;ие относится к области peneiiной защиты трансфор-маторов и азтотрансформаторов электрических станций и подстанций и может использоваться для защиты силовых трансфор.маторов, автотрансформаторов и блоков генератор-трансформатор ири возникновении внутренних .коротких замыканий и развивающихся витковых за.мыканий.

Известно устройство дифференциальнофазной защиты I, содержащее нелинейные датчики тока, блок сравнения, резисторы, которые шунтированы стабилитронами, диодную схему .преобразования, реагирующий орган и блок торможения при бросках тока намагнич 1вания.

Одна.ко это устройство не может обеспечить селективность защиты в переходных режимах внещних коротк-их за.мьжаний, сопровождающихся большими фазовыми погрешностями, при сохранении быстродействия в режи.мах внутренних коротких замыканий.

Известно также реле дифференциальнофазовой защиты 2, содержащее входные трансфор.маторы, присоединенные к трансформаторам тока, установленным на выводах защищаемого объекта, блок преобразования входных величин, присоединенный к- нему двухплечевой блок сравнения и реагирующий орган с подсоединенным к нему блоком торможения при ирооках тока намагничивания.

Каждое плечо схемы сравнения состоит из шунтирующего конденсатора, тормозного резистора и последо.вательно с ним соединенного рабочего резистора, защунтированного стаб;1литроном, причем выводы рабочих резисторов подсоединены к реагирующему органу через диоды, включенные в прямом направлении по отношению к диодам схемы преобразования, а выводы тормозных резисторов - через диоды в обратном направлении. Данное устройство является ближайщим аналогом по техническому решению и достигаемому эффекту. Однако это реле имеет сравнительно сложную схему, а также не дает возможности 3 условиях эксплуатации плавно изменять угол блокировки защиты, что сн)1жает надежность его фун.кционирования.

Прототипом изобретения является последнее из перечисленных реле.

Целью изобретения является упрощение i повышен 1е надежности защиты при сохранении селективности, чувствительност) и быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены два многообмоточных поляризованных реле, причем первая обмотка каждого реле образует рабочее плечо одной схемы сравнения, вторая - тормозное плечо другой схемы сравнения дзухплечевого органа сравнения, третьи обмотки

sarvisHVTbi aa регулируемые резисторы, a четвертые соединены последовательно 1между собой и присоединень; к указанмс-му блоку торможения.

На чертеже изображена 1:рпни;:;пиалызая реле.

- Пре,:1лагаемое устройство содержит входные трансформаторы 1-3, & вторичнылг обMOTKHiM Которых подключен блок преобразования входных величин, диоды 4-.9, предназначенные для разделения сигналов по знаку полупериодов, и переменные резисторы 10-12, предназначенные для точной регулирозк:; тока €рабатыван 1я каждого г ле-ча.

К выходам блока преобр.азования аеличин подключены плечи двухплечезого органа сравнения. Рабочее плечо первой схемы сравнения состоит из .первой обмсткк 13 поляризованного реле, тормозное - из второй обмотки 14 того же pe;ie. Ра.бо.чая обмотка 13 шунтирозана стабилитроном 15, предназначенным для обеспечения перехода реле из режима дифференциального а о5.асти мальх ToivOB 3 режим дифференциально-фазного в области больших то:коз. Цег-Очка in диода /о и резистора 77 улуч-щает фазозу:о хара«теристИКу реле в области малых токоз плеч. Третья обмотка 18 того же пол.ярлзованного реле прелназначена для плав;0-го регулирования утла блоки|)овки защиты и замкнута на г еременный резистор 7.9. Д.::я л&зьпденик быстродействия 3 реле собра;;з зторал схема сцазнения на втором МНогооб|Моточно1М поляризованном реле. Обмотки 20, 21, стабилитроны 22, 23, резистор 24 выполяяют функции, аналогичные описанным , только рабочее ллечо второй схемы сравнения включается последовательно с тормозным ллечом первой схемы, а тормозное плечо второй схемы включается последовательно с рабочим плечом первой. На втором поляризованном реле также имеется третья обмотка 25, за.мкнутая на пере,менный резистор 26 к предназначенная для плавного регулирования угла блокировки защиты.

