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

Изобретение касается релейной защиты трансформаторов и автотрансформаторов электрической части электрических станций и подстанций и может быть использовано для защиты силовых трансформаторов при возникно вении внутренних коротких и витковых замыканий. Для защиты силовых трансформаторо известно дифференциально-фазное реле содержащее входные трансформаторы, присоединенные к трансформаторам ток установленным на выводах защищаемого объекта, схему преобразования входныхвеличин,-присоединенную к не двухплечевую схему сравнения и реаги рующий орган с подсоединенным к нему блоком торможения при бросках тока намагничивания 1. Однако известное дифференциальнофазное реле обладает чувствительностью, недостаточной для выявления всех витковых замыканий, так как его необходимо отстраивать от небаланса при максимальных токах нагрузки. -. Кроме того, известно дифференциал но-фазное реле, содержащее три дифференциально-фазные- схемы защиты от коротких замыканий и чувствительную часть, состоящую из фильтров токов одной из симметричных составляющих токов несимметричного режима, дифференциального токового органа, блока остройки от бросков тока намагничивания, блокировки при перевозбуждениях и блокировки от сверхтоков 2. Однако известное устройство необходимо отстраивать от тока небаланса рассматриваемой последовательности при токе блокирования дифференциального токового органа блокировкой от сверхтоков. Так как ток блокирования дифференциального токово -р органа может составлять до 21нт то ток небаланса, обусловленный регулированием коэффициента трансформации силового трансформатора под нагрузкой при внешних коротких замыканиях, может достигать значительной величины, что требует значительного заглубления защиты при наличии регулирования коэффициента трансформации силового трансформатора. Это ограничивает чувствительность, защиты. Целью изобретения является повышение селективности и чувствительности защиты к витковым замыканиям.

Это достигается Tei, что в известное устройство, содержашее подключенные к соответствугоц.1-iM трансФорматорам тока, установленным по сторонам здицищаемого объекта, фильтры одной из симметричных составляющих токов несимметричного режима, блок отстройки от бросков тока намагничивания и блокировку от сверхтоков с входами, присоединенными Ж трансформаторам тока, а также блокировку при перевозбуждениях и диффе&)енциальный токовый орган подсоединеный к выходам фильтров, тормозной вход которого подсоединен к выходу блока отстройки от бросков тока намагничивания, а блокирующие - к выходам блокировки от сверхтоков и блокировки при перевозбуждениях соответственно, введены, фазный орган, блок управле-шя и блок ИЛИ, при этом выходы фильтров подсоединены также к блоку управления и фазному органу, выходы блока управления подсоединены к управляющим входам дифференциального токового и фазного органов, выход блока отстройки от бросков тока намагничивания подсоеди нен также к тормозному входу фазного органа, выходы блокировки от сверхтоков и блокировки при перевозбуждениях подсоединены к соответствующим блокирующим входам фазного органа, выходы дифференциального токового и фазного органов соединены со входами блока ИЛИ, выкод которого является выходом устройства.

На чертеже дана структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство для дифференциальной защиты трансформатора содержит фильтры токов симл- етричных составляющих несиь метричного режима (ФТСС) 1,2 и 3, которые соединены с блоком управления (БУ) 4, дифференциальным токовым органом (ДТО) 5 и фазным органом (ФО) 6. В качестве БУ может быть использовано известное устройство, например, реагирующее на больший из входных токов (на больший ток плеча) . При выполнении БУ могут быть использованы схема сравнения или схема выделения максимальной входной величины.

Выходы ВУ 4 соединены с управляющими .входами дифференциального токового 5 и фазного б органов. Выходыблока отстройки от бросков тока нама ничивания (БО) 7 подсое.цинены к тормозным входам дифференциального токового 5 и фазного 6 органов, В качестве БО 7 может быть использовано известное устройство, например блок тормозкення по второй гармонике, который подключается в токовые цепи защиты. Выходы блокировки от сверхтоков короткого замыкания (БСТ) 8 подсоединены к соответствующим блокирующим входам ДТО 5 и ФО 6. В

качестве ЕСТ Ь может быть использовано известное устройство, например блок торможения от суммы модулей токов плеч, который подключается в токовые цепи защиты. Выходы блокировки при перевозбуждениях силового трансформатора (ППВ) 9 соединены с соответствующими блокирующими входами ДТО 5 и ФО 6. Выходы ДТО 5 и ФО 6 соединены со входами логического блока ИЛИ 10, выход которого является выходом устройства и включен по схеме ИЛИ по отношению к выходу существующей дифференциальной защиты трансформатора (автотрансформатора) .

Устройство предназначено для совместной работы с существующей дифференциальной защитой трансформатора (автотрансформатора) от внутренн коротких замыканий с целью повышения ее чувствительности к витковым замыканиям.

Устройство работает следукицим образом.

