Устройство резервной токовой защиты трансформатора

(51) 02 7/04 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ вычитателя и ко второму входу первого вычитателя выход третьего ПТН подключен к первому входу третьего вычитателя и ко второму входу второго вычитателя выходы первого, второго и третьего вычитателей подключены ко входам первого,второго и третьего выпрямителей соответственно выход первого выпрямителя подключен к первому входу первого делителя и ко второму входу третьего делителя выход второго выпрямителя подключен ко второму входу первого делителя и к первому входу второго делителя выход третьего выпрямителя подключен ко второму входу второго делителя и к первому входу третьего делителя выходы первого, второго и третьего делителей подключены ко входам максиселектора, выход которого подключен к усилителю первый вход схемы сравнения подключен к выходу усилителя,второй - к выходу ИОН выход элемента И с прямым и инверсным входом подключен ко входу реле времени, прямой вход - к выходу схемы сравнения, инверсный вход - к выходам пусковых органов резервных токовых защит присоединений,подключенных к шинам, от которых питается трансформатор исполнительный орган подключен к выходу реле времени. Предлагаемая защита построена так, что она способна отключать токи удалнного двухфазного КЗ на стороне низшего напряжения трансформатора с соединением обмоток / и не срабатывать при больших токах нагрузки. Технико - экономическая эффективность заключается в том, что благодаря высокой чувствительности,предлагаемое устройство исключает возможность разрушения трансформатора и коммутационных элементов во время КЗ при отказе основных защит. (1 ил.).(72) Зайцева Наталья МихайловнаКлецель Марк ЯковлевичНикитин Константин ИвановичСтинский Александр Сергеевич(73) Республиканское государственное казенное предприятие Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова. Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Клецель М.Я. , Никитин К.И. Резервная защита линии, реагирующая на разность модулей токов фаз и их приращения. Электричество, 1993, 10, с.23-26(54) УСТРОЙСТВО РЕЗЕРВНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРА(57) Изобретение относится к технике релейной защиты, а именно к резервным защитам трансформатора с соединением обмоток /. Технический результат изобретения - повышение чувствительности резервной токовой защиты трансформатора с соединением обмоток /. Технический результат достигается тем, что в устройство резервной токовой защиты, содержащее преобразователи тока в напряжение (ПТН) для фаз А, В, С, схему сравнения, исполнительный орган,дополнительно введены первый, второй, третий вычитатели, первый, второй, третий выпрямители,первый, второй, третий делители, максиселектор,усилитель, элемент И с прямым и инверсным входом, источник опорного напряжения (ИОН), реле времени, причм схема сравнения выполнена в виде компаратора с двумя входами выход первого ПТН подключен к первому входу первого вычитателя и ко второму входу третьего вычитателя выход второго ПТН подключен к первому входу второго 20857 Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите и может быть использовано для резервной защиты трансформатора с соединением обмоток / от двухфазных коротких замыканий на стороне низшего напряжения. Известно устройство резервной максимальной токовой защиты трансформатора (Андреев В. А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения, Москва, 1991, 496 с). Однако оно обладает недостаточной чувствительностью при удалнных двухфазных коротких замыканиях (КЗ) на стороне низшего напряжения трансформатора. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является устройство резервной токовой защиты, содержащее преобразователи тока в напряжение (ПТН) для фаз А, В, С, схему сравнения, исполнительный орган(Клецель М.Я., Никитин К.И. Резервная защита линий, реагирующая на разность модулей токов фаз и их приращение. Электричество, 1993, 10, с. 2326). Недостатком устройства является малая чувствительность к КЗ на присоединениях,отходящих от шин низшего напряжения трансформатора с соединением обмоток /,обусловленная большим сопротивлением этого присоединения (например, трансформатора малой мощности). Устройство не способно выявлять токи КЗ КЗ 0,3 н (нмаксимальный ток нагрузки трансформатора), в то время как они могут оказаться на уровне 0,15-0,2 н. Задача изобретения - разработать устройство,способное реагировать на токи КЗ на уровне 0,15-0,2 н. Технический результат изобретения - повышение чувствительности резервной защиты трансформатора с соединением обмоток / к несимметричным коротким замыканиям. Технический результат достигается тем, что в устройство резервной токовой защиты, содержащее преобразователи тока в напряжение (ПТН) для фаз А, В, С, схему сравнения, исполнительный орган,дополнительно введены первый, второй, третий вычитатели, первый, второй, третий выпрямители,первый, второй, третий делители, максиселектор,усилитель, элемент И с прямым и инверсным входом, источник опорного напряжения (ИОН), реле времени, причм схема сравнения выполнена в виде компаратора с двумя входами выход первого ПТН подключен к первому входу первого вычитателя и ко второму входу третьего вычитателя выход второго ПТН подключен к первому входу второго вычитателя и ко второму входу первого вычитателя выход третьего ПТН подключен к первому входу третьего вычитателя и ко второму входу второго вычитателя выходы первого, второго и третьего вычитателей подключены ко входам первого,второго и третьего выпрямителей соответственно выход первого