Устройство для блокировки защиты трансформатора от бросков токов намагничивания

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«,и 556529

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.12.74 (21) 2079848/07 (51) М. Кл.2 H 02 Н 1/04 с присоединением заявки № 2079850/07

Государственный комитет

Совета ееинистоов СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30.04.77. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания Об.07.77 (53) УДК 621.316.925 (088.8) (72) Автор изобретения

Ю. И. Каринский (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЛОКИРОВКИ ЗАЩИТЫ

ТРАНСФОРМАТОРА ОТ БРОСКОВ ТОКОВ НАМАГНИЧИВАНИЯ

Изобретение относится к устройствам для блокировки защиты трансформатора.

Аналогами предлагаемого устройства являются устройства, основанные на сравнении амплитуд разнополярных полуволн тока, измерении соотношения между переменной и постоянной составляющих токов фаз защиты, а также соотношения второй производной тока по времени при амплитудном значении токак по времени при амплитудном значении тока к величине этой амплитуды.

Такие устройства блокировки имеют недостаточную точность измерения амплитуд тока при их резко пикообразной форме из-за применения промежуточных трансформаторов тока, искажающих форму тока, а также сложную конструкцию.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее в каждой фазе промежуточный трансформатор с двумя вторичными обмотками, присоединенными к выпрямительным мостам. К выходу одного моста, шунтированного резистором, через конденсатор присоединен другой выпрямительный мост, выход которого, шунтированный сглаживающим конденсатором и резистором, присоединен к первому входу устройства сравнения напряжений. Выход выпрямительного моста другой обмотки трансформатора шунтирован сглаживающим конденсатором и потенциометром, и выход последнего присоединен к другому входу устройства сравнения напряжений. Выходы устройства сравнения напряжений всех фаз присоединены к одному реагирующему органу, осуществляющему блокировку дифференциальной защиты трансформаторов.

Принцип действия устройства основан на сравнении между собой напряжений, пропорциональных постоянной и переменной составляющим тока каждой фазы.

Для такого устройства характерна несовершенная фильтрация постоянной и переменной

15 составляющих тока, обусловленная применением промежуточного трансформатора, искажающего гармонический состав тока из-за насыщения сердечника постоянной составляющей тока, и применение стабилитрона для

20 срезания пиков напряжения, что приводит к различной степени искажения формы напряжения канала фильтрации переменной составляющей напряжения в зависимости от величины тока устройства. Все это влечет за со25 бой недостаточную надежность распознавания бросков тока намагничивания, что особенно сильно проявляется при использовании в защите сильнонагруженных трансформаторов тока, плохо трансформирующих апериодичес30 кую составляющую тока.

556529

15 т 9 = < J

20

3

Цель изобретения — улучшение селективности защиты трансформатора за счет более надежного распознавания бросков токов намагничивания.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве, содержащем измерительный трансформатор тока с резистором нагрузки, параллельно которому присоединен промежуточный трансформатор, к вторичной обмотке которого подключены мостовой выпрямитель, сглаживающий конденсатор и потенциометр, присоединенные к входу тормрзного напряжения блока сравнения напряжений, к резистору нагрузки через юкоограничивающий резистор подключен вход дифференциального транзисторного усилителя напряжения с общей базой, на выход которого включен интегрирующий конденсатор, присоединенный к входу рабочего напряжения блока сравнения напряжений, рабочий орган которого шунтирован стабилитроном.

Кроме того, с целью расширения функциональных возможностей устройства при использовании в защитах сильнона груженных трансформаторов тока, между резистором нагрузки и входом дифференциального транзисторного усилителя через разнополярно включенные диоды присоединены два резистора, параллельно которым включены последовательно соединенные дифференцирующие конденсаторы и мостовые выпрямители.

На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства для блокировки защиты трансформатора от бросков тока намагничивания; на фиг. 2 — принципиальная схема устройства для блокировки защиты трансформатора от бросков токов намагничивания, использующей сильнонагруженные трансформаторы тока; на фиг. 3 приведены графики временных характеристик устройства; на фиг. 4 — графики временных характеристик устройства, показанного на фиг. 2.

Устройство содержит трансформатор тока

1 с резистором нагрузки 2, параллельно которому через резистор 3 включен вход дифференциального транзисторного усилителя напряжения с общей базой на транзисторах 4 и

5, питаемого от делителя стабилизированного напряжения, состоящего из стабилитронов б и 7 и резистора 8.

