Устройство для дифференциальной защиты регулировочного трансформатора Советский патент 1980 года по МПК H02H3/28 H02H7/04 

Изобретение относится к технике ре лейной защиты энергосистем, а именно к релейной защите регулировочных трансфоркматоров, предназначенных для продольного и понеречного регулирования напряже ния под нагрузкой. Известно применение для защиты регулировочных трансформаторов дифференциаль ной нулевой последовательности с торможением защиты. Защита содержит диффере& циальный токовый и дифференциально-фаз- ный органы, выходы «оторых включены через логический элемент И на исполнительный орган. По входам .дифференциалшсые органы включены на измерительные трайоформаторы тока (ТТ), установленные на фазных Ььшодах первичной обмотки регулировочного трансформатора и соединенные в звезду, н на два комплекта ТТ, установ ленные на обоих выводах вторичной обмот ки этого трансформатора к предызбирателю регулятора напряжения, втс нчные обмотки этих ТТ соединены согласнопараллельно и в звезду. Недостатком этой защиты: является ее псяшженная чувствительность при несимметрвяных коротких замыканиях {к..з.} со вторичной обмотки на бак. Для устранения этого недостатка защита должна быть включена на ТТ, установленные со стороны фазных выводов вторичной обмотки регул ровочного трансформатора. Однако в этом случае невозможно применить без дополнительных мероприятий дифферепднальцую защиту, т.к. предызбиратель регулятора из-« меняет полярность включения вторичной обмотки трансформатора и нарущает прнацип дифферешдиальной сборки вторичных обмоток ТТ. Целью изобретения являетЬя повышение чувствительности диффереёциалшой защикы регулировочного трансформатора. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для дифференциальной зашиты регулировочного трансформатора, содержащее установленные по концам защищаемого объекта два комплекта измерительных трансформаторов тока, вторичные обмот

KOi4jpbix соединены в звезду, дифферендиальйый токовый и дифференциальнофазный органы, первые объединенные нходы которых включены в нейтраль звезды измерительных трансформаторов тока, уотановпенных на фазных выводах первичной обмотки регулировочного трансформатора, а третий нходдифференциального токового органа подключен к фазным выводам измерительных трансформаторов тока, уста- новленных на вводах вторичной обмотки регулировочного трансформатора, причем выходы дифференциалыгых органов включены через логический элемент И на исполнительный орган, дополнительно введены преобразобатель ток-напряжение, элементы времени, памяти, переключающие органы и дифференциально-фазный oprag, при этом вход преобразователя ток-напряжение .ен в нейтраль звезды упомянутых измерителышх трансформаторов тока вторичной .обмотки регулировочного трансформатора, два входа дополнительного дифференциально-фазного органа подключены к выводам одной фазы измерительных траноформаторов:тока обеих обмоток регулиро вочного трансформатора, а два выхода этого оргш1а через, элементы BjpeivieHH и памяти подключены к перейлючйющйм Ьргаг ikaMi замыкающие ко а гакты. которых пер выми выводами подключены, к разнополярным выводам выхода прёобразрвдтеля т6к-на пряжение, а ко вторым объединенным выводам контактов и средней .точке йькода. этого преобразователя подключеньт .вторые

объединенные входы дифференциальногр . токового и дифференцйальйо-фазного орга- ,. ; ..;

Супшость изобретения поясняется чертежом. Устройство содержит основной тран сформатор 1, регулировочный трансформа тор 2, избиратель 3 регулятора напряжения, прёдызбиратель 4 регулятора )напряжения, трансформаторы тока 5, 6, дифференциальный токовый орган 7, диффере циально-фазаый фган 8, дополнительный дифференциалвдо-фазный срган, включенный на фазные токи 9, элементы времени 1.0, 11, элементы памяти 12, 13, переключак щие органы 14 15 преобразователь ток- напряжение 16, логический элемент И 17, нЬполнительный орган 18.

Дифференциальный токовый орган 7 имеет торможение в режиме включения транофс матора на холостой ход, например, второй гармоникой дифференциального тока и торможение при внешних междуфазньк к. При внешних междуфазных к. ТТ могут

иметь повышенные погрешности кроме того, внешнее междуфазиое к.з. может произойти, когда регуляторы напряжения под нагрузкой (РПН) отдельных фао рассогласованы. Отмеченное является причиной протекания в нейтралях звезд ТТ токов небаланса, первые гармоники которых име ют произвольную ориентацию. ДифференциалыЕьте органы и устройство в целом могут ложно сработать в этом режиме. Для предотвращения ложной работы устройства дифференциальный токовый орган имеет тормозной блок, подключенный к фазным вь водам ТТ 5, установленных на вводах вторичной обмотки регулировочного трансформатора. В качестве алгоритма формирования тормозного сигнала может быть при- .нята сумма модулей токов фаз за вычетом модуля утроенного тока пулевой последовательности.

Дифференциально-фазный орган 8 выполняется двухполупериодным для повьпиения быстродействия и сравнивает направления токов нулевой последовательности ТТ 5 и 6.

