Устройство для трехфазной дифференциальной защиты трансформатора

 

Сущность изобретения: известные ДЗ- трансформаторы имеют замедление срабатывания из-за наличия в их составе фильтра второй гармоники, применяемого для отстройки от броска намагничивающего тока (БИТ), возникающего при включении защищаемого трансформатора под напряжение. Для устранения указанной задержки срабатывания при сохранении способности отстройки от БНТ в данном устройстве для дифференциальной защиты дополнительно введены второй компаратор, расширитель импульсов и элемент И, причем второй вход И подключен к выходу первого элемента выдержки времени, а выход элемента И подключен к второму входу ИЛИ соседней фазы . Чувствительность устройства для дифференциальной защиты составляет 0,1 1Н. Время срабатывания 20-30 мс. 4 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 02 Н 7/045

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4886640/07 (22) 28.11.90 (46) 15.11.92. Бюл. O 42 (71) Чувашский государственный университет им. И.Н.Ульянова и Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт релестроения (72) А.М.Дмитренко. В.B.Ñàïoãîâ и В.И.Ва-. синеж (56) Дмитриенко А.М. Дифференциальная защита трансформаторов и автотрансфор.маторов.- Злектричество, 1975, N 2, с. 1-9.

Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 319021, кл. Н 02 Н 3/40, 1969. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕХФАЗНОЙ

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ

ТРАН СФОРМАТОРА

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите энергосистем и может применяться для защиты силовых трансформаторов со схемой соединения обмоток звезда-треугольник.

Известна дифференциальная защита трансформаторов и автотрансформаторов, содержащая в каждой фазе рабочую цепь, первую и вторую цепи торможения и реагирующий орган, состоящий из последовательно соединенных . релейного формирователя, первого инвертора, первого элемента выдержки времени, второго инвертора и второго элемента выдержки времени,,5U,, 1775788 А1 (57) Сущность изобретения: известные ДЗтрансформаторы имеют замедление срабатывания из-за наличия в их составе фильтра второй гармоники, применяемого для отстройки от броска намагничивающего тока (БНТ), возникающего при включении защищаемого трансформатора под напряжение, Для устранения указанной задержки срабатывания при сохранении способности отстройки от 6НТ в данном устройстве для дифференциальной защиты дополнительно введены второй компаратор, расширитель импульсов и элемент И, причем второй вход

И подключен к выходу первого элемента выдержки времени, а выход элемента И подключен к второму входу ИЛИ соседней фазы. Чувствительность устройства для дифференциальной защиты составляет 0,1 н. Время срабатывания 20 — ЗО мс. 4 ил., В указанном устройстве отстройка от периодического броска намагничивающего тока (БНТ), ао никающего при включении защищаемого трансформатора под напряжение, выполняется с помощью торможения от тока второй гармоники дифференциального тока. Ток второй гармоники выделяется с помощью пассивного фильтра, входящего в состав первой цепи торможения.

Применяемый в указанном устройстве способ отстройки от периодического БНТ. позволяет надежно отличать режим БНТ от остальных режимов работы защищаемого трансформатора и исключать ложные срабатывания защиты. Недостатком этого спосо1775788

10

30

55 ба является некоторое замедление действия защиты иэ-за возникновения второй гармоники в переходном режиме короткого замыкания (КЗ) в защищаемой зоне, Известно также трехфазное дифференциальное реле, содержащее в каждой фазе рабочую цепь, релейный формирователь, первый и второй инверторы, орган выдержки времени, орган запоминания сигнала на определенное время, выходной орган, тормозную цепь, первый и второй ограничители длительности импульсов и логический элемент ИЛИ. Первый ограничитель длительности импульсов включен между формирователем импульсов и йервым инвертором, Выходы органов выдержки времени всех трех фаз соединены в треугольник через вторые ограничители длительности.