Нагрузкой дифференциального усилителя является интегрирующий конденсатор 9, параллельно которому присоединен выпрямительный мост 10. Параллельно резистору 2 присоединена первичная обмотка трансформатора 11, а во вторичную обмотку его включен выпрямительный мост 12 со сглаживающим конденсатором 13 и потенциометром 14.

Отрицательные и положительные выводы мостов 10 и 12 связаны между собой непосредственно. Положительный вывод моста 10 присоединен к эмиттеру транзистора 15, база которого подведена к движку потенциометра 14. Коллектор транзистора 15 через измерительное рел 1б постоянного тока, шунтированное стабилитроном 17, присоединен к отрицательным выводам мостов 10 и 12.

Принцип работы устройства блокировки поясняется графиками временных характеристик реле, изображенных на фиг. 3. Эмиттерные токи транзисторов 4 и 5 дифференциального усилителя напряжения пропорциональны соответственно положительным и отрицательным полуволнам тока реле 1. При достаточно большом коэффициенте усиления по току транзисторов 4 и 5 токи коллекторных цепей весьма близки к токам эмиттерных цепей. В полупериоды тока реле одного знака ток в конденсаторе 9 одного направления, а в другие полупериоды — другого направления. Количество электричества, запасаемое интегрирующим конденсатором 9 за период Т тока ip, где К вЂ” коэффициент передачи токовой цепи;

To — постоянная составляющая тока.

Приращение напряжения на интегрирую щем конденсаторе 9 за период Т

AU Ч т о

С С где С вЂ” емкость интегрирующего конденсатг ра 9.

При установившемся токе длительность переходного режима определяется соотношением напряжения на выходе потенциометра 14

U, и приращением напряжения конденсатора 9 за период AU< На фиг. 2 длительность переходного процесса соответствует двум периодам тока i„, после чего количество электричества, поступающего за период Т через устройство сравнения напряжений на транзисторе 15 в реле 1б и стабилитрон 17, равно количеству электричества, запасаемому за это время конденсатором 9, т. е. ад =КТТ.

Ограничение амплитуды импульсов тока измерительного реле 1б с помощью стабилитрона 17 в значительной степени уменьшает зависимость отношения постоянной и переменной составляющих тока устройства блокировки при его срабатывании от величины тока. При этом отношение постоянной и переменной составляющих тока известной формы определяется длительностью импульсов тока реле 1б за период, т. е. Et=t> — 4, соответствующей условию з з

Т1, = уй = j Ж. 1 4

В режимах рабочего тока или тока короткого замыкания после затухания апериодической слагающей, кривая тока близка к синусоиде и количества электричества, поступающих в интегрирующий конденсатор 9 за положительные и отрицательные полупериоды незначительно отличаются друг от друга, что

5 обусловливает протекание в реле 16 коротких импульсов тока, не вызывающих его срабатывания.

При броске тока намагничивания по крайней мере в двух фазах содержится значительная постоянная составляющая, обусловливающая большое различие в количествах электричества заряда и разряда интегрирующего конденсатора 9, а следовательно и относительно продолжительные импульсы тока реле 16, вызывающие его срабатывание.

Настройка устройства блокировки на срабатывание при заданном отношении постоянной и переменной составляющих тока производится путем выбора соответствующего тока срабатывания измерительного реле тока 16.

При использовании в защите сильнонагруженных трансформаторов тока, плохо трансформирующих апериодическую составляющую тока, в устройстве (фиг. 2) параллельно резистору нагрузки 2 через резистор 3 и разнополярно включенные диоды 18 и 19 присоединен резистоп 20, а через диоды 21 и 22— резистор 23. Параллельно резисторам 20 и 23 через дифференцирующие конденсаторы 24 и 25 и мостовые выпрямители 26 и 27 присоединен вход дифференциального транзисторного усилителя на транзисторах 4 и 5.

Принцип работы устройства поясняется графиками временных характеристик, изображенными на Фиг. 4. Напряжение на резисторе нагпузки 2 пропорционально току устройства i. Положительные полуволны этого напряжения выделяются на резисторе 20, а отпицательные — на резисторе 23.

Через дифференцирующие конденсаторы 24 и 25, выппямительные мосты 26 и 27 и цепи эмиттер — база транзисторов 4 и 5 протекают соответственно токи ic и tc—

dt " 1/ И где г„— сопротивление цепи, состоящей из резисторов 2 и 3 и 20 (23);

С, — емкость дифференцирующих конденсатопов 24 и 25;

U+, iq, U 1 — напряжения и токи положительных и отрицательных полуволн.