. В дифференциально-фазном органе входные токи преобразуются в последователь ность прямоугольных импульсов с шириной Тц. Особенностью . дифференциально-фазного органа в предлагаемом устройстве защиты является то, что этот орган имеет разные алгоритмы формирования длительности импульсов по входам. Для первого входа, подключенного к ТТ 6 первичной обмотки, алгоритм формирования Tj с«ределяется соотношениями

при - 1-у при LCHTH i-y

а для второго входа, .подключенного к ТТ 5 вторичной обмотки, алгоритм формирования Тц определяется соотношениями

TM ttHrH при UcwrH i-y

При LCHTH О-у

иг - длительность сигнала на за-.

данном уровне; Сигн мгновенное значение тока

. сигнала диффереипиальпо-фазного органа;

ty- заданный уровень { юрмирова- ния импульсов дн.ч ереипиально-фазного орг.зил. 57 {включение ди(})ференциаль«ых органов на токи нулевой последовательности позволяет существенно уменьшить составляющую тока небаланса, обусловленную действием РПН, Действие РПН вызывает две составляющие небаланса в дифференциальной за- щите. Первая из них вызвана возможностью рассогласования положений РПН фаз. Имею щиеся в насто5зсщее время комплексные сио- темы автоматического регулирования коэффициента трансформации обеспечивают кировку при неисправности элементов тракт1а регулирования и электроприводов РПН, при рассогласование не может превысить одну ступень регулирования, а вызванный рассогласованием ток небаланса не превысит величины 1/N тока нагрузки, где N - число ступеней регулирований. Вторая составляющая обусловлена тем, что в момент перехода избирателя РПН с одного ответвления на другое замыкается на активное сотфотивление часть вторич- ной обмотки регулировочного тpaнcфqpмaтора, расположенная между этими ответвлениями, при этом ток в замкнутых вит ках примерно равен номинальному. Это означает, что со стороны источников ния, т.е. в обмотках регулировочного транс форматора возникают токи, сумма которых ориентировочно составляет 1/N номинального тока первичной обмотки и Зависит от положения избирателя РПН. В дшсле работы переключателя возможность рассинхронизадии моментов переключения весьма ведика, поскольку длительность процесса перехода избирателя РПН из одной позиции: в составляет мс. , При наложении рассогласования РПН фаз и рассинхронизации моментов переключения избирателя РПН небаланс дифференциальных органов, включенных на тбки нулевой Последовательности, может дости1 нуть величины 2/N номинального тока пер вичной обмотки регулировочного трансформатора, если нагрузка равна номинальной, В режиме нагрузки полная погрешность ТТ невелика и не превышает 3%. . . Дифференциал ьно-к{)азнь и орган 9 предназначен для выявления взаимного напра ления токов на вводах обмоток регулировочного трансформатора в режиме нагрузки. По направлению токов в обмотках в этсм режиме можно судить о положении предызбирателя РПН и о полярности вкл1очения вторичной обмоткн. Дифференциальнофазный орган 9 имеет два выхода. Сигнал ка одном вь.тхопе появляется при одинаковом напраш 0(1И1г токов по отношению 96 к вводам обмоток регулировочкосо траноформатора, а сигнал на другом выходе при разных направлениях . Поскольку контроль направления токов осуществляет ся в режиме нагрузки, дифференциальнофазный орган 9 выполнен однофазным и включен на токи одной фазы. В дифферевн диально-фазном органе 9 входные токи преобразуются в последовательность прямоугольных импульсов с шириной Тц . Сравр нение сигналов осуществляется вдвух ком- параторах, пр1гчем в один из них ЕКОДНОЙ сигнал, например, от ТТ 5 подается с прямой полярностью, а в другой компар ,j обратной полярностью. Алгоритмы формирования длительности импульсов по входам дифференциально-фазного сргана 9 такие же, как и по входам с тем же номером дифференциально-фазного.органа в.; Сигналы на выходе дифференциальнофазного органа 9 управляют полярностью подключения вторых входов органов 7 и 8 к ТТ 5. Это позволяет согласовать полярность включения вторичной обмоткн р&гулировОчного трансформатора с полярноотью включения органов 7 и 8. Указанное управление полярностью включения дифференциальнь х органов осуществляется переключающими органами 14 и 15, имеющими; замыкающие контакты. Преофазователь ток-напряжение 16, выполненный, например, как промежутЬ ный ТТ с резистивйой нагрузкой на вторичной обмотке предназначен для облегче ния режима работы контактов,пёрёкшочаю-. щих органой 14 и 15. Вход преобразователя включен в нейтраль сбор1си вторичных обмоток ТТ 5, а выход имеет три точки: среднюю и две крайние, сигналы в которых в любой момент емени равны по вел0-. чине и имеют противоположную полярность относительно средней точки. Вторые входы органов 7 и 8 подключены к средней точке и к одной из крайних точек в зависимооти от состояния переключающих органов, т.е. в конечном счете в зависимости от того, на каком из выходов дифференциальнофазного органа 9 имеется сигнал. Элементы времени.и памяти федназна- . чены для предотвращения изменения полярности включения органов 7 и 8 в внутреннего к.