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

(54) УСТРОЙСТЮ ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам дифференциальной защиты элементов элёктрических энергосистем, например автономных (АЭЭС).

Известно устройство для дифференциальной токовой защиты вши, йоторое содержит измерительные и промежуток:ные трансформаторы тока, двухполупериодный многофазный выпрямительный мост, два тормозных резистора, рабочий резистор и разделительный трансфо1 латор. В устройстве используется торможение суммой токов питаемых присоединений. Селективное действие . защиты обеспечивается выбором соответствующих значений сопротивлении резисторов и коэффициента трансфор- мации промежуточного трансф1Ч матоРа СЦ.

Недостатком устройства является наличие тормозного сигнала при коротком замыкании в зоне действия защиты, так как ток короткого замыкания (к.з.) до ответвления в диф- ференциальную цепь протекает по одному из тормозных резисторов что уменьшает чувствительность 3 UitHm при к.з. в зоне ее действия ЗМЩТЫ ШИН

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для дифференциальной токовой защиты, содержащее измерительные к промежуточные трансформаторы тока, подключенный к ним многофазный выпрямитель, тормозной резистор, включенный параллельно выходу многофазного выпрямителя. Одиночный полу10мост на двух диодах включен встречно и паргшлельно многофазному выпрямителю через уравнительные резисторы. В дифференциальную цепь включен разделительный трансформатор, выход которого служит для подключения рабочего

15 моста, на выходе которого включен рабочий резистор, один зажим которого соединен с зажимом ТОЕЛЛОЗНОГО резистора.. К fooyrHM зажимам этих резис:юторов подключены входы реагирующего

opraHaJIZJ..

.Однако известное устройство имеет

низкую чувствительность защиты при дуговых к.3., так как при этом в зоне

25 действия защиты через питаемые присоединения происходит отсос тока в нагрузку, который может достигать величины 0,6-0,8 Зиом (Знвм - номинсшьный ток присоединения), при этом ток отсоса может быть противоположен

30

по фазе токам питающих присоединений, сумма положительных полуволн которых протекает через первый уравнительный резистор, а отрицательных - через второй уравнительный резистор.Положительные полуводны тока отсоса протекают через второй уравнительный резистор 6, а отрицательные - через первый уравнительный резистор 7. Разность сумм токов плеч и тока отсоса образует напряжениена тормозном ререзисторе 4, что понижает чувствительность защиты.

Цель изобретения - повышение чувствительности.

Поставленная цель достигается тем что в устройство для дифференциальной токовой защиты шин, имеющих питакяцие и питаемьае присоединения,содержащее трансформаторы тока каждого из присоединений, первые зажимы которых соединены между собой и с концом первичной обмотки первого-разделительного трансформатора, вторые зажимы трансформаторов тока питающих и питаемых присоединений подключены ко входам соответственно первого и второго многофазных мостов, минусовый зажим Первого многофазного моста соединен с первыми зажимами тормозного и первого уравнительного резисторов, плюсовый зажим первого многофазного моста соединен с первым зажимс м второго уравнительного резистора и вторыми зажимами тормозного и рабочего резисторов, вторые зажимы первого и второго уравнительных резисторов подключены соответственно к катоду первого и катоду второго уравнительных диодов анод первого и катод второго уравнительнЕлх диодов соединены между собой и с началом первичной обмотки первого разделительного трансформатора, ко вторичной обмотке которого подключены входы первого однофазного моста, к выходам которого,подсоединен рабочий резистор, к первому зажиму которого подключен первый зажим первого реагирующего органа, дополнительно введены два балластных резистора, два разделительных диода, второй разделительный трансформатор, второй однофазный выпрямительный мост, второй реагирующий орган и.управляемый ключ, при этом-минусовый зажим второго многофазного моста соединен с первым зажимом первого балластного резистора и катодом первого разделительного диода, анод которого подключен к минусовому зажиму, первого многофазного моста и к первому зажиму управляемого ключа, второй зажим которого подключен ко второму зажиму первого реагирующего органа, плюсовый зажим второго многофазного моста соединен с первым зажимом второго балластного резистора и с анодо второго разделительного диода,катод

