Устройство защиты от витковых коротких замыканий обмотки индукционного аппарата

 

Изобретение относится к релейной защите обмоток шунтирующих реакторов, трансформаторов, автотрансформаторов. Устройство защиты имеет один дифференциальный трансформатор тока на каждую фазу с двумя первичными обмотками. Каждая фаза последовательно включена в одну из двух параллельных ветвей защищаемой обмотки. Вторичная обмотка трансформатора тока подключена к реагирующему органу защиты реле. Первичные обмотки трансформатора тока выполнены слоевыми многовитковыми с одинаковым числом витков, включены друг относительно друга встречно и намотаны на магнитопровод трансформатора так, что их витки в слое чередуются между собой. При этом трансформатор тока в каждой фазе размещен вне индукционного аппарата и включен между выводами параллельных ветвей обмотки аппарата и заземлением. Технический результат заключается в повышении чувствительности и быстродействия. Устройство может быть использовано при замене релейной защиты без значительных затрат на уже находящихся в эксплуатации индукционных аппаратах. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите от витковых коротких замыканий обмоток шунтирующих реакторов с двумя параллельными ветвями в каждой фазе, применяемых в электропередачах переменного тока.

Известны типы релейной защиты, предусматриваемые на шунтирующих реакторах электропередач - продольная дифференциальная токовая защита, токовая защита нулевой последовательности с выдержкой времени и газовая защита /1/ и /2/.

Однако эти типы защиты не обеспечивают достаточной чувствительности и быстродействия при витковых замыканиях, которые являются одним из основных видов повреждений, вызывающих тяжелые последствия в реакторе.

Продольная дифференциальная токовая защита по принципу действия не реагирует на витковые замыкания, а токовая защита нулевой последовательности имеет большую выдержку времени до срабатывания, при которой существенно возрастает тяжесть и объем повреждений в реакторе, развивающихся в случае виткового замыкания.

При длительных режимах работы с отключенными одной или двумя фазами реактора, что имеет место в эксплуатации, токовая защита нулевой последовательности подвержена срабатыванию и поэтому подлежит выведению из действия.

Газовая защита, устанавливаемая на всех реакторах, не может рассматриваться в качестве надежной защиты от витковых замыканий, поскольку в эксплуатации эта защита часто переводится на воздействие на систему сигнализации о неисправности, а когда она задействована на отключение, время ее срабатывания может оказаться достаточно большим.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство защиты от витковых замыканий обмотки шунтирующего реактора из двух параллельных ветвей в каждой фазе, включенного в линию передачи переменного тока, содержащее трансформаторы тока с обмотками на магнитопроводах, два на фазу, одновитковая первичная обмотка у одного из которых последовательно включена в одну из параллельных ветвей защищаемой обмотки фазы, у второго трансформатора - в другую параллельную ветвь обмотки, а вторичные обмотки подключены по дифференциальной схеме к органам защиты (реле), реагирующим на разность токов в первичных обмотках трансформаторов тока, при этом трансформаторы тока расположены внутри защищаемого реактора /3/.

Однако и данное устройство релейной защиты не обеспечивает необходимой чувствительности и быстродействия.

Наличие разности токов во вторичных обмотках трансформаторов тока обусловлено двумя факторами: - неравенством токов в ветвях обмотки одноименной фазы реактора (индукционного аппарата); - неравенством токов, вызванного технологически неизбежными различиями характеристик намагничивания двух трансформаторов тока, различиями в геометрических размерах их магнитопроводов.

Ток срабатывания защиты определяется по формуле: I_с.з=К(I_нб.п.ц+I_нб.т.т), где I_нб.п.ц - ток небаланса защищаемых параллельных цепей; I_нб.т.т - ток небаланса от погрешностей трансформаторов тока; К - коэффициент надежности (К=1,2-1,5).

Таким образом, ток срабатывания защиты определяется двумя слагаемыми I_нб.п.ц и I_нб.т.т, что обуславливает ее нечувствительность к небольшим токам повреждения, возникающим в начале процесса витковых замыканий в обмотке шунтирующего реактора.

Задачей данного предложения является повышение чувствительности и надежности устройства защиты.

Указанный технический эффект обеспечивается тем, что в устройстве защиты от витковых коротких замыканий обмотки индукционного аппарата из двух параллельных ветвей в каждой фазе линии передачи переменного тока, содержащем трансформаторы тока с обмотками на магнитопроводах, первичные обмотки которых с одинаковым числом витков, а вторичные подключены к реагирующим органам защиты, в каждую фазу линии включен один трансформатор тока с двумя первичными обмотками, которые выполнены слоевыми многовитковыми, включены друг относительно друга встречно и намотаны на общий магнитопровод так, что их витки в слое чередуются между собой, причем в цепь каждой параллельной ветви обмотки индукционного аппарата последовательно включена одна из двух первичных обмоток трансформатора тока. При этом трансформатор тока в каждой фазе линии передачи размещен вне индукционного аппарата и его первичные обмотки включены между выводами параллельных ветвей обмотки аппарата и заземлением.