з. в регулировочном трансформаторе, что, в свою очередь, предотвращает отказ защиты. При броске тока намагничивания . в режиме включения трансформатора на холоотой ход или в восстановления йапряжения при отключении бдизкого к.з. ложная работа защиты предотвращается гор. можением дифферёнциалыгого токового органа, причем в качестве тормозного сигнала может быть принята вторая гармон ка дифференциального тока. При внешних междуфазных к. ложная работа защиты предот ащается тормож&нием дифференциального токового органа. Отстроевшость защиты в режиме внешнего однофазного К.З. обеспечивается тем что дифференциально-фазный орган 8, имеющий заданый угол блокировки, например 60°, не cpai6atbiBaeT. Специфическое требование предъявляет к дифференциальной защите регулировочных трансформаторов режим, характерный тем, ччо предызбиратель и избиратель РПН з&нюлают одно и тоже положение. Если в режиме по обмбтжам основного транс форматора протекает ток и отсутствует внутреннее повреждение в регулировочном Трансформаторе, током обтекаются только ТТ втори шой обмотки регулировочного трансфсфматора, причем при внешних киз. на землю весь ток нулевой последовательностя трансформируется в дифференциальную цепь защиты. ДифференциалШая . та в этом режиме не должна срабатывать. Если коэффициент торможения дифференц&ального токового органа выбирать в раосмотреннох выше режиме, характеризуюИЕемСя протеканием тока только в одном плече, то при внутренних повреждениях зан вшта будет отжазывать. Несрабатывание предлагаемого устройства защиты при ук эанном положении предызб1фателя и избврателяРПН и внешнем к.з. на землю обеспечивается дифференциально-фазным органом 8. Действительно, в этом режиме на каоа сзсемы сравнения со сторонь первичной обмотки регулировочного трансформатора подается непрерывный сигнал, н дифференциально-фазньгй орган 8 не срабатывает. В режиме, когда предызбиратель в иэбиратепь РПН занимают одно и то же положение, на выходах дифференцйально«фа& ного орга 9 сигналы отсутствуют потому, что на компараторы со ТТ 6 подается непреры Ь1й сигнал. Указанное состояние дифференциально-фазного 9 необкоднмо для того, чтобы нредот атить одао еменное замыкание контактов переключающих сфгайов 14 и 15, кото1зое может 1фивес н к повреждению пр& бВраэбвателя тхж-напряжение или к повреж дению контактов при возникновении кз. на землю в этом режиме. 7 39. 8 При вктконых к.з. в обмотках регулировочного трансформатора, а также при однофазных и двухфазных к.з. на землю в защищаемой зоне органы 8 и 7 срабатывают и защита действует на отключение. Для предотвращения тсрможения ди4 ференциального токового органа 7 при вит ковых К.З. токами нагрузки характеристика процентного торможения имеет независимый участок. Если витковое к.з. происходит, когда избиратель РПН занимает то же положение, что и предьгзбиратель, ток протекает только по ТТ первичной обмотки регулировочного трансформатора. В этом на вход схемы сравнения дифференциалы10-фазного органа 8 со стороны вторичной обмотки регулировочного трансфориматсфа импульсы, отсутствуют, а со стороны первичной обмотки на ЕОСОД схемы сравнения подается сигнал,. имеющий скважность, и это обеспечивает срабатывание дифференциально-фазного органа 8 и з&« щиты в целом.. Таким образом, использование предлагаемого устройства повышает чувствительность защиты регулировочных трансформаторов; это позволяет производить аварийное отключение в начальной стадии повреждения и, сократить расходы на ремонт траисформатсров. Формула и зоб ре т; е н и я Устройство для дифференциальной защиты регулировочного трансформатора, содержащее установленные по концам защищаемого объекта два комплекта измерительных трансформаторов тока, вторичные обмотки которых соединены в звезду, дифференциальйый токовый и дифференциально-фазный органы, первые объединенные .кходы которых включены в нейтраль звезды измерительных трансформаторов тока, установленных на фазных выводах первичной 6 мотки регулировочного трансформатора, а третий вход двфференциального тсжового органа подключен к фазным выводам измерительных трансформаторов тока, установленных на вводах вторичной обмотки регулировочного трансформатора, выходы дифференциальных органов включены через логический-элемент И на исполнительный орган, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, оно дополнительно снабжено преобразователем тсж-напряжение, элементами времени, па- мзти, переключающими органами в дифференциально-фазным органом, цри этом вхо 11реобразователя ток напрйжение включен в нейтраль эвезды упомянутых измерительных трансформаторов тока вторичной обмотки регулировочного травсформато{)в, два Есёода дополнвтёл1ьаого дифферевциаль но-фазного органа подключены Е выводам одной фазы измерителшых трансформаторов обеих обмоток регулировочного трансформатора, а два выхода этого органа через элементы времени и памяти подключены к переключающим органам, afH мыкающие контакты которых первыми вь водами подключены к разнооолярным вы водам шлсода преобразователя ;ток-напражение, а ко вторым объединенным выводам кортактов и средней точке выхода этого 1феобразователя подключены вторые объвди1 енньте входы дифференциального токоеого и дифферет1Еалы1о-фазного оргайов.