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

Изобретение относится к устройствам дифференциальной релейной защиты трансформаторов, и в частности, к полупроводниковым защитам с время-им- 5 пульсным способом отстройки от переходных токов небаланса и торможением, может быть применено на подстанциях и электростанциях.

Известно устройство для дифферен- Ю циальной защиты трансформаторов, в котором отстройка от бросков токов намагничивания осуществляется при помощи промежуточньлх быстронасыщающихся трансформаторов {}.

Однако указанная згидита не обладает достаточной чувствительностью.

Известна-также полупроводниковая дифференциальная защита трансформатора с время-импульсным способом отст- 20 ройки от переходных токов небаланса и торможением 2.

Недостаток известной защиты состоит в том, что она не всегда может быть отстроена от апериодического 25 броска тока намагничивания, трансформированного глубоко насыщенным трансформатором тока.

Целью изобретения является повышение надежности и селективности путем

улучшения отстройки от броска тока намагничивания при глубоком насыщении трансформатора тока.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для дифференциальной токовой защиты электроустановки, содержащее основной трансреактор, первичная обмотка которого включена в цепь дифференциального тока, а первая вторичная обмотка соединена с выпрямителем, к выходу которого подключены реле диффер енцисшьной отсечки и .реагирукяций орган, состоящий из формирователя прямоугольньох импульсов, логического элемента НЕ, элемента выдержки времени, элемента запоминания сигнала, второго логического элемента НЕ, а вторая вторичная обмотка через фильтр второй гармоники дифференцисшьного тока и разделительный трансформатор подсоединена ко второму выпрямителю со сглаживгиощим фильтром, выход которого подключен ко входу указанного реагирующего органа, и исполнительный элемент, дополнительно введены второй трансреактор, выпрямитель, транзисторный к.шоч и зарядный резистор, при этом первичная обмотка дополнительного трансреактора включена последовательно с первой вторичной обмоткой основного трансреактора, а вторичная соединена с выпрямителем, выход которого через резистор подключен параллельно переходу база-эмиттер транзисторного ключа коллектор которого через зарядный резистор соединен с времязадающим конденсаторюм упомянутого элемента выдержки времени. На чертеже показана принци11иальная схема данного устройства защиты. Устройство содержит основной транс реактор 1, включенный в цепь дифферен циального тока защищаемой электроустановки, выпряи1итель 2, реле дифференциальной токовой отсечки 3, реагирующий орган 4, состоящий из формирователя 5 прямоугольных импульсов, логического элемента НЕ, элемента 7 выдержки времени, усилителя 8 (элемент 7 времени содержит времязадгиощую цепь из резистора 9 и конденсатора 10), элемента 11 запоминания сигнала на заданное время, второго логического элемента НЕ 12, дополнительный второй трансреактор 13 с выпрямителем 14, ограничивающий резистор 15, транзисторный ключ 16 с зарядным резистором 17J фильтр 18 второй гармоники промежуточный трансформатор 19 с выпрямителем и сглаживающим фильтром 20 и ограничивающим резистором 21 и исполнительный элемент 22. Устройство работает следукяцим образом. Пока на входе релейного формирователя 5 прямоугольных импульсов имеется сигнал достаточного уровня, то на выходе этого элемента также су ществует сигнал, открывающий транзис тор элемента НЕ б и конденсатор элемента 7 вьщержки .времени разряжен че рез параллельно подключенный ему открытый транзистор, при этом на выходе элемента 7 сигнала нет. Когда на входе релейного формирователя 5 наст пает пауза в связи с уменьшением сиг нала ниже задающего уровня, то на его выходе также исчезает сигнал, транзистор элемента НЕ 6 закрывается и конденсатор элемента 7 выдержки на чинает заряжаться. Если за время пау зы упомянутый конденсатор зарядится до заданного уровня напряжения, то на выходе элемента 7 появляется импульс, который по длительности равен разности между паузой и временем заряда конденсатора. Однако такого импульса за период достаточно, чтобы элемент 11 запоминания обеспечил на своем выходе сигнгш на протяжении следующего периода и через логический элемент НЕ 12 не допускал сигнал на входе исполнительного элемента 22 Если же за время паузы конденсатор не успеет зарядиться до згщанного уровня, чтобы выдать импульс на выхо де элемента 7, и так будет весь период, то элемент 11 запоминания не обеспечит на своем выходе сигнал на протяж.