Устройство дифференциальной защиты на герконах для силового трансформатора

(51) 02 7/04 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ управляющей обмотками, третий геркон с двумя управляющими обмотками, четвертый геркон,мажоритарный элемент с тремя входами, два конденсатора, два усилителя, два регулировочных резистора. Предлагаемая защита, в отличие от прототипа, не отстраивается от токов небаланса, вызванного током намагничивания трансформатора тока, поскольку трансформаторы тока не использует вообще. Поэтому предлагаемая защита чувствительнее и может выявлять повреждения на более ранней стадии развития. Защита срабатывает при внутренних коротких замыканиях и не работает при бросках тока намагничивания, в режиме нагрузки и внешних коротких замыканиях. Технико-экономическая эффективность заключается в экономии материальных ресурсов, а именно меди и проката черных металлов,необходимых для производства трансформаторов тока, а также уменьшении материальных затрат,связанных с ремонтом силового трансформатора за счет выявления коротких замыканий на ранней стадии.(73) Республиканское государственное казенное предприятие Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Предварительный патент РК 19001, кл. Н 02 Н 7/045, 2007(54) УСТРОЙСТВО ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ НА ГЕРКОНАХ ДЛЯ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА(57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты, и может использоваться для дифференциальной защиты силовых трансформаторов. Технический результат изобретения повышение чувствительности дифференциальной защиты трансформатора. В предлагаемой защите дополнительно введены второй геркон с одной многовитковой,используемой в качестве источника ЭДС, и одной 21148 Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты, и может использоваться для дифференциальной защиты силовых трансформаторов. Известна дифференциальная защита силового трансформатора, выполненная на трансформаторах тока, содержащая измерительный орган в виде токового реле, подключенного к дифференциальной цепи, и исполнительный орган ( Федосеев. Релейная защита электрических систем. - М. Энергия, 1976. - с.560). Однако, в ряде случаев, эта защита не может быть применена,например,на печных трансформаторах рудоплавильных печей, так как изза слишком большого тока со стороны низшего напряжения нет возможности установить трансформатор тока, что ограничивает ее применение. Наиболее близким к предлагаемому, по технической сущности и достигаемому эффекту,является устройство дифференциальной защиты трансформатора, содержащее геркон с управляющей обмоткой, установленный в магнитном поле токопровода стороны низшего напряжения, блок отстройки от броска тока намагничивания с двумя входами и исполнительный орган, выход которого подключен в цепь отключения выключателя трансформатора (Предварительный патент РК 19001 Н 02 Н 7/045 18.12.2007 Бюл.12). Однако, защита должна отстраиваться от небаланса, вызванного током намагничивания трансформатора тока, установленного со стороны высшего напряжения силового трансформатора, что ограничивает ее чувствительность. Технический результат - изобретения повышение чувствительности дифференциальной защиты трансформатора. Технический результат достигается тем, что в устройство дифференциальной защиты трансформатора, содержащее геркон с управляющей обмоткой, установленный в магнитном поле токопровода стороны низшего напряжения, блок отстройки от броска тока намагничивания с двумя входами и исполнительный орган, выход которого подключен в цепь отключения выключателя трансформатора, дополнительно введены второй геркон с одной многовитковой, используемой в качестве источника ЭДС, и одной управляющей обмотками, третий геркон с двумя управляющими обмотками, четвертый геркон, мажоритарный элемент с тремя входами, два конденсатора, два усилителя, два регулировочных резистора, причем второй и четвертый герконы установлены в магнитном поле токопровода стороны высшего напряжения, дополнительно нанизанная на первый геркон многовитковая обмотка подключена к управляющим обмоткам