Устройство для испытания дифферен-циАльНыХ РЕлЕ пРи ВНЕшНиХ КОРОТКиХзАМыКАНияХ Советский патент 1981 года по МПК H02H3/28 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ РЕЛЕ ПРИ ВНЕШНИХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЯХ

Устройство относится к релейной защите и может быть применено для испытания дифференциальных реле при внешних коротких замыканиях.

В настоящее время для этой цели применяются электродинамические модели 1.

Известны аналоговые вычислительные машины (АВМ) в натуральном масштабе времени с последующим усилением сигналов до необходимьгх уровней 2.

Имеются устройства на основе гармонического синтеза наиболее характерных форм тока 3.

Наибольшее распространение получили испытательные устройства на базе упрощенных физических моделей. Это объясняется их сравнительной простотой, надежностью, достоверностью полученных результатов. В состав модели для испытания дифференциальных реле входят модели переходного тока короткого замыкания в системах высокого напряжения, модели трансформаторов тока, а также устройство Для включения в заданную фазу напряжения сети. Апериодический ток в этих моделях можно получить включением линейной индуктивности под напряжение сети переменного тока; путем коммутации силового трансформатора в сеть постоянного тока 4.

Кроме того, путем коммутации линейной индуктивности в сеть постоянного тока 5.

Известно также устройство для физического моделирования переходного процесса короткого замыкания трехфазных систем, содержащее блок регулирования и коммутации переменного тока, блок апериодической составляющей с пусковым реле и источником постоянного тока, причем блок апериодической составляющей содержит двухобмоточный линейный регулируемый дроссель 6.

Недостатком такого устройства являются большие габариты и вес источника апериодического тока.

В качестве источника апериодического тока целесообразно применять конденсаторные батареи, так как при том же запасе энергии объем и вес батареи на порядок ниже тех же величин дросселя.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является устройство, в котором используется наложение принужденной и свободной составляющих однофазного переменного тока, где источНИКОМ апериодического тока является батарея конденсаторов 7.

Недостатком устройства является невозможность его применейия в трехфазных схемах, в особенности для. испытания,реле дифферрнциальных защит со схемами соединения трансформаторов тока «звезда - треугольник при внешних к. з. Как. известно, этот режим определяет токи срабатывания и коэффициент торможения дифференциальных защит.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем формирования периодического тока небаланса в динамических режимах.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для испытания дифференциальных реле при внешних коротких замыканиях содержащем элемент для включения в заданную фазу напряжения сети, две группы физических моделей трансформаторов тока, первичные обмотки которых включены в линейные провода и в цепи треугольника, собранного на резисторах, а вторичные обмотки соединены в звезду и треугольник, резисторы .в плечах дифференциальной схемы на циркуляцию токов, батарею конденсаторов и резисторы в Линейных проводах, указанная батарея конденсаторов подключена через контакты элемента для включения в заданную фазу напряжения сети и разрядный резистор к началам первичных обмоток двух упомянутых физических моделей трансформаторов тока.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - векторные и временные диаграммы токов в элементах испытательного устройства; на фиг. 3 - осцилограммы, иллюстрирующие поведение современного дифференциального реле при периодических токах небаланса при неправильно выбранном коэффициенте торможе. ния.

Трехфазное устройство содержит последовательно включенные резисторы 1, контакты 2 элемента для включения в заданную фазу напряжения сети, первичные обмотки 3 группы физических моделей трансформаторов тока, вторичные обмотки которых соединены в «звезду и резисторы 4, включенные по схеме «треугольник с последовательно соединенными первичными обмотками 5 физических моделей трансформаторов тока, вторичные обмотки которых также соединены в «треугольник. Вторичные обмотки физических моделей трансформаторов тока с последовательно включенными резисторами 6 образуют дифференциальную схему на циркуляцию токов, в которую включены испытуемые дифференциальные реле 7. К началам первичных обмоток 3 двух физических моделей трансформаторов тока, вторичные обмотки которых соединены в «звезду, присоединена через контакты 8 устройства для включения в заданную фазу и разрядный резистор 9, батарея конденсаторов 10, которая предварительно заряжена от сети постоянного тока через резистор 11.

Устройство работает следующим образом. .

Устройство для испытания дифференциальных реле представляет собой физическую модель дифференциальной защиты по схеме «звезда-треугольник («неполная звезда-треугольник), переменный ток в которой регулируется резисторами 1, а коммутация осуществляется контактами переменного тока трехфазного элемента для включения в заданную фазу напряжения сети. На этот ток включены обмотки 3 труппы физических моделей трансформаторов тока, вторичные обмотки которых соединены в «звезду.

