Устройство для дифференциальной защиты регулировочного трансформатора Советский патент 1979 года по МПК H02H3/28 H02H7/04 

Изобретение относится к технике релейной защиты энергосистем, а именно к релейной защите регулировочных трансформаторов, предназначенных для продольного и поперечного регулирования напряжения под нагрузкой.

Известно применение для защиты регулировочных трансформаторов от внутренних повреждений токовой защиты с магнитным торможением 1.

Защита выполняется на токовых реле с быстронасыщающимся трансформатором и магнитным торможением, причем рабочая обмотка реле включена на трансформатор тока (ТТ), установленный со стороны выводов первичной обмотки регулировочного трансформатора, а тормозная обмотка включается на ТТ с той стороны основного трансформатора, где осуществляется регулирование напряжения. Защита имеет следующий недостаток.

При витковом к. 3. (в.к.з.) в регулировочном трансформаторе аварийные составляющие токов протекают по обеим обмоткам, причем распределение токов, а следовательно, и чувствительность защиты существенно зависит от места расположения замкнувщихся витков.

В настоящее время для защиты регулировочных трансформаторов используется дифференциальная токовая защита основного трансформатора, выполненная так, что она охватывает первичную обмотку регулировочного трансформатора 2.

Недостаток защиты заключается в том, что она по принципу действия не реагирует на к. 3. в первичной обмотке регулировочного трансформатора. Кроме того, такая защита не охватывает повреждения вторичной обмотки регулировочного трансформатора.

Для защиты вторичной обмотки регулировочного трансформатора используется отдельная дифференциальная токовая защита, включаемая на ТТ той стороны основного трансформатора, где осуществляется регулирование напряжения, и на ТТ вторичной обмотки регулировочного трансформатора, установленных в общей цепи предизбирателя (на выводах к нейтрали).

Недостатком защиты является то, что она не реагирует на в. к. з. и не защищает первичную обмотку.

В качестве прототипа принимается общая дифференциальная токовая защита, охватывающая как основной, так и регулировочный трансформаторы, включаемая на ТТ всех сторон основного трансформатора и имеющая торможения токами сторон 2. Защита реагирует на внутренние повреждения в основном и регулировочном трансформаторах.

Недостатком такой защиты является низкая чувствительность к в. к. з. - .наиболее распространенному виду повреждения. Это обусловлено тем, что нри выборе минимального тока срабатывания защиты необходимо учитывать небаланс, обусловленный регулированием напряжения под нагрузкой.

Целью изобретения является повыщение чувствительности защиты регулировочных трансформаторов.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для дифференциальной защиты регулировочного трансформатора, содержащее два комплекта измерительных трансформаторов тока, установленных по концам защищаемого объекта, и дифференциальнотоковый орган, снабжено дифференциальнофазным органом, логическим элементом И и третьим комплектом измерительных трансформаторов тока, при этом два комплекта из

мерительных трансформаторов тока установлены на обоих выводах вторичной обмотки со стороны предизбнрателя регулятора, а вторичные обмотки соединены согласно-параллельно и в звезду, ее нейтраль подключена к первы.м объединенным входам дифференциально-токового и дифференциально-фазного органов, фазные выводы подключены к третьему входу дифференциально-токового органа, вторые объединенные входы этих органов подключены ко вторичным обмоткам измерительных трансформаторов тока третьего дополнительного комплекта, установленного на фазных выводах первичной обмотки регулировочного трансформатора, соединенных в фильтр тока нулевой последовательности, выходы дифференциально-токового и дифференциальнофазного органов присоединены к логическому элементу И.

На чертеже представлена схема дифференциальной защиты регулировочного трансформатора, которая содержит основной трансформатор 1, регулировочный трансформатор 2, избиратель РПН 3, предизбиратель РПН 4, трансформаторы тока 5, 6, дифференциально-токовый орган 7, дифференциально-фазный орган 8, логический элемент И 9, исполнительный орган 10.

Дифференциальный токовый орган 7 имеет торможение в режиме включения трансформатора на холостой ход, например, второй гармоникой дифференциального тока, и торможение при внещних междуфазных к. 3. При внещних междуфазных к. з. трансформаторы могут иметь повыщенные погрещности, кроме того, внещнее междуфазное к. 3. может произойти, когда РПН отдельных фаз рассогласованы. Отмеченное является причиной протекания в нулевых проводах токов небаланса, первые гармоники которых имеют произвольную ориентацию. Дифференциальные органы и реле в целом могут ложно срабатывать в этом режиме. Для предотвращения ложной работы реле дифференциальный токовый орган имеет тормозной блок, включенный на фазные выводы ТТ 5 трансформатора тока, соединенные согласно-параллельно и установленные на обоих выводах вторичной обмотки регулировочного трансформатора к предизбирателю РПК. В качестве алгоритма формирования тормозного сигнала этого блока может быть принята, например арифметическая сумма двух сигналов, каждый из которых пропорционален разности фазных токов.

Дифференциально-фазный орган 8 выполняется двухнолупериодным для повыщения быстродействия, он сравнивает направления токов нулевой последовательности ТТ 5 и 6.

В дифференциально-фазном органе входные токи преобразуются в последовательность прямоугольных импульсов. Особенностью дифференциально-фазного органа в предлагае.мом устройстве является то, что он имеет разные алгоритмы формирования длительности импульсов Тц по входа.м. Для первого входа, подключенного к ТТ вторичной обмотки, алгоритм формирования Тц определяется следующими соотношениями

Тц tcHPH при 1сигн iy TU О при 1сигн iy

а для второго входа, подключенного к ТТ первичной обмотки, алгоритм фор.мирования TU. определяется соотношением

TU. 1сигн нри 1сигн i,

TU. оо при 1сигн iy , где 1сигн - длительность сигнала на заданном уровне,

1сигн -мгновенное значение тока сигнала дифференциально-фазного органа,

iy - заданный уровень тока формирования импульсов дис|)ференциально-фазного органа.

