Устройство для токовой защиты шин Советский патент 1981 года по МПК H02H3/28 H02H7/22 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКОВОЙ ЗАЩТЫ ШН

Изобретение относится к релейной защите элементов электрических систем и систем электроснабжения и может быть использовано, например, в качестве быстрюдействующей защлты сборных шин 3-20 кВ и резервной завдты отходящих присоединеиий. Известны защиты сборных пган выполненные в виде токовых и дистанционных защит, устанавливаемых на питаящем присоединении П1« Недостатком данного устройства является отключение к.з. на шинах с большой выде ржкой времени. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для токовой защиты шин, обеспечивающее отключение к.з. на шинах без выдержки времени Устройство состоит из подключен ных к трансформаторам тока присоеди нений преобразователей тока в напряжение, выпрямителей, входы котор подключены к выходам преобразовател регулирующего элемента напряжения двух токовых элементов. Первый токовый элемент подключен между одним из выходов выпрямителя питающего присоединения и одним из входов реагирукяцего элемента напряжения. Второй токовой элемент подключен между тем же входом реагирующего элемента напряжения и общей точкой выпрямителей отходящих присоединений. Второй вход реагирующего элемента напряжения подключен ко второй точке объединения выходов выпрямителей отходящих присоединений и второго выхода выпрямителя питающего присоединения, ходы второго токового элемента через логический элемент НЕ, а выходы первого токового элемента и реагирующего элемента напряжения непосредственно через последовательно соединенные первый логический элемент И и логический элемент ИЛИ подключены к выходному элементу. Вь1ход реагирующего, элемента напряжения через элемент времени и выходы ВТОРОГО токового элемента непосредственно через последовательно соединенные второй логический элемент И и упомянутый логический элемент ИЛИ та же подключены к выходному элементу Недостатком указанного устройства является возможность его излишнего срабатывания и отключения систв 1ш при внешних к.3, на отходящих присое динениях, сопровожданздихся значятель HbJMH погрешностями установлейнюс на них трансформаторов тока. Это видно при сопоставлении областей срабатьша ния устройства эавйвты к odaactefi, воздейству1еИ(ик fita устрдйс о величин UfinY и max (Ц}гх| установки, где и рмт напряжение ва выходе ареобразова теля питаощего прнсоедийемия) max (Цу максгшальное йз n npaxetioA на выхода яреобразовачййай отхадлйих присоединенийНа фиг. I по сазайы1 1 область напряжений в но ШяьШк р&бд- шк рё жимах; 2 - o&st&Q-tb на1фяже{тй в ръ жнме самозапуской дйёКГ)Одгйга1еядЙ нагрузкиj 3 ч ласГь йшхрвжений и внешния KopofiofX да д11Шй8як на otKoдящих присоедйвеигйвх 4 о бласть напряжений к«$« на Шнах. Область 3 йосЙРроеаа с norpeiuHocTH fipmu fCtptt&fo toKe a область 4 с учетом st stwif oro иагонение со{фо1 йвПешй смстёш и сопротивления На1р эки. Дпя обесйз еш правия&но1ч фуякцион1фования устройства аащуы шкя его область срабаткюа1Шя дояяма охватывать область 4 и лежать вне Областей 1-3. Устройство daasHTbt, принятое в качеепэе иэвестного в соответствие со сГруктурной схемой имеет область сраба-гавания, определяемую неравенствамиV V vtr mctx(Y где и I коэффициенты трансфор мации Трансформаторов тока, соответственно питающего н i -того о ходящего присоединени l ni OTX-; коэффициенты передачи преобразователей тока в напряжение соответственно питакщего и i-того отходящего при соединений, равные от ношению напряжения на выходе к току на входе, и представляет собой область, ограниченную ломаной линией на фиг. 1. Из фиг. 1 видно, что при значительньк погрешностях трансформаторов тока отходящих присоединений область напряжений при внешних к.з, 3 смещается влево и может оказаться в области срабатывания устройства защиты, что приведет к излишнему отключению сборных шин. Учитывая, что на отходящих присоединениях устанавливаются, как правило, маломощные трансформатозры тока, именидие при к.з. большие по1грешности излишние отключения шин весьма вероятны. Цель изобретения - повышение устойчивости несрабатывания устройства защиты при внешних к.