Устройство для дифференциальной защиты электроустановки Советский патент 1981 года по МПК H02H3/28 

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам дифференциальной защиты элементов электроэнергосистем, например автономных (АЭС).

Известно устройство дифференциальной токовой защиты RYDSS, разработанной фирмой ASEA Г13.

Недостатком схемы защиты RYDSS является наличие тормозного сигнала при коротком замыкании в зоне защиты, что снижает чувствительность защиты.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство дифференциальной токовой защиты 2 .

Однако данное устройство имеет низкую селективность при дуговых коротких замыканиях из-за наличия тока отсоса, большие габариты и низкую помехозащищенность, обусловленную влиянием внещних магнитных полей, создаваемых токами короткого 3aNaaкания в соседних присоединениях и фазах, на датчики тока.

Цель изобретения - повышение селективности, уменьшение габаритов и повышение помехозащищенности.

Поставленная цель.достигается

тем, что в устройство для дифференциальной защиты электроустановки, содержащее реагирующий блок, включенный на выход выпрямителя, ко входам которого подключены датчики тока питающих и питаемых присоединений, отключающую цепь защиты, введены блок сравнения фаз, второй вьшрямитель, блокирующий блок и два блока

10 запрета, причем входы блока сравнения фаз соединены параллельно входам первого выпрямителя, а ко входу первого выпрямителя, подключенному к датчикам тока питаемых присоединений,

15 включен вход второго выпрямителя, выход которого соединен со входом блокирующего блока, выход блокирующего блока подключен к первот ду входу первого блока запрета, ко второму

20 входу которого подсоединен выход блока сравнения фаз, а выход первого блока запрета соединен с первым входом второго блока запрета, ко второму входу которого подключен выход

25 упомянутого реагирующего блока, выход второго блока запрета подключен к отключающей цепи защиты, а в качестве датчиков тока используют трансреакторы с сердечником из магнитоШдиэлектрика на основе карбонильного

железа с магниевой проницаемостью дх 10-15.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства для дифференциальной защиты.

Схема содержит датчики 1 тока питающих присоединений, датчики 2 тока питаемых присоединений, выпрямители 3 и 4, блок 5 сравнения фаз, реагирующий блок 6, блокирующий блок 7, соответственно первый и второй блоки 8 и .9 запрета. Соединенные последовательно датчики 1 тока питакхцих присоединений включены на один вход первого выпрямителя 3, ко второму входу которого подключены соединенные последовательно датчики 2 тока питаемых присоединений. При совпадении фаз токов питающих и питаемых присоединений, что соответствует режиму внутреннего корсч Koio замыкания, на выходе первого выпрямителя 3 формируется сигнал, пропорциональный сумме токов питающих и питаемых присоединений. При несовпадении фаз токов, что соответствует режиму внешнего короткого замыкания, на выходе первого выпрямителя 3 формируется сигнал, пропорциональный разности между токами питающих и питаемых присоединений. Выход первого выпрямителя 3 включен .на вход реагирующего блока 6, выдающего при превышении его уставки срабатывания сигнал 1, Который поступает на первый вход второго блока запрета 9. Назначение этого блока состоит в запрещении сигнала на отключение при наличии на его втором входе сигнала равного О, разрешая отключение только при получении на втором входе сигнала 1. Этот сигнал формируется перВЫГ4 блоком 8 запрета только при наличии на обоих его входах сигналов по 1, К первому входу первого блока 8 запрета подсоединен блок 5 сравнения фаз, который формирует на свое

при несовпсщении

выходе сигнал

фаз токов питающих и питаемых присоединений (режим нагрузки или внешнего короткого замыкания), сигнал О на его выходе формируется при совпадени фаз токов питающих и питаемых присоединений (режим внутреннего короткого замыкания на шинах). При отсутствии сигнала на одном входе блока сравнения фаз (ток питаемых присоединений равен нулю), на выходе блока сравнения фаз каждые полпериода формируются соответственно 1 и О. Ко второму входу первого блока 8 запрета подсоединен выход блокирующего блока 7. На выходе блокирующего блока 7 формируется сигнал, равный 1, когда сигнал на выходе второго выпрямителя 4, пропорциональный сумме токов питаемых присоединений, превышает уставку блокирующего блока 7. Эта уставка выбирается больше

максимальной суммы токов отссса, которая обычно не превылает 60-80% суммы номинальных токов питаемых присоединений. Если сигнал на входе блока 7 ниже его уставки, то на вые ходе блока 7 формируется О.

Устройство работает следующим образом.

При коротком замыкании в зоне защиты (точка К) возможны три варианта: ток в питаемых фидерах отсутствует; имеется ток отсоса, направленный как показано на чертеже (стрелки .-); имеется ток подпитки,

направленный противоположно току от5 coca. В первом случае при отсутствии тока в nHTaeNiHX присоединениях на первый вход выпрямителя 3 поступает сигнал с соединенных последовательно датчиков 1 тока питающих присоединений. На втором входе выпрямителя 3, подключенном к соединенным . последовательно датчикам 2 тока питаемых присоединений сигнал равен нулю. Выпрямленный сигнал поступает яа вход реагирующего блока 6, выдаквде5 го при превышении уставки сигнал

1, который поступает на один вход второго блока 9 запрета.