Такое включение трансформатора тока позволяет исключить одно из слагаемых (I_нб.т.т) при выборе тока срабатывания защиты (I_с.з), т.е. значительно повысить ее чувствительность.

На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства защиты в одной фазе линии передачи переменного тока обмотки шунтирующего реактора, на фиг.2 схематично показана часть магнитопровода со слоем первичных обмоток трансформатора тока.

Устройство релейной защиты содержит шунтирующий реактор 1, обмотка которого имеет две параллельные ветви 2 и включена между линейным вводом 3 и двумя выводами 4 в цепи заземления, трансформатор тока 5 (дифференциальный), две первичные обмотки 6 и вторичная обмотка 7 которого намотаны на магнитопроводе 8. В цепь каждой параллельной ветви 2 последовательно включена одна из двух первичных обмоток 6 трансформатора тока 5, при этом обмотки 6 между собой включены встречно. Вторичная обмотка 7 подключена к реагирующему органу 9 (реле). Первичные слоевые многовитковые обмотки 6 намотаны на магнитопровод 8 так, что их витки в слое чередуются (см. фиг.2) и число витков в каждой из них одинаково. На фиг.2 в сечениях витков одной и второй встречно включенных обмоток 6, отмеченных различной штриховкой, показаны направления протекающих в них токов.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. В нормальном режиме при любых внешних возмущениях и отсутствии повреждений в реакторе токи в параллельных ветвях обмотки защищаемого реактора практически равны, первичные обмотки трансформатора тока, выполненные с одинаковым числом витков и включенные встречно, обеспечивают практическое отсутствие результирующей магнитодвижущей силы в магнитопроводе трансформатора тока. При этом во вторичной обмотке ток практически равен нулю, что обеспечивает бездействие реагирующего органа защиты (реле).

При витковых повреждениях одной из ветвей обмотки защищаемого реактора нарушается равенство токов, протекающих по первичным обмоткам трансформатора тока, под влиянием результирующей магнитодвижущей силы, возникшей в магнитопроводе трансформатора тока, во вторичной обмотке его наводится ЭДС и протекает ток, приводящий в действие реагирующий орган защиты, который посылает сигнал на отключение защищаемого реактора.

При использовании предлагаемого устройства защиты величина его тока срабатывания определяется практически только одним фактором - неравенством токов в ветвях обмотки защищаемого реактора и определяется выражением: I_с.з=КI_нб.п.ц.

Выполнение первичных обмоток трансформатора тока многовитковыми увеличивает магнитодвижущую силу в магнитопроводе трансформатора тока пропорционально числу витков этих обмоток, а чередование в слое витков этих обмоток устраняет ток небаланса, вызываемый конструктивными различиями выполнения первичных цепей трансформатора тока.

Все вышеперечисленное обеспечивает высокую чувствительность и быстродействие предлагаемого устройства.

Поскольку трансформатор тока в каждой фазе линии размещен вне реактора и включен между его соответствующими выводами и заземлением, то он может быть выполнен в виде отдельно стоящего аппарата, что позволяет использовать его для защиты реакторов, уже находящихся в эксплуатации, и это конструктивно легко может быть выполнено без значительных затрат.

Следует отметить, что данное устройство может быть использовано не только для защиты от витковых коротких замыканий обмотки реактора из двух параллельных ветвей, но и любого трансформатора и автотрансформатора, имеющих параллельные ветви в одноименных фазах линии.

Источники информации 1. Дальние электропередачи 500 кВ. М.: Энергия, 1964, с. 370-372.

2. Дальние электропередачи 750 кВ. М.: Энергия, 1975, с. 67-69.

3. Типовая работа института "Энергосетьпроект" инв. 407-03-471.87. "Схемы и низковольтные комплектные устройства защиты шунтирующих реакторов 500-750 кВ". 1988 г.

Формула изобретения

1. Устройство защиты от витковых коротких замыканий обмотки индукционного аппарата, имеющей две параллельные ветви в каждой фазе линии электропередачи переменного тока, содержащее трансформаторы тока с обмотками на магнитопроводах, первичные обмотки которых выполнены с одинаковым числом витков, а вторичные - подключены к органам защиты, отличающееся тем, что в цепь каждой фазы указанной линии электропередачи включен один трансформатор тока с двумя первичными обмотками, которые выполнены слоевыми многовитковыми, включены друг относительно друга встречно и намотаны на общий магнитопровод так, что их витки в слое чередуются между собой, причем в цепь каждой параллельной ветви обмотки индукционного аппарата последовательно включена одна из двух первичных обмоток трансформатора тока.

2. Устройство защиты от витковых коротких замыканий обмотки индукционного аппарата по п.1, отличающееся тем, что трансформатор тока в каждой фазе указанной линии электропередачи размещен вне индукционного аппарата и его первичные обмотки включены между каждым из выводов параллельных ветвей обмотки индукционного аппарата и заземлением.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2