Указанное реле не срабатывает при включении защищаемого трансформатора под напряжение и протекании в одной из фаз периодического БНТ. К его недостаткам относится низкая надежность функционирования при несимметричных К3 в защищаемой зоне сопровождающихся протеканием в различных фазах токов с разной амплитудой, В том случае, когда ток в одной из фаз недостаточен для срабатывания реле в этой фазе, но вызывает появление импульсов на выходе релейного формирователя этой фазы, это приведет к блокированию соседней фазы реле, хотя ток на входе ее может быть достаточным для срабатывания. Таким образом, в определенных режимах может произойти отказ в функционировании указанного реле

Целью изобретения является повышение надежности функционирования устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в каждой фазе устройства, содержащего блок формирования дифференциального тока, к выходу которого подключена цепь, состоящая из включенных последовательно двухполупериодного выпрямителя, первого компаратора, nepaoro инвертора, первого элемента выдержки времени, элемента

ИЛИ, второго инвертора и второго элемента выдержки времени дополнительно введена цепь, состоящая из последовательно соединенных второго компаратора; расширителя импульсов и элемента И.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2, 3. 4- диаграммы работы.

Устройство для дифференциальной защиты трансформатора содержит в каждой фазе соединенные последовательно блок формирования дифференциального тока 1, двухполупериодный выпрямитель 2, первый компаратор 3, первый инвертор 4, первый элемент выдержки времени 5, элемент ИЛИ

6, второй инвертор 7, второй элемент выдержки времени 8, а также цепь из соединенных последовательно второго компаратора

9, расширителя импульсов 10 и элемента И

11, причем входы первого 3 и второго 9 компараторов соединены параллельно, второй вход элемента И 11 подключен к выходу первого элемента выдержки времени 5, а выход элемента И 11 подключен ко второму входу элемента ИЛИ 6 соседней фазы.

Блок формирования дифференциального тока 1 осуществляет суммирование мгновенных значений токов ТТ разных плеч защиты в одной фазе.

Устройство для дифференциальной защиты работает следующим образом. В нормальном режиме выполняется баланс токов со стороны высшего и низшего напряжений защищаемого трансформатора, поэтому дифференциальный ток на выходе блока формирований дифференциального тока 1 имеет незначительную величину, Ток на выходе двухполупериодного выпрямителя 2 недостаточен для срабатывания компараторов 3 и 9, поэтому на их выходах присутствует нулевой сигнал. Такой же сигнал имеется и на выходе расширителя импульсов 10, что обуславливает сигнал 0 на выходе элемента И 11. Таким образом, в нормальном режиме фазы защиты не оказывает влияния друг на друга. Так как на выходе первого инвертора 4 присутствует сигнал

О, то на его выходе, а также на выходах первого элемента выдержки времени 5 и И элемента ИЛИ 6 присутствует сигнал I. Ha выходах второго инвертора 7 и второго элемента выдержки времени 8 имеется сигнал

О. Устройство защиты не срабатывает.

При включении защищаемого трансформатора под напряжение начинается переходный процесс, сопровождающийся протеканием БНТ со стороны высшего напряжения, Как видно из фиг,2 токи в двух фазах (А и В), содержащих апериодическую составляющую, имеют сходную форму кривой и отличаются лишь полярностью, Ток е третьей фазе (С), назовем ее особой, не содержит апериодической составляющей. Ток в особой фазе С кроме отсутствия апериодической составляющей имеет и другие существенные отличия. от токов в остальных фазах, Bo — первых, его амплитуда в 1,5 — 2 раза меньше амплитуд токов в других фазах, во-вторых, бестоковые паузы в токе особой фазы меньше, чем в токах других фаз и их длительность может достигать максимум 4

1775788

10

20

40

55 мс, тогда как в других фазах их длительность может быть 6 — 7 мс. Временные диаграммы работы фазы В, в режиме БНТ приведены на фиг.3,а, а диаграммы работы особой фазы С в том же режиме — на фиг,3б.

В фазе В под действием выходного сигнала двухполупериодного выпрямителя 2 оба компаратора 3 и 9 периодически срабатывают и на их выходах появятся сигналы I.