з. на отходящих присоединениях, сопровождающихся болыаими погрешностями установленных на них трансформаторов тока. Поставленнай цель достигается тем, что в устройстве для токовой защиты шнй, содержащем подключенные к трансформаторам тока присоединений, преобразователи тока в напряжение, выходы которых подключены на входы выпрямителей, первый реагирукящ1й элемент, выход которого через послед эвательно соединенны е логический элемент И и логический элемент ИШ подк4Вочен к выходному элементу, второй реагйруют й элемент, выход которого соединен со вторым входом логического элемента И, третий реагируш 1й элемент, выход которого подключен к входу логического элемента НБ, выход которого соединен с третьим входом логического элемента И, и элемент времени, выход которого подключен ко второму входу логического элемента ИШ, изменены коммутац1ш нехщуэлементамн. Выходы шрямителя, установленного в цепи трансформатора пнтакнцего присоедииення, соедннены с входами первого реагирующего элемента и первой парой входов второго реагирующего элемента а объединенные выходы выпрямителей, установленных в цепях трансформаторов тока отходящих присоединений, подключены на вторую пару входов второго реагирующего элемента и входы третьего реагирующего элемента, выход которого подключен ко входу элемента времени. Для предлагаемого изобретения об ласть срабатывания определяется неравенствамиК„ . - J-.. тг- ) ШГ пит Г1 v.r.:i « 4otx 7 где - напряжение срабатьшания п вого реагирующего элемент - напряжение срабатывания третьего реагирукядего эле мента. Она представляет собой область ограниченную ломаной линией И (фиг. Из сопоставления областей срабатывамнй устройства защиты,принятого в качестве известного и предлагаемо го изобретения видно, что граничная ЛИНИЯ 11 удалена от области 4 значительно дальше, чем линия I, Позтсйяу предлагаемое устройство обладает большей УСТОЙЧ1ШОСТЫО несрабатываиий при внешних к.з. на отходящих присоединениях, сопровояздакш хся значительными noгpetaнocтя a{ их трйн форматоров тока. На фир. 2 представлена схема се ти и структурная схема устройства, где показашд следующие элементы эле .тричеекой сети: 1 - энергосистема , 2 - выключатель питакяцего присоединения, 3 - шины-, 4 - выключатели от ходящих присоединений; 5 - трансфор маторы тока; 6 - питающее присоединение) 7 - отходящее присоединение. Устройство для токовой защиты шин состоит из подключенных к трансформаторам тока присоединений преобразователей 8 тока в пропорциональное напряжение, выпрямителей 9, входы которых подключеШ) к выходам преобразователей 8. Выход выпрямителя 9, вход которого подключен к выходу преобразователя, установленного в цепи трансформатора тока питающего присоединения 6, соединен с входом первого реагирующего элемента 10 и первой парой входов второго реагирующего элемента 11. Выходы выпрямителей 9, выходы которых подключены к выходам преобразов телей, установленных в цепях трансформаторов тока отходящих присоединений 7, подключены параллельно на вход третьего реагирующего элемента: 12 и вторую пару входов второго pea 8 6 гирующего элемента. 11. Выходы третьего реагирующего элемента 12 через логический элемент НЕ iJ, а выходы первого и второго реагирухн их элементов соответственно 10 и И, непосредственно, подключены к входам логического элемента И 14, выход которого соединен с одним из входов логического элемента ИЛИ 15. Выход третьего реагирующего элемента 12 подключен к входу элемента времени 16, выход которого подключен к второму входу логического элемента ИШ 15, сигнал с выхода которого подается на выходной элемент 17. Устройство р отает следующим сЛразом. С выходов вшхрямителя 9 питаюцего присоединения 6 подается яапрсвкение на вход первого реагнруючего эле.мекта Ю и первую пару входов второго резгирукщего э шмента 1I« Выходы выпpя B1тeлeй 9 откодщих пуясоединений 7 odpaayter диодш максиселектор, поэтому йй вход третьего реагирующего элемеята ндкрвже ния 12 и вторую пару входов второ го реагируиздего элемента И по etcH наибольшее из напряженки на eiiQcoдах преобразователей 8, установленных в цепи трансформаторов тока 5 отходящих присоедашений 7. Бторьш реагнрукжим элементом И осуществляется сравнение напряженм } подведенных на перву и входов. &1гнал на выходе элемента I1 появляется в том случае, когда напряжение на т 1ходе выпря штеля 9 питаощего присоединения 6 больше наибольшего из напряжешь на выпрЯ14ителей 9 отходящнх нрисоедн неннй 7. На вьвсодах первого и третьего реагяру«зодах элементов 10 и 12 снгнал появляется в случае, еелн напряжение на их входах превышает напряжение срабатывают Шн к.