которого соединен с плюсовым зажимом первого многофазного моста и с третьим зажимом первого реагирующего органа, вторые зажимы балластных резисторов соединены между собой и с началом первичной обмотки второго разделительного трансформатора, ко вторичной обмотке которого подключен .входы второго однофазного моста, к выходам которого подключен второй реагирующий орган, выход которого соединен с управляющим входом управляемого ключа, концы первичных обмоток разделительных трансформаторов соединены между собой.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Трансформаторы 1 тока питающих присоединений подсоединены одним выводом ко входам первого многофазного выпрямителя 2, а другие их выводы соединены с общей точкой трансформаторов 1 тока питаемых присоединенчй, вторые выводы которых подключены ко входам второго многофазного выпрямителя 3. Между полюсами первого многофазного выпрямителя 2 включен тормозной резистор 4. Через два одинаковых уравнительных резистора б и 7 встречно и параллельно выпрямителю 2 подключен одиночный полумост - уравнительные диоды 5. Между полюсом этого полумоста 5 и общей точкой трансформаторов 1 тока включен первый разделительный трансформатор 8, к вторичной обмотке которого подключен однофазный мостовой выпрямитель 9. Меязду полюсами выпрямителя 9 вклк)чен рабочий резистор 10, подключенный вторым выводом, соединенным со вторым выводом тормозного резистора 4, к средней точке первого реагирующего органа 11, ai первым выводом - к первому входу первого реагирующего органа. Между полюсс1ми первого 2 и второго 3 многофазных выпрямителей вртречно и параллельно первому многофазному выпрямителю 2 включены разделительные диоды 12. Между полюсами второго многофазного выпрямителя 3 включены соединенные последовательно два одинаковых балластных резистора 13 и 14 между общей точкой которых и общей точкой трансформаторов тока включен второй разделительный трансформатор 15. К вторичной обмотке трансформатора 15 подключен второй однофазный мостовой выпрямитель 16/ к полюсам которого подсоединен второй реагирующий орган 17, управляющий ключом 18. Один полюс ключа 18 подключен к первому выводу тормозного резистора 4, а другой полюс - ко второму входу первого реагирующего органа 11.

Устройство работает следующим образом.

При к.з. в зоне защиты (точка К) возможны три случая ток в питаемых фидерах отсутствуетJ имеется ток отcoca, направленный, как показано на чертеже (стрелки дгй ) и наконец, имеется ток подпитки, направленный противоположно току отсоса.

В первом случае, при отсутствии тока в питаемых присоединениях сумма положительных полуволн TOKOIJ к.э. в пихающих Присоединениях протекает через уравнительный резистор 7, а сумма отрицательных - через уравнительный резистор 6. Ток через реЬистор 4 не протекает и, следовательно, торможение отсутствует. Ток

дифференциальной цепи, трансфО1 1ированный во вторичную обмотку Трансформатора 8, выпрямляется однофазным мостом 9 и подается на рабочий резистор Ю. Напряжение с резистора 10 подается на первый вход реагируюцего органа 11, включенного по дифференциальной схеме со средней точкой. При к.з. в зоне защиты и отсутствии тока в питаемых присоединениях ключ 18 находится в разомкнутом состоянии и, таким образом/ торможение защиты исключается.„

При к.з. в зоне действия защиты о токами отсоса, направленнЕДли, как показано на чертеже (стрелки О ore ). сумма токов в питаемых присоединения равна нулю. Разность сумм токов в питающих к сумм токов в питаемых присоединениях протекает через первич ную обмотку первого разделительного трансформатора 8 и подается затем через включенный на его вторичную обмотку выпрямитель 9 на резистор 10. 1Выпрямленный сигнал с резистора 10 п ступает на первый вход реагирующего органа 11. При направление/ пропорциональное разности положительных (отрицательных) полуволн суммы токов питающих присоединений, протекающих через резистор 7 (6)1/ и положительных (отрицательных) полуволн суммы токов отсоса, протекающих через резистор б (7), вьздёляетбя на резисторе 4, формируя ТОЕЯЛОЗНОЙ сигнал.. Однако зтот ТОЕЖКОЗНОЙ сигнал не поступает на второй вход реагирующего органа 11, поскольку ключ 18 находится в разомкнутом состоянии. -Это обеспечивается тем, что напряжение, пропорциональное сумме токов отсоса, вьзделенное с помощью резисторов 13 и 14 и разделительных диодов 12, подается на трансформатор 15 Выпрямленное направление со вторичной обмотки трансформатора 15 подается, на вход второго реагирующего (блокирующего) органа 17. Но так как уставка блокирующем органа 17, равная, например. О, i больше максимальной сумкы токов отсоса, равной Р,б-0, ,. то блокирующий орган не срабатывает (т.е. ключ 18 находится в разомкнутс состоянии). Поскольку тормозной сигнгш

на втором входе реагирующего органа 11 отсутствует, то рабочий сигнал, сформированный на первом входе, приводит к срабатыванию реагирующего органа, к выдаче сигнала на отключение.

При к.з. в зоне действия защиты и наличии токов подпитки, направленных противоположно токам отсоса (фиг.1), сумма токов питающих и питаемых присоединений протекает через

0 первый разделительный трансфоЕ атор

:8 и подается затем через подключенный к его вторичной обмотке выпрямитель 9 на резистор 10. Выпрямительный сигнсш с резистора 10 поступает

s на первый вход реагирующего органа li. При этом положительные полуволны тока, равного сумме токов питаю|щих и питаемых присоединений, протекгиот через резистор 7 а-отрицательные полуволны.- через резистор 6, и

0 тормозной сигнгш на резисторе 4 не формируется. При превышении уставки срабатывания реагирующий орган выдает сигнал на отключение.

