Дифференциальные реле для защиты трансформаторов, как известно, могут неселективно действовать от толчков намагничивающего тока при включении ненагруженного трансформатора или при восстановлении напряжения после ликвидации внещнего короткого замыкания.
Методы борьбы с этим неселективным действием на отдельных этапах развития релейной техники были различны и могут быть в основном сведены к следующему.
1.Применение реле с зависимой или независимой выдержкой времени, достаточной для спадания намагничивающего тока до величины, при которой дифференциальное реле возвращается в исходное положение.
Этот метод не обеспечивает необходимого быстродействия и ие может быть рекомендован, особенно для систем, близких к пределу устойчивости, или в случае сочетания дифференциальной защиты трансформатора с дистанционной защитой линий.
2.Применение различных блокировок, действующих в зависимости от величины напряжения.
Этот метод обеспечивает быстродействие в большом числе случаев эксплуатации, однако имеются режимы, когда реле работают с выдержкой .времени или могут действовать неселективно.
3.Применение реле с торможением от токов высщих гармоник.
Эти реле обладают достаточно высокими качествами. Они представляют собой, однако, громоздкий комплект, состоящий из релейных элементов, промежуточных трансформаторов, выпрямителей, фильтров и регулируемых сопротивлений, очень сложны в производстве, наладке и эксплуатации и обслуживаются персоналом достаточно высокой квалификации.
4.Применение устройств, действующих в зависимости от наличия постоянной составляющей в кривой тока.
66778- 2 - ::-л.. .-;,,
Такие устройства представляют собой также достаточно сложные комплекты, состоящие из релейных элементов, промежуточных трансформаторов, выпрямителей и сглаживающих фильтров. Релейные элементы получают питание по схеме однополупериодного выпрямления и, в зависимости от схемы включения, действуют от одних только положительных или соответственно отрицательных полуволн тока. Действие защиты возможно только при совместной работе элементов, реагирующих как на положительные, так и на отрицательные полуволны токаГ, что и имеет место при аварии. При включении трансформатора в кривой тока преобладают положительные или отрицательные полуволны, работает только один из релейных элементов и защита действовать не может.
Опыт эксплуатации дифференциальной защиты трансформаторов показал, что при уставке гока трогания дифференциального реле, соответствующей трех-четырехкратному значению номинального тока трансформатора, дифференциальная защита не действует при толчках намагничивающего тока. Однако это приводит к неизбежному загрубльнию защиты.
Предлагаемое устройство для быстродействующей дифференциальной защиты трансформаторов обеспечивает быстродействие при аварийных режимах и предотвращает неправильное действие от толчков намагничивающего тока при эксплуатационных режимах за счет повыщения чувствительности его при аварии в зоне действия защиты и загрубления при наличии толчков намагничивающего тока.
Согласно изобретению, в предлагаемом устройстве, содержащем в каждой фазе два балансных электромагнитных элемента, снабженных тормозными катущками и имеющих последовательно включенные контактные системы, применены наложенные на магнитопроводы этих балансных элементов катущкипостоянного тока, ампервитки которых осуществляют указанное выще повыщение чувствительности.
На чертеже изображена схема предлагаемого устройства для диф-. ференциальной защиты. Устройство представляет собой сочетание двух введенных в каждую фазу балансных электромагнитных элементов, воздействующих на общую контактную систему.
Рабочая система каждого элемента имеет магнитопровод, на котором расположены две катущки: одна- переменного тока ,PCi(PC2) и другая постоянного тока РП(РП2), получающая питание при работе пускового токового реле Л, также включенного в дифференциальную цепь защиты.
При питанин одной только катущки переменного тока, реле имеет чувствительность порядка 2-2,5 а. При помощи дополнительного противодействующего усилия чувствительность реле загрубляется до 20-25 а.
Для создания этого противодействующего усилия могут быть использованы, например арретирирующая пружина или груз; при всей конструктивной и производственной простоте этого способа пружина имеет тот недостаток, что приводит к повыщенным вибрациям якоря реле при работе его на переменном токе, а груз, увеличивая инерцию подвижной системы, может привести к повыщению собственного времени реле.