з на шинах через трансформатор тока 5 питанщего прнсоедннения 6 протекает ток вовреждення, а через трансформаторы, тока 5 отходящих прнсоеданеняй 7 TOJCH нагрузки, значения которых значительно меньше тока к.з. При этом на выходах первого и второго реагирующих элементов 10 и 1 появляются сигналы. На выходе третьего реагирующего элемента 12 снгнап отсутствует, что соответству ет наличию сигнала на выходе элемента НЕ 13. Срабатывает логический элемент И 14 и через элемент ИЛИ 15 подается сигнал на выходной элемент 17, осуществляющий от1стаочение без вьщержки времени выключателей 2 питающего присоединения 6. При внешнем за1 шкании на отходящем присоеяинешда 7 через трансформаторы тока 5 питающего 6 и поврежденного отходящего 7 присоединений протекает один и тот же ток повреждения. При этом срабатывает третий реаг11р щий элемент 12 и через заданное время {февышаюцее максимаяьиуго въщерхку времени защит отходя присоединеяий 7, срабатывает элемент времени )6| сигнал с выхода которого через элемент }1ЛИ 1 зшзывает срабатывание выходного эп& неята 17л осуществляющего отключение дыключате я 2 хштшшцего 11ри соедине1шя 6. Таким образом, осудествляется резервирование отказов выключателей 4 н зяфгг отходящих присоединений 7, Может сработать первый реашру ющий элемент lO, рднако срабатывании третьего реагирующего элемента 12 исчезает сигнал на элемента НЕ 13 и элемент И )4 ае срабатывает. Коэфф1са ёнт тфеоб азоа ния преобразователя 8 штсвздего при соедине1шя б аыбирается тают об разом, чтобы пока трднсфоркаторы тока 5 поврежденных отходявцсс пр№соединеннй 7 работасвт без эвачитель ных погрешностей сигнал ва выходе второго реагирующего элементу t отсутствовал бы. Однако при значительных погреп ностях трансформатора тока 5 повреж денного отходящего л исоединеквя 7 ,напряжение на выходе преобразователя 8, подключенного к этому трансформатору тока, уменьшается н на вы де второго реагирукяцего элемента )) может появиться сигнал. Срабатывание третьего реагарующе го элемента напряжения 12 вызывает исчезновение сигнала на выходе элемента НЕ 13. Поэтому даже в случ появления сигналов на вьЬсодах перво и второго реагирующих элементов iO и I1 (при значительных погрешностях трансформаторов тока 5 отходящих пр соединений 7) сигнал на выходе эле88мента И 14 отсутствует и отключение выключателя 12 питающего присоединения 6 без вьщержки времени не осуществляется. Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет уменьпмть вероятность излишнего отключения сборных шин при внешних к.з. и повысить надежность электроснабжения потребителей, Формула изобретения Устройство для токовой защиты шин, содержащее подключенные к трансформаторам тока присоединений преобразователи тока в напряжение, выхода которых подключены на входы выпрямителей, первый реагирующий элемент, выход которого через последовательно соединеншле логический элемент И и логический элемент ИЛИ подключен к выходному элементу, второй реагирукда й элемент, выход которого соединен со вторым входом логического -элемента И, третий реагирукщий элемент выход которого подклаоцен к входу логического элемента HEf выход которого соединен с третьим вхедом логаческого элемента И« и элемент времени, выход которого подюгшчен ко второму входу логического элемента ШШ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повытеияя устойчивости несрабатьшания при внешних коротких замыканиях , выходы выпрямителя установленного в цепи трансформатора гока питающего приеоедияениа, сосвкииены со входами первого реагирушсего элемента и первой парой входов второго реагирующего элемента, а объединенные выходы выпр яуштелей, «тановлешшх в цепях трансформат(фов тока отходящих присоединений подключены на вторую пару входов вт(фого реагируищего элемента и входы третьего реагирующего элемента, выход которого подключен ко входу элемента времени. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Гельфанд Я.С. Релейная защита распределительных сетей. М., Энергия, 1975, с. 295-296. 2.Авторское свидетельство СССР , 597044, кл. Н 02 Н 7/28, Н 02 Н 3/26.