Контакты 27, 28 описанных выше :поляризова.нных реле ВКлючены в цепь оперативного така и посредством цепоч.ки из резисторов 29, 30 соединены с управл1яющи1м электродом тиристора 31 - регулирующего органа. Резистор 29 1пре1а,назначен для ограничения тока в иепи управл1яющего электрода тиристора, а резистор 30 - для обеспечения .правильной работы тиристора в ждущем рех-лше. Тиристор 31 предназначен для фиксации за:МЫКания контактов лоляризоюанных реле и может быть заменен любым .други м аиалогичиьим устройством. В цепь тиристора 5/ включено выходное промежуточное реле защиты 32, а са.М тиристор шунтирован цепочкой из резистора 33 и емкости 34, .предназ 1а:ченных для сглаживания фронта тодаваемото на тиристор на пряження пр:и вклю1чени: питания оперативным током. Резистор 5 и стабилитрон 36 предназначены ддя ограничения наиряьчения

на контактах 27, 23 поляризованных реле, а блок-контакты выключателя (или реле повторителя положения выключателя) 37 - для размыкания цэпи иргтания тиристора после отключения защищаемого объекта к возврата схемы в исходное положение.

Дл:Я предотЗргще;-::-;я ложного срабатывания реле в :переходнь х режимах внещлих коротких замыканий и при броске тока намагничивания служит блок 38 тор-можения при броске то-ка намагничивания, к которому подключены четвертые тормозные обмотки 39, 40 обоих полярлзощаннь х рел.е. Блок 38 может быть выполнен ;по любому известному принципу, например посредством тэрможени-я о г четных rapiMOHHK дифференциального тока или разности амплитуд соседних полупериодов.

При KopoTiKO.M заимькании в зоне действия защиты ввиду то,го, что в ллечах защиты протекают токи, Имеющие одно и то же направление, ЭДС, наводимые зо вторичных обмотках трансформаторов /-3, имеют один и тот же знак, т. е. в .дьй момент во всех плечах защиты полярность токов одина.кова, и г;оэтО|Му образуется только на одном из плеч каждой Слемы сравненггя (ток протекает только по одной из обмото К 13, 14 или 20, 21 каждого поляпкзоБанно-го реле). В .момент поязлевкя сиги1;.ла на рабочем .плече 13, 20 любой схежы сразкения сигнала на тор,:озном плече 14, 21 этой /ice схемы сравнен я нет. При это-м соогветствующее реле срабатывает и замыкает свои контакты 27 или 28. За(М|Кнувщиеся жонта.кты выдают сигна.л на ушравляющий электрод тиристора 31, который, срабатывая, залитывает выходное промежуточное защиты - защищаемый объект отключаетоя. .В момент резкого изменения потока в сердечнике поляризованного реле в обмоиках 18, 25 наводятся ЭДС и (протекают токи, величина и скорость затухания которых регулируется соо-лветственно резисто-ра.ми 19, 26. Поток, на1води;мый обмотками 18, 25, лротиводействует изменению основного потока в сердечни.ке подяризованных реле, поэтому даже при протекании тока только по рабочей обмотке, натфямер 13, .конта-кты 27 замкнутся не ора.зу, а после затухания переходного процесса в 18. При внутренних коротких за.мы|Каниях, жолда токи IB плечах защиты совпадают по углу, длительность сигнала в рабочей с бмотке составляет примерно половину периода про:мышленной частоты, .переходный же процесс в обмотках 18, 25 зай-;апч1 твается рань1ще, контакты поляризованного рале уопеэают замкнуться и запихать тирн стор 31. При этом защищаемый объект отключается.

Бсл1| KOpOTiKoe замыкание сопровождается а перио,ди1ческой составляющей, возможна некоторая задержка в срабатывании реле из-за тормозного действия, о.казывавмого в первое время бло1КО1М торможения.

