Реле дифференциальной защиты трансформатора Советский патент 1981 года по МПК H02H3/28 

(54) РЕЛЕ. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРА

Предлагаемое изобретение относится к релейной защите электрических систем и может применяться для защиты трансформаторов. Известно реле дифферейциальной защиты трансформаторов 1, содержа щее рабочую цепь процентного торможения, цепь дополнительного торможения от 2-й и 5-й гармоник тока, а также релейный формирователь .прямоугольных импульсов и интегратор, выполненные на операционных усилителях. Основным недостатком указанного реле является замедление в переходных режимах коротких замыканий в за щищаемой зоне, сопровождающихся насыщением трансформатора тока. Известна также полупроводникова .дифференциальная защита трансформа торов, выпускаемая в СССР 2. Замедление в переходных режимах как реле 1, так и защиты, выпуск мой в СССР, вызвано появлением в указанных режимах 2-й гармоники. во вторичном токе трансформаторов тока. Защита, выпускаемая в СССР, является более быстродействующей, так как торможение 2-й гармоники у этой защиты играет вспомогательную роль и имеет ограничение на опре- деленном уровне. Однако оно также имеет некоторое замедление в переходных режимах. Целью изобретения является повышение быстродействия дифференцигшьной защиты трансформаторов. Это достигается тем, что в реле дифференциальной згициты трансформатора, содержащем рабочую цепь, состоящую из трансреактора, выпрямительного моста, резистора, цепь процентнрго торможения, а также последовательно соединенные релейный формирователь прямоугольных импульсов и элемент выдержки на воэерат и соединенные последовательно элемент выдержки времени и выходной орган, введен второй ре.лейный формирователь прямоугольных импульсов, счетчик, два логйческий элемента И, два инвертора,-одновибратор и дифференцирующий элемент, причем к выходу выпрямителя подключен второй релейный формирователь прямоугольных импульсов, выход которого подключен к первому входу счетчика, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого через первый инвертор подключен к

одному из входов второго элемента И, второй вход которого соединен с входом элемента выдержки на возврат а выход - с входом элемента выдержки времени, причем выход второго релейного формирователя прямоугольных импульсовподключен к входу одновибратора, выход которого подключен к второму входу первого элемента И и к входу второго инвертора, который через дифференцирующий элемент подключен к второму входу счетчика.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого реле; на фиг. 2 и 3 временные диаграммы, поясняющие работу реле.

На схемах: 1 - трансреактор; 2 выпрямительный мост; 3 - резистор;

4- цепь процентного торможения;

5- первый релейный формирователь прямоугольных импульсов; 6 - элемен выдержки времени на возврат; 7 элемент выдержки времени; 8 - выходной орган; 9 - второй релейный формирователь прямоугольных импульсов; 10 - счетчик; 11 - одновибратор; 12 - первый логический элемент И; 13 - первый инвертор; 14 второй логический элемент И; 15 дифференцирующий элемент; 16 - второй инвертор.

В нормальном режиме (реле находится в статическом состоянии) по первичной обмотке трансреактора 1 протекает весьма малый ток небаланса, поэтому сигнал на выходах релейных формирователей 5 и 9, а также элемента 6 выдержки времени на возврат, счетчика 10, одновибратора 11 равен О. На выходе инвертора 13 сигнал равен , а на выходе элемента 7 выдержки времени и выходного органа 8 равен О.

Предлагаемое реле работает следующим образом.

При периодических бросках намагничивающего тока на выходе выпрямительного моста 2 возникает напряжение, которое в течение периода промышленной частоты Т содержит три импульса (фиг. 2), соответственно на выходах формирователей 5 и 9 появляются в течение периода три прямоугольных импульса. Наибольшая в течение периода Т пауза ty, имее длительность порядка 2,5-3 мс (при периоде Т, равном 20 мс).