второго и третьего герконов через первые конденсатор, усилитель и регулировочный резистор, многовитковая обмотка второго геркона - первого и третьего герконов через вторые конденсатор, усилитель и регулировочный резистор, контакты второго, первого и третьего герконов подключены к первому, второму и 2 третьему входам мажоритарного элемента соответственно, выход мажоритарного элемента подключен ко второму входу блока отстройки от броска тока намагничивания, контакт четвертого геркона - к первому входу блока отстройки, выход блока отстройки - к исполнительному органу. На фиг. 1 представлена схема устройства дифференциальной защиты на герконах для силового трансформатора. Схема дифференциальной защиты содержит герконы 1, 2, 3 и 4 с нормально разомкнутыми контактами обмотки 5, 6 нанизанные на геркон 1 обмотки 7, 8 - на геркон 2 обмотки 9, 10 - на геркон 3 конденсаторы 11, 12 усилители 13, 14 регулировочные резисторы 15, 16. мажоритарный элемент 17 блок 18 отстройки от броска тока намагничивания исполнительный орган 19,действующий на выключатель 20. Предлагаемое устройство дифференциальной защиты на герконах направлено на решение задачи построения для силовых трансформаторов недорогих и чувствительных защит, которые в качестве измерительных преобразователей тока используют герконы. Для правильного решения этой задачи герконы 2, 4 (1) установлены в магнитном поле токопровода стороны высшего(низшего) напряжения так, что магнитное поле тока фазы создает магнитный поток, действующий непосредственно на контакты герконов. Кроме того,этот же магнитный поток наводит в многовитковых обмотках 6 и 8 электродвижущую силу (ЭДС). Многовитковые обмотки 6 и 8 подключены к управляющим обмоткам 7, 9 и 5, 10 соответственно. Обмотка 6 через конденсатор 12, усилитель 14 и регулировочный резистор 16, обмотка 8 конденсатор 11, усилитель 13 и регулировочный резистор 15. Конденсаторы 11, 12 необходимы для того, чтобы компенсировать сдвиг ЭДС на угол /2 относительно наводящих их магнитных потоков. ЭДС усиливаются усилителями 13 и 14, а также создают ток в управляющих обмотках 5, 10 и 7,9,величина которого, может плавно регулироваться резисторами 15 и 16 и грубо - коэффициентами усиления усилителей 13, 14. Ток в управляющих обмотках 5, 7 и 9, 10 создает напряженность магнитного поля, действующего непосредственно на контакты герконов 1,2 и 3. Обмотки 5, 7, 9, 10 намотаны в таком направлении, что вдоль контактов геркона 1 происходит вычитание магнитных полей,созданных токами обмотки 5 и токопровода стороны низшего напряжения, вдоль контактов геркона 2 обмотки 7 и токопровода стороны высшего напряжения, вдоль контактов геркона 3 - обмоток 9 и 10. Контакты герконов 1, 2, 3 подключены к входам мажоритарного элемента 17, реализующего функцию два из трех, то есть на выходе элемента 17 сигнал будет в том случае, если присутствуют сигналы, по крайней мере, на двух из трех его входах. Выход мажоритарного элемента 17 подключен ко второму входу блока 18 отстройки от броска тока намагничивания, к первому входу которого подключены контакты геркона 4. Блок 18 и геркон 4 введены для дифференцирования броска 21148 намагничивающего тока от токов нагрузки или повреждения. Выход блока 18 отстройки подключен к исполнительному органу 19, действующему на выключатель 20. Устройство работает следующим образом. В режиме нагрузки защищаемого трансформатора и внешних коротких замыканиях вдоль контактов геркона 1 действует магнитное двигательная нагрузка и происходит подпитывание током точки короткого замыкания со стороны низшего напряжения, ток в токопроводе стороны низшего напряжения направлен от нагрузки к трансформатору. Направление наводимой ЭДС в обмотке 6, по сравнению с режимом нагрузки,изменится на противоположное. Вдоль контактов герконов будут действовать магнитные поля с Координаты установки герконов 1 и 2,параметры обмоток 5, 7, 9 и 10, коэффициенты усиления усилителей 13, 14, подобраны так, что и ВОБМ 5 ВТОК НН ,ВОБМ 7 ВТОК ВН Г 1 Г 2 Г 3 ВОБМ 9 ВОБМ 10 . В результате В ПРВ ПРВ ПР 0, герконы не срабатывают и защита не работает. При включении трансформатора под