Устройство для дифференциальной защиты трансформатора Советский патент 1982 года по МПК H02H7/04 H02H3/28 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРА

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной .защите электрических систем, и может применяться для защиты трансформаторов.

Известно устройство дифференциальной защиты трансформатора в трехфазном исполнении, каждая фаза которого содержит рабочую цепь, цепь процентного торможения, цепь дополнительного торможения от 2-й и гармоник тока, а также формирователь прямоугольных импульсов и интегратор, выполненные на операционных усилителях. Общими для трех фаз является схема ИЛИ на операционном усилителе и выходное реле ij.

Недостатком устройства является замедление в переходных режимах коротких замыканий в защищаемой зоне, сопровождающихся насыщением защитных трансформаторов тока.

Наиболее близким к предлагаемому является трехфазное ди(рференциальное устройство защиты, которое содержит

в каждой 0ti3e трансреактор, выпрямительный мост, релейный формировз тель прямоугольных импульсов, инвертор, селектор длительности импульсов и ограничитель длительности импульсов. Общими для трех фаз являются два элемента ИЛИ, два элемента запоминания сигнала, элемент выдержки времени, элемент ЗАПРЕТ и выходной орган .

Указанное реле в переходных режимах коротких замыканий в защищаемой зоне имеет значительно меньшее время срабатывания, чем устройство Li.

Недостатками трехфазного дифференциального реле защиты являются сложность схемы, а также возможность блокирования реле, когда по одной из фаз протекает ток, несколько меньший тока срабатывания реле.

Цель изобретения - упрощение и повышение надежности Функционирования устройства дифференциальной защиты трансформатора.

3

Ъставленная цель достигается тем, что в устройстве дифференциальной защиты трансформатора, содержащем в каждой фазе рабочую цепь из трансреактора, выпрямительного моета и резистора, цепь процентного торможения, релейный формирователь прямоугольных импульсов, а также общие для трех фаз последовательно соединенные элемент ИЛИ, орган запоминания сигнала и выходной орган, в каждой фазе между выходом релейного формирователя прямоугольных импульсов и одним из входов элемента ИЛИ включен элемент И, причем между выходом релейного формирователя прямоугольных импульсов и другим входом элемента И включены последовательно соединенные вновь введенные одновибратор, инвертор и ограничитель длительности импульсов.

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

Каждая фаза реле содержит трансреактор 1, вторичная обмотка которого подключена ко входу выпрямительного моста 2. Выход выпрямительного моста 2 через резистор 3 соединен с выходом цепи 4 процентного торможения и входом релейного формирователя 5 прямоугольных импульсов. Выход релейного формирователя 5 прямоугольных импульсов соединен с входами логического элемента И 6 и одновибратора 7. Выход одновибратора 7 соединен с входом инвертора 8, выход которого соединен с входом ограничителя 9 длительности импульсов. Выход ограничителя 9 длительности импульсов соединен со вторым входом элемента И 6. Выходы элементов И 6 соединены с тремя входами общего для всех фаз элемента ИЛИ 10 выход которого соединен со входом органа 11 запоминания сигнала. Выход органа 11 запоминания сигнала соединен с выходным органом 12.

В нормальном режиме (реле находит ся в статическом состоянии) по первичным обмоткам трансреакторов 1 протекают весьма малые токи небаланса, поэтому на выходах релейных формирователей 5 сигнал равен 0. При этом на выходах одновибраторов 7 сигнал также равен О, а на выходах инверторов 8 сигнал равен 1. На вы704

ходах ограничителей 9 длительности, логических элементов И 6 и opiлна 11 запоминания сигнал равен 0.

Устройство работает следующим образом .