Поскольку сигнал от датчиков тока

питаемых присоединений отсутствует,

У на выходе блокирующего блока 7, формируется сигнал О, а на выходе блока сравнения фаз каждые полпериода и О. При этом на выходе первого блока запрета формируется сигнал

1, разрешая прохождение сигнала

на отключение. Во втором случае, когда имеется ток отсоса, направленный как показано на чертеже (стрелки . на выходе реагирующего органа формируется сигнал, равный 1, так как на выходе выпрямителя 3 формируется выпрямленный сигнал,превышающий уставку и равный разности токов питающих присоединений и токов питаемых присоединений. Поскольку сумма токов отсоса меньше уставки блокирующего блока 7 на его выходе формируется О, на выходе блока сравнения фаз - 1, так как фазы токов питанкцих присоединений и токов отсоса не совпадают. На выходе первого блока запрета формируется сигнал 7, разрешая прохождение сигнала на отключение.

В третьем случае при коротком замыкании в зоне защиты (точка К), когда возможна подпитка короткого замыкания токами, текущими от потребителей, направление токов подпитки противоположно токам отсоса, в этом случае на выходе выпрямителя 3 формируется выпрямленный сигнал, равный сумме токов короткого замыкания в питающих присоединениях и токов подпитки в питаемых присоединениях. Выпрямленный сигнал поступает на вход .

5 реагирующего блока 6, который при превышении уставки срабатывания выдает сигнал 1 на первый вход второго блока 9 запрета. Блок 5 сравнения фаз, поскольку фазы токов питающих присоединений и токов подпит ки совпадают, формируют на выходе сигнал О, Наличие сигнала 1 или О на.втором входе первого блока запрета безразлично (т.е. все равно срабатывает блокирующий орган или нет), так как на его выходе сигнал равен 1 (из-за равенства О сигнала на его первом входе), Наличие на выходе первого блока запрета сиг разрешает прохождение сигнала на отключение. При внешнем кор ком замыкании (точка Krj) на выходе выпрямителя 3 формируется сигнал, равный небалансу датчиков тока пита щих и питаемых присоединений. Выпря ленный сигнал небаланса поступает н вход реагирующего блока 6, который, если сигнал небаланса превысит его уставку, выдает сигнал 1 на первы вход второго блока 9 запрета. Блок сравнения фаз фиксирует несовпадени фаз токов питающих и питаемых присо динений. При этом на его выходе фор поступающий на мируется сигнал первый вход первого блока 8 запрета На выходе выпрямителя 4 формируется сигнал, равный сумме токов в питаемых .присоединениях, поступаюашй на вход блокирующего органа 7. Так как сумма токов внешнего короткого замыкания в питаемых фидерах значительно больше суммы номинальных токов, а следовательно больше уставки блокиру ющего блока, то блокирующий блОк сработает и на его выходе формируется сигнал 1, поступающий на второй вход первого блока 8 запрета. Наличие сигналов 1 на обоих его входах вызывает появление на выходе первого блока запрета сигнала, равного О, который поступает на второй вход вто рого блока 9 запрета. Этот сигнал запрещает прохождение сигнала с выхода реа ирующего блока б, обусловленного небалансом, на отключение. Использование в качестве датчиков тока трансреактора с сердечников из магнитодиэлектрика на основе карбонильного железа позволяет значительно уменьшить габариты предлагаемого устройства по сравнению с известным: Кроме того, так как напряженность, соответствуклцая началу загиба кривой намагничивания у магнитодиэлектрика из карбонильного железа (около 40 кА/м) гораздо выше, чем у ферромагнитного железа (около 80 А/м) и, из которого изготавливают сердечники датчиков тока, то помехозащищенность датчиков тока с сердечником из магнитодиэлектрика на основе карбонильного железа во внешних магнитных полях, создаваемых токами короткого замыкания с апериодическими составляющими в соседних фазах при присов динениях, значительно выше, чеМ у датчиков тока с сердечником на основе ферромагнитного железа. Это так же повышает надежность устройства, так как исключается возможность ложной работы, обусловленной в известном устройстве насыщением трансформаторов тока во внешних магнитных полях. Предлагаемое устройство может быть использовано для дифференциальной защиты сетей переменного тока, особенно сетей, где наиболее вероятны дуговые короткие замыкания с токами отсоса, которые не выявляет известное устройство и сетей, где необходима высокая помехозащищенность устройства защиты. Формула изобретения 1.Устройство для дифференциальной защиты электроустановки, содержащее реагирующий блок, включенный на выход выпрямителя, ко вxoдa , которого подключены датчики тока питающих и питаемых присоединений, отключающую цепь защиты, отличающееся тем, что, с целью повышения селективности, в него введены блок сравнения фаз, второй выпрямитель, блокирующий блок и два блока запрета, причем входы блока сравнения фаз соединены параллельно входам первого выпрямителя, а ко входу первого выпрямителя, подключенному к датчикам тока питаемых присоединений, включен вход второго выпрямителя, выход которого соединен со входом блокирующего блока, выход блокирующего блока подключен к первому входу первого блока запрета, ко второму входу которого подсоединен выход блока сравнения фаз, а выход первого блока запрета соединен с первым входом второго блока запрета, ко второму входу которого подключен выход упомянутого реагирующего блока, выход второго блока запрета подключен к отключающей цепи защиты.2,Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью уменьшения габаритов и повышения помехозащищенности, в качестве датчиков тока используются трансреакторы с сердечником из магнитодиэлектрика на основе карбонильного железа с магнитной проницаемостью fx 10-15. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Биленко Э.К. Полупериодное дифференцигшьное реле защиты шин, Электрохозяйство за рубежом, 1, 1976, 2,Авторское свидетельство СССР 505074, кл. Н 02 Н 3/28, 1972,