При большом коэффициенте усиления по току транзисторов 4 и 5 токи i + и ic приблизительно равны токам заряда и разряда интегрирующего конденсатора 9 и тогда количества электричества, поступающие в интегрирующий конденсатор за положительный и отрицательный полупериоды тока (фиг. 4).

di = — 2ч с оо

556529

При нормальной работе защищаемого силового трансформатора или коротком замыка35 нии его после затухания апериодической слагающей амплитуды соседних разнополярных полуволн тока устройства незначительно отличаются друг от друга, и в измерительном реле постоянного тока 16 протекают копоткие

40 импульсы тока небаланса, не вызывающие спабатывания реле 16 и устройства блокировки.

При бпоске тока намагничивания по крайней мепе в двух Фазах тпехФазной системы

45 ток имеет асимметоичную Фопму с различными амплитудами пазнополяоных полуволн тока, что обус,повит значительную длительность импульсов тока измерительного реле 16 и его срабатывание.

50 Ток спабатывания измерительного реле 16 органа сравнения напряжений рассчитывается из условия спабатывания от импульсов тока при бросках тока намагничивания и несрабатывания от импульсов тока при токах

55 копотких замыканий.

КоэфФициент передачи цепи тормозного напряжения органа сравнения напряжений (элементы 11 — 14) определяет лишь длительность переходного процесса устройства, не

60 влияя на ток измерительного реле 16 в малоизменяющемся режиме тока устоойства.

Трехфазный комплект устройства блокировки включается в дифференциальную цепь дифференциальной з"".,щиты трансформатора

65 при наличии многостороннего питания и в пи5

Абсолютное значение приращения заряда интегрирующего конденсатора за период Т

Ьд= д +д I=2 It ., — i (.

Выпрямленное напряжение интегрирующего конденсатора 9 сравнивается с выпрямленным и сглаженным напряжением выхода потенциометра 14, пропорциональным току устройства.

По завершении переходного процесса в устройстве приращение количества электричества Лд через транзистор 15 органа сравнения напряжений поступает в каждый период в измерительное реле 16 и стабилитрон 17. Ограничение тока измерительного реле 16 по амплитуде уменьшает зависимость характеристики срабатывания устройства блокировки от величин амплитуд сравниваемых полуволн тока. Ппи малом напряжении стабилизации стабилитрона 17 относительно приращения напряжения па конденсаторе 9 относительная длительность за пепиод тока измепительного реле 16, определяюшая среднее значение этого тока, соответствует д,пительности сугцествования избыточного заряда интегрирующего конденсатора 9, прямо зависящий от соотношения амплитуд тока i и отвечающий условию

556529

+on тающее плечо защиты при наличии одностороннего питания трансформатора. Если силовой трансформатор оборудован только устройством токовой защиты, то комплект реле блокировки включается с питающей стороны трансформатора.

Преимущество изобретения состоит в уменьшении экономических потерь электрических систем и систем электроснабжения вследствие уменьшения количества излишних срабатываний устройств защиты силовых трансформаторов при включении последних под напряжение, а также вследствие уменьшения количества отказов в срабатывании при внутренних коротких замыканиях из-за того, что применение предложенного реле блокировки устраняет необходимость отстройки измерительного органа защиты трансформатора от бросков периодического тока намагничивания.

Формула изобретения

1. Устройство для блокировки защиты трансформатора от бросков токов намагничивания, содержащее измерительный трансформатор тока с резистором нагрузки, параллельно которому присоединен промежуточный трансформатор, к вторичной обмотке которого подключены мостовой выпрямитель, сглаживаюший конденсатор и потенциометр, присоединенные к входу тормозного напряжения блока сравнения напряжений, о т л и ч а ю щ е5 еся тем, что с целью улучшения селективности путем более надежного распознавания броска тока намагничивания, к упомянутому резистору нагрузки через токоограничиваюший резистор подключен вход дифференци10 ального транзисторного усилителя напряжения с общей базой, на выход которого включен интегрирующий конденсатор, присоединенный к входу рабочего напряжения упомянутого блока сравнения напряжений, рабочий

15 орган которого шунтирован стабилитроном.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей при использовании в заитах сильнонагруженных трансформаторов

20 тока, между упомянутым резистором нагрузки и входом дифференциального транзисторного усилителя напряжения через разнополяпно включенные диоды присоединены два резистора, параллельно которым включены

25 последовательно соединенные дифференцирующие конденсаторы и мостовые выпрямители.

556529

1 ! Ъ

Риг. g

Составитель А. Селивахин

Техред 3, Тарасова Корректор А. Степанова

Редактор С, Заика

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1269/3 Изд. № 463 Тира>к 914 Подписное

Ц!41!ИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий! i3035, Москва,,Ж-Зз, Раушская наб.. д. 4, 5