При включении трансформатора на холостой ход по первичным обмоткам трансреакторов 1 протекают переходные токи включения (так называемые броски намагничивающего тока трансформатора) . Характерной особенностью формы кривой таких токов являются бестоковые паузы, которые возникают в конце периода промышленной частоты Т. Наименьшую длительность указанные паузы имеют при периодическом броске намагничивающего тока (фиг.2) При этом напряжение на выходе выпрямительного моста 2 на определенном уровне замера (обозначен на фиг.2 пунктирной линией), также имеет ..наибольшую паузу в конце периода Т. Соответственно этом}, на выходе оелейного формирователя 5 в конце периода Т возникает пауза tp. Сигнал на выходе одновибратора 7 возникает одновременно с появлением сигнала на выходе релейного формирователя 5, а исчезает через заданное время. Это время выбирается таким образом, чтобы исчезновение сигнала на выходе одновибратора происходило несколько позже наступления паузы t. С учетом этого длительность сигнала на выходе одновибратора выбирается равной примерно 16,5 мс (при периоде Т равном 20 мс).

На выходе инвертора 8 импульсы появляются в промежутке времени, соответствующем паузам в сигнале на выходе одновибратора J. Длительность этих импульсов ограничивается на уровне, равном примерно 2,5 мс, ограничителем 9 длительности. 1ри этом импульс на выходе одновибратора находится внутри промежутка времени t, и сигнал на выходе логического элемента И равен 0. По двум оставшимся фазам, например Б и С , при включении трансформатора на холостой ход обычно протекают однополярные броски намагничивающего тока. Предложенная схема при этом работает аналогичным образом, и сигнал на выходах логических элементов И остается равным О. При этом равен О сигнал на выходе органа 11 запоминания, и выходной ган 12 не срабатывает При коротком замыкании в защищав мой зоне первичный j , и вторичный i ток защитного трансформатора тока в переходном режиме имеют вид, показанный на фиг,2, Из-за насыщения трансформатора тока в переходно режиме его вторичный ток имеет искаженную форму кривой. При этом напряжение на выходе выпрямительного моста 2 на заданном уровне замера, показанном пунктирной линией, имеет паузу значительной величины. Соответственно, на выходе релейного 5 возникает в течение формирователя t,, причем эта пауза периода пауза заканчивается не в конце периода, а раньше. При этом в конце периода на выходе релейного формирователя возникают импульс и пауза небольшои длительности, В момент времени, когда указанный импульс присутствует на одном из входов логического элемента И и одновременно с сигналом на выходе одновибратора 1, на выходе логического элемента И 6 .появляется сигнал, который запомина ется органом 11 запоминания, и выходной орган 12 срабатывает. Срабатывание выходного органа происходит при появлении тока короткого замыкания в любой из фаз реле. Логические и функциональные элементы, входящие в схему реле, целесообразно выполнить на базе интегральных микросхем. Упрощение схемы устройства и повышение надежности его функционир вания приводит к снижению затрат на изготовление и эксплуатацию. Устрой ство срабатывает за 16-18 мс при всех видах коротких замыканий защищаемого силового трансформатора. Время срабатывания не возрастает при сильных искажениях формы вторич 0« иого тока трансформаторов тока, вы званных апериодической слагающей первичного тока. Тем самым, уменьшается ущерб, вызванный разрушением защищаемого объекта при внутреннем коротком замыкании, снижаются затраты на ремонт. Уменьшается время ремонта и потери из-за простоя оборудования. Повышает устойчивость работы энергосистемы. Формула изобретения Устройство для дифференциальной защиты трансформатора, содержащее в каждой фазе рабочую цепь из трансреактора, выпрямительного моста и резистора, цепь процентного торможения, релейный формирователь прямоугольных импульсов, а также общие для трех фаз последовательно соединенные элемент ИЛИ, орган запоминания сигнала и выходной орган, о т личающееся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности функционирования, в каждой фазе между выходом релейного формирователя прямоугольных импульсов и одним из входов элемента ИЛИ включен элемент И, причем между выходом релейного формирователя прямоугольных импульсов и другим входом элемента И включены последовательно соединенные вновь введенные одновибратор, инвертор и ограничитель длительности импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экс 1ертизе 1.2 ADSE, выпускаемое фирмой ASEA (Швеция). Transformer differential reby , RADSE Catalogus ШС-62-1СЖ. Edition 3, August, 1977, Tile R Part 1 фирма ASEA, Швеция. 2. Авторское свидетельство СССР №278827, кл. Н 02 Н 7/0, 1970.

фиг.г

«

FJ Fn r-n-pl Fn