Создание тормозного момента может быть достигнуто также при помощи постоянного магнита nM(nMz), или электромагнита постоянного тока, что принципиально равноценно; постоянное питание катущки электромагнита не может считаться серьезным недостатком ввиду -относительно малой величины потребляемой им мощности.
Каждый из балансных элементов снабжен также тормозной системой переменного тока Г|(Г2), включаемой, как обычно, в плечи дифференциальной защиты и предотвращающей неселективное действие ее при коротких замыканиях вне защищаемой зоны.
Контактная система реле выполпена таким образом, что каждый из элементов при своем действии изоляционным упором нажимает на контактную пружину, прижимая ее к общему неподвижному контактному мостику. Таким образом, контакты реле оказываются замкнутыми только в том случае, если действуют оба его элемента, при действии же только одного из них цепь контактов остается разомкнутой.
При рассмотрении работы устройства в различных эксплуатационных режимах необходимо учесть, что ампервитки катущки РП1(РП) постоянного тока рабочей системы рассчитаны так, что создаваемый ими действующий момент практически компенсирует момент, создаваемый постоянным магнитом ПМ1(ПМч) или заменяющим его устройством.
При этом катущки реле включаются так, что при одинаковой полярности катущки PCi{PC2) переменного тока обоих элементов их катущки РП (РЛ2) постоянного тока имеют противоположпую полярность.
При аварии в зоне защиты уравнение движения реле (без учета действия тормозных катущек переменного тока):
Mg /(Л) W. ± /„ WJdt - М„ -Ж
гт
(Л)dt±2k N,N,, J /(/,) М„, - Ж,, оо
где: Mg - действующий момент реле,
К - коэффициент пропорциональности, /(/t) -мгновенное значение синусоидально изменяющегося тока.
Nf - число витков катущки PC переменного тока, /„ -Ток в катущке РП постоянного тока,
Л/. - число витков катушки РП постоянного тока,
М.т,т - момент, создаваемый постоянным магнитом ПМ,
Mm - механический момент (трение и пр.).
Так как /(1с} является квадратом эффективного значения .
тока, то j f(f,dt является средним значением тока за период, которое равно нулю, а пт, то действующий момент реле равен:
,,
т. е. реле действует с нормальной чувствительностью, определяемой только ампервитками переменного тока.
При аварии вне защищаемой зоны действие рабочей системы в принципе аналогично рассмотренному выще, но корректируется действием тормозных катущек переменного тока так же, как и в обычных дифференциальных реле с тормозным,и катущками.
- 3 -.NO 66778
б()77
При толчках намагничивающего тока происходит ослабление или усилеиие потока катушек постоянного тока рабочей системы за счет действия преобладающих положительных или отрицательных полуволн в кривой намагничивающего тока. В результате этого один из элементов реле срабатывает, а другбй оказывается под действием еще более увеличивщегося тормозного момента. Контакты реле остаются разомкнутыми, и защита не действует.
Так как в качестве пускового элемента применено токовое реле с высоким коэффициентом возврата (порядка 0,85), питание катушек постоянного тока снимается раньше, чем происходит затухание постоянной составляющей намагничивающего тока, и реле резко возвращается в исходное положение.
Это обеспечивает надежность работы устройства в эксплуатации.
После регулировки реле на заводе настройка его практически сводится к выбору уставки пускового элемента, что является серьезным преимуществом предлагаемого устройства, которое осуществляет чувствительную защиту, быстродействующую во всех эксплуатационных режимах.
Предмет изобретения
1.Устройство для быстродействующей дифференциальной запшты трансформаторов, содержащее в каждой фазе два балансных электромагнитных элемента, снабженных тормозными катушками и имеющих последовательно включенные контактные системы, отличающееся тем, что, с целью обеспечения быстродействия при аварийных режимах и предотвращения неправильного действия от толчков намагничивающего тока при эксплуатационных режимах, магнитопроводы балансных эле.ментов снабжены катушками постоянного тока, ампервитки которых повыщают чувствительность при аварии в зоне действия защиты и загрубляют устройство при наличии толчков намагничивающего тока.
2.В устройстве по п. I применение дифференциального реле для управления цепью катущек постоянного тока.