ТТ 5 установлены на обоих выводах вторичной обмотки каждой фазы регулировочного трансформатора к предизбирателю регулятора напряжения, а их вторичные обмотки соединены согласно-параллельно и в звезду. При указанно.м соединении ток в

проводах к дифференциальным органам, текущий от ТТ 5, имеет одно и тоже направление независимо от положения предизбирателя РПН, если ток через избиратель РПН не изменяет свое направление. Ток срабатывания дифференциальной защиты выбирается по параметрам, характеризующим режим нагрузки.

Включение дифференциальной защиты на токи нулевой последовательности позволяет существенно уменьщить составляющую тока небаланса, обусловленную действием РПН.

Действительно, трехфазные регуляторы не вызывают в защите тока небаланса, так как ток нулевой последовательности в режиме нагрузки пренебрежимо мал. Пофазные регуляторы вызывают ток небаланса в дифференциальной защите при рассогласовании полсгжений РПН фаз. Имеющиеся в настоящее время комплексные системы автематического регулирования коэффициента трансформации обеспечивают блокировку при неисправности элементов тракта регулирования и электроприводов РПН, при этом рассогласование не может. превысить одну ступень регулирования, а вызванный рассогласованием ток небаланса не превысит величины 1/N тока нагрузки, где

N - число ступеней регулирования.

В режи.ме нагрузки погрещность ТТ 6 не нревыщает 3%.В режи.ме броска тока намагничивания при включении трансформатора на холостой ход или в режиме восстановления напряжения при отключении близкого к. з. ложная работа защиты предотвращается торможением дифференциального токового органа.

При внешних междуфазных к. з. ложная работа защиты предотвращается торможение.м дифференциального токового органа,

Отстроенность защиты в режиме внещнего однофазного к. з. обеспечивается те.м, что дифференциально-фазный орган, имевощий заданный угол блокировки, например 60 град, эл., не срабатывает.

Специфическое требование предъявляет к дифференциальной защите регулировочных трансформаторов режим, характеризующийся те.м, что предизбиратель и избиратель РПН занима от одно и то же положение. Если в этом режиме по обмоткам основного трансформатора протекает ток и отсутствует внутреннее повреждение в регулировочном трансформаторе, током обтекаются только ТТ вторичной обмотки регулировочного трансформатора, причем весь ток трансформируется в дифференциальную цепь защиты. Дифференциальная защита в этом режиме не должна срабатывать. Если коэффициент торможения дифференциального токового органа выбирать в рассматриваемом выще режиме, характеризующемся протеканием тока только в одном плече, то при внутренних повреждениях защита будет отказывать. Несрабатывание предлагаемой защиты при указанном положении предизбирателя и избирателя РПН и внешнем к. з. (в. к. з.) на землю обеспечивается дифференциально-фазным органом. Действительно, в этом режиме на вход схе.мы сравнения со стороны первичной об.мотки регулировочного трансформатора подается непрерывный сигнал, и дифференциальнофазный орган не срабатывает.

При в. к. 3. в обмотках регулировочного трансформатора, а также при однофазных и двухфазных к. з. на землю в защищаемой зоне дифференциальный токовый и дифференциально-фазный орган срабатывают, и защита действует на отключение.

Для предотвращения торможения дифференциального токового органа прн в. к. з. токами нагрузки характеристика процентного торможения имеет независимый участок, длина которого выполняется равной 1 - 1, 5, 1 ном.

Если в. к. 3. происходит, когда избиратель РПН занимает то же положение, что и предизбиратель, ток протекает только по ТТ первичной обмотки регулировочного трансфор.матора. В этом режиме на вход схемы сравнения дифференциально-фазного органа со стороны вторичной обмотки регулировочного трансформатора импульсы отсутствуют, а со стороны первичной обмотки на вход схемы сравнения подается сигнал, имеющий скважность, и это обеспечивает срабатывание дифференциально-фазного органа и защиты в целом.

Таким образо.м, использование предлагаемого устройства существенно повыщает чувствительность защиты регулировочных трансформаторов. Это позволяет производить аварийное отключение в начальной стадии повреждения и сократить расходы на ремонт трансформаторов.

Формула изобретения

Устройство для дифференциальной защиты регулировочного трансформатора, содержащее два комплекта измерительных трансформаторов тока, установленных по концам защищаемого объекта, и дифференциальнотоковый орган, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, оно дополнительно снабжено дифференциальнофазным органом, логическим элементом И и третьи.м комплектом измерительных трансформаторов тока, при этом два комплекта измерительных трансформаторов тока установлены на обоих выводах вторичной обмот76ки со стороны предизбирателя регулятора, а вторичные обмотки соединены согласнопараллельно и в звезду, ее нейтраль подключена к первым объединенным входам дифференциально-токового и дифференциально-фазного органов, фазные выводы подключены к третьему входу дифференциально-токового органа, вторые объединенные входы этих органов подключены ко вторичным обмоткам измерительных трансформаторов тока третьего дополнительного комплекта, установленного на фазных выводах первичной обмотки регулировочного 6 трансформатора, соединенных в фильтр тока нулевой последовательности, выходы дифференциально-токового и дифференциально-фазного органов присоединены к логическому элементу И. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Кожин А. Н. Защита регулировочного трансформатора. «Электричество, 1957, № 5, с. 52-56. 2.Федосеев А. М. Релейная защита электрических систем. М., 1976, с. 457-459.

Л V