Если поя1вление Диф.ференциального тока сопров-ождается наличием вытекающего из зоиы тока (например, При в; ткозых замь:каипях на нагруженном трансформаторе), то 30 вторичных обмотках трансформаторов I-3 наводятся ЭДС, различные по зел 1Ч1:-:.и направлению. При этом сигналы появляются одновременно ка-к на рабочем, так и на тормозном плечах каждой схемы сравнения, но 5х величина различна. В этих режимах .сущестзенкое влияние на поведение реле оказывает ста.билитрон 15 (или 22. Если, например, на защищаемом трансформаторе возНйкло витковое замыкание и имеется вытекающий из зоны защиты нагрузки, не превышающий номинальный ток защищаемого трансфор матора больше, чем в 2-3 раза (эту величину можно легко регулировать, предусмотрев, например, вместо одного стабилитрона 15 несколько разных, из которых в процессе регулировки выбирается и подключается параллельно рабочей обмотке только о.длн), то стабилитрон 15 (22) еще не открывается и магнитные потоки а сердечниках поляризованных реле пропорциональны дифференциальному току. Если дифференциальный ток превышает величину тока срабатывания защиты (30-40% номинального тока), то защита срабатывает и отключает защищаемый объект та:К, как это было описано выШе.

Гфи больших по величине токах, вытекающих из зоны действия защиты (при внешних коротких замыканиях), сигналы на рабочих плечах 13, 20 схем сравнения ограничиваются стабилитронами 15, 22, а на тор1мозных плечах - не ограничиваются. В результате преобладающего тормозного действия обмоток 14, 21 реле iHe срабатывает И защищаемый объект не отключается.

Если внешнее короткое замыкание сопрозаждается не только большими погрешностями в величинах токов плеч, но и существенными условными иогрещностями, то,в сердечн;-:ках поляризованных реле .кратковременно г.:о-гли бы появиться положительные магнитиые потоки, пропорциональные до длительности величины угловой погреш юсти в то.ках плеч. Малые ло продолжительности всплески (положительного магнитного потока не приведут iK зал1ыканию конта1ктов реле за счет некоторой инертности якор.я, а за счет того импульса энергии, который еще сохранился в якоре от воздействия мощного потока тормозной обмотки. Сравнительно большие угловые погрещности (порядка 70-80) не приведут .к срабатыванию вследствие тормозного действия обмоток 18, 25.

В переходном процессе (пока существуют апериодическая составляющая в первично-м токе) поляризованные реле испытывают тормозное действие от блока тор.южения 55, который обеспечивает отсутствие срабатывания 3 г щиты в этом режиме.

Такилт образом, устройство для :Диффереициально-фазной защиты обладает . высокими селективностью, чувствительностью и быстродгйствие.м, а также имеет более простхто схему, чем выбранное в :качестве прототипа, и дает возможность плавной регулировки угла

блокировки защиты в процессе наладки и эксплуатации, что позышает надежность его функционирования.

Эксперименты, проведенные на опытном образце реле, показали, что с ростом вытекак ИХ из зоны защиты токов погрешность в Величине тока одного из плеч (при идеальной трансформации тока другого плеча), которая еще не привадит к ложному действию реле 3 случае знещнего короткого залыкаиия, достигает 70-90%, угол блокировки плавно регулируется в преде,тах 60-80°, время срабатывания при использовании блока торможения от четных гармоник дифференциального тока в проведенных экспериментах пе презышает одного периода промышленной частоты.

Ф о п м л

и 3 о о р е т е н и я

cтpoi;cтзo ;;л

лифферснциальио-фазной

защиты, содержащее входные трансфор.маторы, присоединенные к трансформатора.м тока, устанавливаемым на выводах защищаемого объекта, блок преобразования входных величин ; 11рисоедиие1 ный к нему дзухилечезон орган сравнения, в котором попарно рабочие U тормозные плечи соединены последователь :о i ;аждое рабочее плечо зашунтировано стабилитроном, реагирующий орган и блок

T0p ;oжeii:lя при бросках тока намаганнчивания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкгпп и повышения надежности работы, 3 него введены два многообмоточных иоляризозан 1ь;х реле, причет первая

обмотка 1каждого реле образует рабочее плечо одной схемы сравнения, вторая - тормозное плечо другой с.чемы сравнения двухплеЧ6ВОГО ортана сравнения,третьи обмотки замкнуты на регулируемые резисторы, а четвертые соединены последоззтельно между собой и присоединены к указанному блоку торможения.

Источники информации, принятые во внилтание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР N° 311330, кл. Н02Н 3/2S, 1969.

2.Авторское свидетельство СССР Л 473254,

, - I г л о T-I Q о Ml

. liuzrio;, .