Порог срабатывания второго компаратора 9 выбирается больше порога срабатывания первого компаратора 3 примерно в 1,5 раза, поэтому срабатывать он будет несколько позже, чем первый и ширина импульсов на его выходе будет несколько меньше. Расширитель импульсов 10 увеличивает длительность импульсов, поступающих на его вход на время около 20 мс, поэтому на его выходебудет непреоывный сигнал i, который разрешает передачу блокирующих импульсов через элемент И 11 на второй вход элемента

ИЛИ 6 соседней фазы С. На выходе первого инвертора 4 во время пауз в сигнале на выходе первого компаратора 3 появляются импульсы. Первый элемент времени 5 имеет выдержку 5 мс, поэтому íà его выходе появляются короткие импульсы. Если на втором входе элемента ИЛИ 6 присутствует сигнал

О, то импульсы с выхода первого элемента выдержки времени 5 без изменения передаются на вход второго инвертора 7, на выходе которого появл:.ются импульсы с частотой следования 50 Гц, т.е. с периодом следования 20 мс. Второй элемент выдержки времени 8 имеет выдержку на срабатывание более 20 мс. поэтому в этом режиме сигнал на его выходе равен О.

Рассмотрим работу устройства в особой фазе С при БНТ. Основное отличие от работы устройства в фазе В заключается в том, что длительность большей паузы на выходах компараторов 3 и 9 меньше 5 мс. Поэтому на выходе первого элемента выдержки времени 5 появляется сигнал О. Однако на выходе элемента ИЛИ 6 данной фазы имеются короткие импульсы, которые поступают с выхода элемента ИЛИ 11 фазы В, Далее эти импульсы инвертируются вторым инвертором 7 и в виде последовательности импульсов с периодом следования 20 мс подаются на вход второго элемента выдержки времени 8, который не срабатывает. В режиме БНТ ни одна из фаз устройства не сработает.

При затухании БНТ амплитуды токов во всех фазах уменьшаются, а длительность пауз на выходах компараторов 3 и 9 всех фаз увеличивается. Начальная амплитуда тока в фазах А и В больше, чем в особой фазе

С, поэтому к моменту времени, когда перестает срабатывать второй компаратор 9 в фазе В, т.е, будет снята блокировка с особой фазы С, длительность пауз на выходе первого компаратора 3 фазы С будет превышать

5 мс и эта фаза устройства не сработает.

Потенциальные диаграммы работы одной фазы дифференциальной защиты при коротком замыкании (КЗ) в зоне приведены на фиг.4. Рассматриваемый случай. когда в токе К3 данной фазы присутствует апериодическая составляющая. При этом дифференциальный ток будет практически повторять форму тока КЗ. Под действием выпрямленного сигнала с выхода двухполупериодного выпрямителя 2 будут периодически срабатывать первый и второй компараторы, на выходах которых появятся импульсы с частотой следования 100 Гц.

Длительность импульсов на выходе пЕрвого компаратора составляет 2 — 3 мс, т.е. не и ревышает значения выдержки времени элемента времени 5, поэтому сигнал на выходе последнего становится равным О. С выхода инвертора 7 сигнал 1 подается на вход второго элемента времени 8, который срабатывает спустя время, большее 20 мс.

Импульсы на выходе второго компаратора 9 вызывает появление постоянного сигнала I на выходе расширителя импульсов 10, что разрешает прохождение блокирующих импульсов через логический элемент И 11, но т.к. на втором входе этого элемента в данном режиме имеется сигнал О, то и на выходе элемента И 11 также будет сигнал О, т.е. в режиме K3 s зоне защиты отдельные фазы реле будут работать независимо друг от друга.

Минимальный ток срабатывания устройства для дифференциальной защиты может достигать 50ф, номинального тока защищаемого трансформатора, время срабатывания в зависимости от фазы возникновения КЗ 20-30 мс.

Формула изобретения

Устройство для трехфазной дифференциальной защиты трансформатора, содержащее в каждой фазе блок формирования дифференциального тока, к выходу которого подключена цепь, состоящая из включенных последовательно двухполупериодного выпрямителя, первого компаратора, первого инвертора, первого элемента выдержки времени, элемента ИЛИ, второго инвертора и второго элемента выдержки времени, о т- . л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности функционирования, в каждую фазу дополнительно введена цепь, состоящая из последовательно соединенных второго компаратора, расширителя импульсов и элемента И, причем вход

1775788 компаратора подключен к входу первого, компаратора. второй вход элемента И подключен к выходу первого элемента выдержки времени, а выход элемента И своей фазы подключен к второму входу двухвходового элемента ИЛИ соседней фазы.

1775788

di

Рис. У

Составитель А.Дмитриенко

Техред М.Моргентал Корректор Н.Тупица

Редактор

Заказ 4038 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101