Для создания необходимых амплитудных и фазовых соотношений на резисторах 4 собран «треугольник, на ток которого включены первичные обмотки 5 группы физических моделей трансформаторов тока, вторичные обмотки которых соединены в «треугольник. Переходный ток короткого замыкания, а соответственно и переходный ток небаланса дифференциальной защиты создается за счет наложения на переменную составляющую апериодического тока разряда конденсаторной батареи 10. Величина и форма переходного тока небаланса зависит от величины переходного тока короткого замыкания и нагрузок на трансформаторы

тока, которые создаются резисторами 6. Величина периодической составляющей регулируется резисторами 1, начальное значение апериодической составляющей - резистором 9 и величиной напряжения заряда конденсатора 10, а постоянная времени апериодической слагающей Т RC - емкостью батареи конденсаторов. Батарея конденсаторов 10 заряжается через резистор 11 от сети постоянного тока, затем указанная батарея при помощи двухполюсного переключателя 12 переводится в положение готовности к разряду. При срабатывании элемента для включения в заданную фазу происходит одновременное включение контактов 2 в цепи переменного тока и контакта 8 в цепи разряда батареи конденсаторов, через

первичные обмотки трансформаторов тока протекают переходные токи, трансформаторы тока насыщаются и в дифференциальной цепи протекают переходные токи небаланса.

гл

Как показали исследования и расчеты дифференциальных защит, проведенные на АВМ, периодический ток небаланса возникает в дифференциальной цепи той фазы, вынужденная составляющая тока которой, возникающая при коммутациях в момент короткого замыкания, лереходит через нулевое значение. В устройстве периодический ток небаланса формируется в фазе В.

Короткое замыкание возникает в момент перехода тока фазы В «звезды через нуль. Апериодические составляющие в токе короткого замыкания фазы В и во вторичной цепи трансформатор а тока отсутствуют, трансформатор тока не насыщается и работает практически без погрешностей.

В фазах А и С апериодические составляющие IQ. равны по величине и противоположно направлены. В первичных цепях трансформаторов тока «треугольника апериодические составляющие распределены по всем фазам, как показано на фиг. 2. Вторичный ток плеча защиты со стороны треугольника ije вследствие насыщения трансформаторов ток В и треугольника будет искажен, что вызовет появление периодического тока небаланса.

В предлагаемом устройстве разряд батареи конденсаторов происходит через первичные обмдтки указанных трансформаторов тока. Величина и направление апериодического тока соответствует указанным на фиг. 2.

Применение предлагаемого: устройства позволяет выявить свойства дифференциальных реле при внещних коротких замыканиях. В частности, оно позволяет определить необходимые уставки срабатывания указанных реле по условию отстройки от переходного тока небаланса, а также требуемые величины коэффициентов торможения. До применения предлагаемого устройства вышеуказанные величины определялись на основе приближенных расчетов, а также опытной эксплуатации и натурными испытаниями защит в режимах к. з. Испытания с помощью этого устройства позволяют уменьшать объемы натурных испытаний (в ряде случаев и исключают их) и сроки опытной эксплуатации. Это может создать определенный экономический эффект вследствие уменьщения затрат на испытания и сокращения сроков внедрения современных высокочувствительных и быстродействующих устройств дифференциальной защиты мощных силовых трансформаторов и автотрансформаторов.

Формула изобретения . Устройство для испытания дифференциальных реле при внешних коротких замыканиях, содержащее элемент для включения в заданную фазу напряжения сети, две группы физических моделей трансформаторов тока, первичные обмотки которых включены в линейные провода и в цегТи треугольника, собранного на резисторах, а вторичные обмотки соединены в звезду и треугольник, резисторы в плечах дифференциальной схемы на циркуляцию токов, батарею конденсаторов и резисторы в линейных проводах, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, путем формирования периодического тока небаланса в динамических режимах, указанная батарея конденсаторов подключена через контакты элемента для включения в заданную фазу напряжения сети и разрядный резистор к началам первичных обмоток двух упомянутых физических моделей трансформаторов тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

переходных процессов в трехфазной цепи.- «Электрические станции, 1974, № 7.

7 Моделирования токов и напряжений при КЗ в энергосистеме при испытаниях устройств релейной защиты - Экспресс-информация, «Электрические станции, сети и системы, 1973, № 9, с. 20-49.

1 2.

1

lAY

//

f-K.S lUjfY

in

ft)

.

t-Cf

l-K.S

in v )

уч.

H.3

«r

ev г &