Поскольку уставка элемента б выдержки времени на возврат.составляе обычно 4,5-5 мс, то на его выходе появляется непрерывный сигнал. На выходе одновибратора 11 сигнал появляется одновременно с появлением первого импульса на его входе. Длительность этого сигнала принимаеся равной примерно 16 мс. Счетчик 10 выполняется -таким образом, чтобы

на его выходе сигнал появлялся только в том случае, когда на вход приходят три импульса, в данном режиме это условие выполняется и на выходе счетчика 10 и первого логического элемента И 12 появляется сигнал. Сброс счетчика 10 в нулевое состояние производится от заднего фронта, выходного импульса одновибратора 11 (через инвертор 16 и дифференцирующ элемент 15), поэтому в каждом периоде Т счет импульсов производится с нуля. При появлении импульса на выходе первого логического элемента И 12 появляется пауза на выходах первого инвертора 13 и второго логического элемента И 14. Поскольку уставка элемента 7 выдержки принимается несколько больше периода Т, то этот элемент не срабатывает. Соответственно не срабатывает и выходной орган 8. Приведенная на фиг. 2 формула кривой периодическог броска намагничивающего тока характерна для наибольших величин бросков. При уменьшении бросков уменьшается ширина оснований импульсов тока, а длительность t j увеличивается. При ty 6 мс возникает разрыв между положительной и отрицательной полуволнами периодического тока, а напряжение на выходе выпрямительного моста будет содержать четыре импульса. При этом импульсы на выходе счетчика 10 исчезают, однако элемент 7 выдержки времени и выходной орган В не срабатывают, так как в выходном сигнале элемента 6 появляются паузы.

На фиг. 2 для упрощения временны диаграмм уровни, на которых формируются импульсы формирователями 5 и 9, показаны одинаковыми.Однако это не является обязательным, так как важно лишь обеспечить, чтобы сигнал на выходе счетчика 10 исчезал не раньше, чем t станет больше 5 мс.

При коротком замыкании в защищаемой зоне и большой кратности тока происходит насыщение высоковольтных трансформаторов тока в переходном режиме. При этом форма кривой вторичного тока 12 и напряжения на выходе выпрямительного моста 2 имеют вид, показанный на фиг.3. Поскольку вход первого релейного формирователя 5 включен на разность рабочего тока и тока с выхода цепи процентного торможения, то уровень формирования у него (показан пунктирной линией 5) гораздо выше, чем у второго релейного формирователя 9, включенного по схеме без торможения. При этом в течение периода на выходе первого формирователя 5 появляются три импульса, а на выходе второго формирователя 9 - два импульса. Поскольку длительность наибольшей паузы в течение периода t KI на выходе формирователя 5 меньше 5 мс, то на выходе элемента б выдержки времени на возврат появляетс непрерывный сигнал. На выходе счетчика 10 сигнал не возникает, так как на его вход в течение периода поступают два «мпул |Са. Соответственно сигнал на выходе первого элемента И 12 остается равным О , а на выходе первого инве тора 13 равным Ч. Элемент 7 выдержки времени и выходной орган 8 срабатывают через время, примерно равное периоду промышленной частоты (время отсчитывается от момента появления сигнала на выходе элемен та б) . Таким образом, как в устано вившемся, так и в переходных режимах короткого замыкания в защищаемой зоне предлагаемое реле имеет время срабатывания, равное периоду промышленной частоты. Логический и функциональные эле менты, входящие в схему реле, целе сообразно выполнять на базе интегральных микросхем. Повышение быстродействия защиты позволит снизить ущерб от аварий в трансформаторах. Формула изобретения Реле дифференциальной защиты трансформатора, содержащее рабочую цепь, состоящую из трансреактора, выпрямительного моста, резистора, цепь процентного торможения, а так последовательно соединенные релей/ /

7J ный формирователь прямоугольных импульсов и элемент выдержки на возврат и соединенные последовательно элемент выдержки времени и выходной орган, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены второй релейный формирователь прямоугольных импульсов, счетчик, два логи- ческих элемента И, два инвертора, одновибратор и дифферентхирующий элемент, причем к выходу выпрямителя подключен второй релейный формирователь прямоугольных импульсов, выход которого подключен к первому входу счетчика, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого через первый инвертор подключен к одному Из входов второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом Элемента выдержки на возврат, а выход - с входом элемента выдержки времени, при этом выход второго релейного формирователя прямоугольных импульсов подключен к входу одновибратора, выход которого подключен к второму входу первого элемента И и к входу второго инвертора, который через дифференцирующий элемент подключен к второму входу счетчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Transformer o(ifferentia6. гебау type KADSE, CataCogue RK62-10E, Edition 3, August 1977 2,Part 1, фирма ASEA, Швеция. 2.Дифференциальная защита трансформаторов и автотрансформаторов. Электричество, № 2, 1975, с.1-9.

Sp

s,s

S

ff

W.12 13

i

7,8

fej

/ /

t

f

A3

/

I If I

1/