напряжение или восстановлении напряжения после отключения внешнего короткого замыкания происходит бросок тока намагничивания. Известно, что ток броска при этом не трансформируется во вторичную обмотку трансформатора, в результате отсутствует ток в токопроводе стороны низшего напряжения, ЭДС в обмотке 6 не наводится, и ВОБМ 7 ВОБМ 90. Тогда вдоль контактов герконов 1, 2, 3 действуют Г 1 В ПРВОБМ 5 , Г 2 Г 3 В ПРВТОК ВН , В ПРВОБМ 10 . Под действием этих полей все три геркона срабатывают, подают сигналы на три входа элемента 17, в результате чего,сигнал с его выхода подается на второй вход блока 18. На первый вход блока 18 сигнал подается с контактов геркона 4, который также будет срабатывать под действием тока намагничивания. Блок 18, выполненный на любом из известных принципов, распознает ток намагничивания,поэтому сигнал на его выходе отсутствует, и защита не работает. В режиме внутреннего короткого замыкания в трансформаторе в случае, когда отсутствует двигательная нагрузка и исключена возможность подпитывания током точки короткого замыкания со стороны низшего напряжения трансформатора, ток в токопроводе стороны низшего напряжения отсутствует. Все герконы срабатывают под действием присутствуют на всех входах элемента 17 и блока 18. Блок 18 отстройки от броска тока намагничивания распознает ток короткого замыкания, и на его выходе появляется сигнал,который запустит исполнительный орган 19. Защита срабатывает и выключатель 20 отключает трансформатор. В режиме внутреннего короткого замыкания в трансформаторе в случае, когда присутствует Сумма составляющих индукций магнитных полей,будет равна двойному значению напряженности срабатывания герконов 1, 2, 3. Герконы срабатывают и далее защита ведет себя так же, как и в режиме короткого замыкания без подпитки, то есть исполнительный орган 19 воздействует на выключатель 20, который отключит трансформатор. Предлагаемая защита, в отличие от прототипа, не отстраивается от токов небаланса, вызванного током намагничивания трансформатора тока, поскольку трансформаторы тока не использует вообще. Поэтому предлагаемая защита чувствительнее и может выявлять повреждения на более ранней стадии развития. Защита срабатывает при внутренних коротких замыканиях и не работает при бросках тока намагничивания, в режиме нагрузки и внешних коротких замыканиях. Технико-экономическая эффективность заключается в экономии материальных ресурсов, а именно меди и проката черных металлов,необходимых для производства трансформаторов тока, а также уменьшении материальных затрат,связанных с ремонтом силового трансформатора за счет выявления коротких замыканий на ранней стадии. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство дифференциальной защиты трансформатора, содержащее геркон с управляющей обмоткой, установленный и магнитном поле токопровода стороны низшего напряжения, блок отстройки от броска тока намагничивания с двумя входами и исполнительный орган, выход которого подключен в цепь отключения выключателя трансформатора отличающееся тем, что в него дополнительно введены второй геркон с одной многовитковой, используемой в качестве источника ЭДС, и одной управляющей обмотками, третий геркон с двумя управляющими обмотками,четвертый геркон мажоритарный элемент с тремя входами, два конденсатора, два усилителя, два регулировочных резистора, причем второй и четвертый герконы установлены в магнитном поле токопровода стороны высшего напряжения,дополнительно нанизанная на первый геркон многовитковая обмотка подключена к управляющим обмоткам второго и третьего герконов через первые конденсатор, усилитель и 3 21148 регулировочный резистор, многовитковая обмотка второго геркона - первого и третьего герконов через вторые конденсатор, усилитель и регулировочный резистор, контакты второго, первого и третьего герконов подключены к первому, второму и третьему входам мажоритарного элемента соответственно, выход мажоритарного элемента подключен ко второму входу блока отстройки от броска тока намагничивания, контакт четвертого геркона - к первом входу блока отстройки, выход блока отстройки - к исполнительному органу.