При витковом замыкании в защищае трансформаторе на выходах ФТСС 1,2 3 появляются токи, которые вызывают срабатывание ДТО 5. Если же на выхде ходг бь1 одного из ФТСС возникнет ток, больший тока уставки БУ 4, последний выводит из действия ДТО 5 и вводит в действие ФО 6. При срабатывании ДТО 5 или же ФО 6 через бло ИЛИ 10 выдается сигнал на отключени трансформатора.

При несимметричных токах нагрузки на ДТО 5 поступают сигналы от ФТСС. При этом величина тока небаланса определяется в основном регулированием коэффициента трансформации силового трансформатора. Причем в устройство поступает небаланс от протекания только рассматриваемой симметричной составляющей тока, что позволяет значительно снизить установку ДТО 5 по сравнению с прототипом. Если сквозной несимметричный ток превышает величину тока срабатывания ВУ 4, уставка которого выбирается несколько большей максимального тока рассматриваемой составляющей в рабочем режиме, ДТО 9 выводится из действия и вводится ФО б, нечувствительный к токам небаланса. Поэтому при несимметричных внешних коротких замыканиях, когда ток небаланса, обусловленный регулированием коэффициента трансформации силового трансформтора, может быть значительным, работает только ФО 6.

В режиме броска тока намагничивания на выходах БО 7 появляются тормозные сигналы, исключающие возможность срабатывания ДТО 5 и ФО 6 этом режиме.

При сверхтоках короткого замыкания как внутреннего, так и внешнего при которых надежно работает основная дифференциальная зашита, от БСТ 8 на ДТО 5 и ФО 6 поступают бло кирующие сигналы, исключаквдие возмож ность из срабатывания от токов небаланса. В качестве ФТСС могут быть исполь зованы либо фильтры токов нулевой последовательности, либо фильтры то ков обратной последовательности. Если трансформаторы тока дифференциаль ной защиты трансформатора имеют схему соединений звезда-звезда, то могут быть использованы фильтры токов как обратной, так и нулевой последовательностей, однако более целесообразным представляется исполь зование фильтров токов.нулевой последовательности. Если же трансформаторы тока дифференциальной защи ты трансформатора имеют схему соединений звезда-треугольник, токи нулевой последовательности в плечах дифференциальной .схемы трансформаторов тока отсутствуют, и, следователь но, в схеме могут быть применены только фильтры токов обратной последовательности. Предлагаемое устройство позволяет благодаря сочетанию дифференциального и дифференциально-фазного принципов повысить чувствительность и селективность защиты. Ток срабатывания защиты может быть снижен до (0,06-0,08) IHT что позволит выячлять все витковые замыкания в защищаемом трансформаторе. Повышение чувствительности возмож но потому, что дифференциальный токовый орган предлагаемого устройства необходимо отстраивать от тока небаланса, обусловленного током, при котором срабатывает БУ 4 (О ,2 - 0,31)1 Величина этого тока определяется мак симальным током используемой симметр ной составляющей, которая может дли тельно существовать в рабочем режиме В прототипе его было необходимо отстраивать от тока небаланса, обусловленного током, при котором надежно срабатывает основная защита, что составляет до 21ит- . Таким образом, предлагаемое устройство имеет чувствительность, достаточную для выявления всех витковых замыканий в защищаемом трансформаторе (автотрансформаторе), при высокой селективности при рабочих режимах, сквозных коротких замыканиях и бросков тока намагничивания. Формула изобретения Устройство для дифференциальной защиты трансформатора, содержащее подключенные к соответствующим трансформаторам тока, установленным по сторонам защищаемого объекта, фильтры одной из симметричных составляющих токов несимметричного режима, блок отстройки от бросков тока намагничивания и блокировку от сверхтоков с входами, присоединенными к трансформаторам тока, а также блокировку при перевозбуждениях и дифференциальный токовый орган, подсоединенный к выходам, фильтров, тормозной вход-дифференциального токового органа подсоединен к выходу блока отстройки от бросков тока намагничивания, а блокирующие - к выходам блокировки от сверхтоков и блокировки при перевозбуждениях соответственно, отличающееся тем, что, с целью повышения селективности и чувствительности защиты к витковым замыканиям, устройство снабжено фазным органом, блоком управления и блоком ИЛИ, при этом выходы фильтров, подсоединены также к блоку управления и фазному органу, выходы блока управления подсоединены к управляющим входам дифференциального токового и фазного органов, выход блока отстройки от бросков тока Намагничивания подсоединен также к тормозному входу фазного органа выходы блокировки от сверхтоков и блокировки при перевозбуждениях подсоединены к соответствующим входам фазного органа, выходы дифференциального токового и фазного органов соединены со входами блока ИЛИ, выход которого является выходом устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 473254, кл. Н 02 Н 3/28, 1971. 2.Авторское свидетельство СССЕ nQ заявке W 2398211/24-07, кл. Н 02 Н 3-/28, 1975.