ении следукидего п&ркода и эле-мент НЕ 12 даст сигнал на срабатывание исполнительного элемента 22. В отличие от прототипа, когда вторая производная дифференциального тока становится достаточно большой, пропорциональное ей напряжение на вторичной обмотке дополнительного трансреактора 13 повышается в такой мере, что созданный им ток закрывает трай зисторный ключ 16, который отсоединяет дополнительный параллельный резистор 17 зарядной цепи конденсатора в органе вьщержки времени элемента 7. Вследствие этого при достаточно большой производной дифференциального тока заряд упомянутого конденсатора осуществляется медленней. Если же происходит уменьшение второй производной дифференциального тока, то транзисторный ключ 16 открывается и заряд конденсатора протекает быстрее. Таким образом, при токе короткого замыкания в зоне дифференциальной защиты, если апериодическая составляющая достаточно погашена при трансформации через основной трансреактор 1, то в зоне пауз между полуволнами двухполупериодно выпрямленного синусоидального вторичного тока основного трансреактора будет относительно большая вторая производная дифференциального тока, которая сделает заряд конденсатора медленее, и он, не успев зарядиться до заданного уровня, не обеспечит импульса на входе элемента 11 запоминания, вследствие чего сгработает исполнительный элемент 22 реагирувдцего органа 4. При апериоди- ческом броске тока намагничивания, даже если из-за глубокого насыщения трансформатора тока появится на входе элемента 5 относительно небольшой пологий импульс противоположной полярности и разорвет, уменьшит паузу, то в зоне двух частей паузы вторые производные дифференциального тока будут мгипыми и конденсатор, заряжаясь быстрее, успеет обеспечить импульс на входе элемента 11 запоминания, вследствие чего не сработает исполнительный элемент 22 реагирующего органа 4. Когда ток короткого замыкания в зоне действия дифференциальной защиты, имея апериодическую составляющую, сопровождается глубоким насыщением трансформатора тока, то в этих условиях дифференциальный ток становится похожим на возниксшхций при апериодическом броске намагничивающего тока. Однако во втором случае максимум меньшего импульса расположен ближе к максимуму большего импульса другой полярности/ что позволяет получить паузу большей величины. Из-за упомянутого сходства возникающих импульсов, как и в известной дифференциальной защите, возможен отказ действия. последствия которого предотвращаются установкой дифференциальной отсеч ки 3. Таким образом, данная дифференциальная-, защита, изменяя скорость зар да конденсатора в органе выдержки времени в зависимости от второй производной дифференциального тока,обес печивает улучшение отстройки от брос ка тока намагничивания при глубоком насыщении трансформатора тока. Могут быть и другие исполнения дифференциальной защиты. Так, например, зажимы эмиттер-база транзисторного ключа 16 могут быть еще подключены через резистор 21 и выпрямитель 20 с-небольшой емкости сглаживающим конденсатором к промежуточному транс форматору 19 на выходе фильтра 18 второй гармоники дифференциального тока. Ток через резистор 21 должен действовать на открывание транзистор ного ключа 16 и тем самым ускорять заряд конденсатора в элементе выдерж ки времени при появлении достаточной второй гармоники. Это позволит созда вать дополнительное различие реагиро вания згащиты в случаях бросков тока Нс1магничивания, содержащих вторую гармонику, и в случае тока короткого замыкания (в зоне дифференциальной защиты) с апериодической составляющей, но без глубокого насыщения тран форматора тока. Формула изобретения Устройство для дифференциальной токовой защиты электроустановки, содержащее основной трансреактор, первичная обмо,тка которого включена в цепь дифференциального тока, а первая вторичная обмотка соединена с выпрямителем, к выходу которого подключены реле дифференциальной отсечки н реагирующий орган, состоящий из формирователя прямоугольных импульсов, логического элемента НЕ, элемента выдержки времени, элемента запоминания сигнала, второго логического элемента НЕ, а вторая вторичная обмотка через филЬтр второй гармоники дифференциального тока и разделительный трансформатор подсоединена ко второму выпрямителю со сглаживающим фильтром, выход последнего подключен ко входу указанного реагирующего органа, и исполнительный элемент, отличающееся тем, что,- с целью повышения надежности и селективности путем улучшения отстройки от броска тока намагничивания при глубоком насьвцении трансформатора тока, дополнительно введены второй трансреактор, выпрямитель, транзисторный ключ и зарядный резистор, при этом первичная обмотка дополнительного трансреактора включена последовательно с первой вторичной обмоткой основного трансреактора, а вторичная соединена с выпрямителем, выход которого через резистор подключен параллельно переходу база-эмиттер транзисторного ключа, коллектор которого через зарядный резистор соединен с времязадающим конденсатором упомянутого элемента выдержки времени. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Федосеев A.M. Релейная защита электрических систем. М., Энергия, 1976, рис. 9-22, 9-23. 2.Федосеев A.M. Релейная защита электрических систем, М. , Энергия,. 1976, рис. 9-26, 9-21.