5

При к.з. В1не зо1;1ы .действия защиты (фиг.1 точка К|) возможно насыщение трансформатора 1 тока какого-либо питаемого присоединения. При этом, хотя в первичной сети сумма токов

0 питающих и питаемых присоединений равна нулю, во вторичной дифференциальной цепи имеется ток небаланса, обусловленный насыцением трансформа-тора 1 тока. Ток небсшанса протекает

5 через первый разделительный трансфоЕхлатор 8 и подается затем через выпрямитель 9 на резистор 10. Выпрямленный сигнал с резистора 10 поступает на первый вход реагирующего органа 11.

0 При этом положительные (отрицательные) полуволны сумкел токов питающих присоединений протекают через резистор 7 (6), а положительные (отрицательные) .полуволны суммы токов питаемых присоединений - через резис5тор б (7). Разность этих полуволн, пропорциональная току небаланса, формирует на. резисторе 4 тормозное направление. Напряжение, пропорциональ -. ное сумме токов питаемых присоедине0ний, выделяемое с помощью резисторов 13 и 14 и разделительных диодов 12, попадает на трансформатор 15.Выпрям|ленный сигнал с его вторичной обмотки подается на вход блокирующего ор5гана 17. Поскольку сумма токов питаемых присоединений при внешнем к.з. р. 1 больше, чем уставка блокирующего органа 17 0,9Ё Эиои i то последний срабатывает и замыкает ключ ,18. Тем самом на второй вход

О реагирующего органа подается тормозной сигнал с pie3HCTopa 4. При этом реагирующий орган 11 не срабатывает и ложная работа устройства защиты исключается.

5 Предлагаемое устройство может быт использовано для дифференциальной за щиты сетей переменного тока,особенно сетей, где наиболее вероятны дуговые Крроткив замыкан ия с отсоса, которые.не выявляет известное устройство. Однако предлагаемое устройство имеет ограниченную область применения, так как при внешнем к.з. на одном из питающих присоединений, если только оно не одно, сопровождается, насьвцением трансформатора тока ка. кого-либо из питающих присоединений возможна ложная работа защиты вследствие отсутствия торможения. Формула изобретения Устройство для дифференциальной токовой зашиты шин, имекших питающие и питаемые присоединения, содержащее трансформаторы тока каждого из присоединений, первые зажимы которых соединены между собой и с концом первичной обмотки первого разделительного трансформатора, вторые зажи мы трансформаторов тока питающих и питаемых присоединений подключены ко входам coo qBeTCTBe.HHO первого и второго многофазных мостов, минусовый зажим первого многофазного моста соединен с первыми зажимами тормозного и первого уравнительного резисторов, плюсовый зажим первого многофазного моста соединен с первым зажи мом второго уравнительного резистора .и вторыми зажимами тормозного и рабо чего резисторов, вторые зажимы первого и второго уравнительных резисто ров подключены соответственно к катоду первого и катоду второго уравнительных диодов, анод первого и катод второго уравнительных диодов, сое динены между собой и с началом первичной обмотки первого разделительного трансформатора, ко вторичной обмотке которого подключены входы первого однофазного моста, к выходам Которого подсоединён рабочий резистор, к первому зажиму которого подключен первый зажим первого реагирующего органа, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности , дополнительно снабжено двумя балластными резисторами, двуйя разДелительными диодами, вторым разделительным трансформатором, вторьом однофазным выпрямительным мостом, вторым реагирующим органом и управляемым ключом, причем минусовый зажим второго многофазного моста соединен с первым зажимом первого балластного резистора и катодом первого раздели-: тельного диода, анод которого подключен к минусовому зажиму первого многофазного моста и к первому зажиму управляемого ключа, второй зажим которого подключен ко второму зажиму первого реагирующего органа, плюсовый зажим второго многофазного моста соединен с первым зажимом второго балластного резистора и с анодом второго разделительного диода, катод которого соединен с плюсовым зажимом первого многофазного моста и с- третьим зажимом первого реагирующего органа, вторые зажимы балластных резисторов соединены между собой и с началом первичной обмотки второго разделительного трансформатора, ко вторичной обмотке которого подключены входы второго однофазного моста, к выходам которого подключены второй реагирующий орган, выход которого соединен с управляющим вхйдом управляемого ключа, концы первичных обмоток разделительных трансформаторов соединены между собой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Виленко Э.К. Полупериодное дифференциальное реле защиты шин. Электрохозяйство за рубежом,1975, 2.Авторское свидетельство СССР 505074, кл. Н 02 Н 3/28, 1976 (прототип)..