выпрямителя подключен к первому входу первого делителя и ко второму входу третьего делителя выход второго выпрямителя подключен ко второму входу первого делителя и к первому 2 входу второго делителя выход третьего выпрямителя подключен ко второму входу второго делителя и к первому входу третьего делителя выходы первого, второго и третьего делителей подключены ко входам максиселектора, выход которого подключен к усилителю первый вход схемы сравнения подключен к выходу усилителя второй - к выходу ИОН выход элемента И с прямым и инверсным входом подключен ко входу реле времени, прямой вход - к выходу схемы сравнения, инверсный вход - к выходам пусковых органов резервных токовых защит присоединений,подключенных к шинам, от которых питается трансформатор исполнительный орган подключен к выходу реле времени. Устройство содержит (фиг. 1) первый, второй,третий ПТН для фаз А, В, С, выполненные в виде трансреакторов 1, 2, 3, первый, второй, третий вычитатели 4, 5, 6, первый, второй, третий выпрямители 7, 8, 9, первый, второй, третий делители 10, 11, 12, максиселектор 13, ИОН 14,усилитель 15, схему 16 сравнения, выполненную в виде компаратора с двумя входами, элемент И 17 с прямым и инверсным входом, реле 18 времени,исполнительный орган 19, причм выход ПТН 1 подключен к первому входу вычитателя 4 и ко второму входу вычитателя 6 выход ПТН 2 подключен ко второму входу вычитателя 4 и к первому входу вычитателя 5 выход ПТН 3 подключен к первому входу вычитателя 6 и ко второму входу вычитателя 5 выход вычитателя 4(5,6) подключен ко входу выпрямителя 7 (8,9) выход выпрямителя 7 подключен к первому входу делителя 10 и ко второму входу делителя 12 выход выпрямителя 8 подключен к первому входу делителя 11 и ко второму входу делителя 10 выход выпрямителя 9 подключен к первому входу делителя 12 и ко второму входу делителя 11 выходы делителей 10, 11, 12 подключены ко входам максиселектора 13, выход которого подключен к усилителю 15 к первому входу схемы 16 сравнения подключен выход усилителя 15 ко второму входу выход ИОН 14 прямой вход элемента И 17 подключен к выходу схемы 16 сравнения,инверсный - к выходам пусковых органов резервных токовых защит присоединений, подключенных к шинам, от которых питается трансформатор выход элемента И 17 подключен ко входу реле 18 времени,выход которого подключен к исполнительному органу 19. Устройство работает следующим образом. В любом режиме в преобразователях 1, 2, 3 производится преобразование тока в напряжение. В вычитателях 4, 5, 6 находятся разности напряжений,соответствующих токам А И В, В И С, С И(А, В, С токи фаз А, В, С на стороне высшего напряжения защищаемого трансформатора). Напряжения,полученные в результате вычитаний, выпрямляются выпрямителями 7, 8, 9, после чего делители 10, 11,12 находят их отношения. На выходе делителей 10,11 и 12 появляются напряжения, пропорциональные значениям выражений (1) ИОН 14. Если оно превышает опорную величину,схема 16 сравнения подат сигнал на прямой вход элемента И 17. Если на инверсном входе элемента И 17 нет сигнала от резервных токовых защит присоединений, последний запускает реле 18 времени, которое, спустя выдержку времени, подат сигнал на исполнительный орган 19, действующий на отключение выключателя защищаемого трансформатора. В режиме симметричной нагрузки токи в фазах приблизительно равны. Поэтому в этом режиме Максимальное из этих напряжений податся максиселектором 13 на вход усилителя 15, где оно линейно увеличивается до значения, удобного для дальнейших операций(к примеру,если максимальное из выражений (1) равно 1, на выходе усилителя 15 появляется напряжение 1 В). Затем в схеме 16 сравнения полученное напряжение сравнивается с опорной величиной ИОН на выходе свом выходе сигнал не выдат, и устройство не работает. При близком двухфазном КЗ на соседнем присоединении разница между токами фаз может достигнуть 50 из-за глубокой посадки напряжения на питающих шинах. Например,если,0,5,0,5, где Поскольку напряжение в вольтах на выходе усилителя 15, численно равное максимальному из значений, полученных по формулам (2), превышает напряжение ион на выходе ИОН 14, схема 16 сравнения подат сигнал на прямой вход элемента И 17. Реле 18 времени не запускается, так как на инверсном входе элемента И 17 появится сигнал от пускового органа резервной защиты присоединения,на котором произошло КЗ. В режиме двухфазного КЗ на стороне низшего напряжения трансформатора, например между фазами В и С, токи в фазах А, В, С на стороне его высшего напряжения 1, несимметрии токов в нормальном режиме. Если наибольший и наименьший вектора токов в фазах А,В, С по амплитуде отличаются на 10, то в соответствии с (1) можно записать Напряжение на выходе ИОН 14,соответствующее этой несимметрии с учтом коэффициента отстройки котс,получается следующим ИОН 1,03 кОТС 1,031,11,14 В. Оно и принимается к установке на ИОН 14. Поскольку в симметричном режиме наибольшее из отношений (1) равно 1,0, схема 16 сравнения на Соответственно на выходе усилителя 15 устанавливается напряжение 1 В. Величину опорного напряжения на выходе ИОН 14 необходимо выбирать из условия допустимой стороне высшего напряжения. Поскольку погрешности трансформаторов тока при КЗ могут достигать 10, примем гдеток короткого замыкания, приведнный кКЗ стороне высшего напряжения. Поскольку погрешности трансформаторов тока при КЗ могут достигать 10, примем Тогда значения отношений (1) следующие Напряжение в вольтах на выходе усилителя 15,численно равное максимальному из значений,полученных по формулам (3), превышает напряжение ион на выходе ИОН 14, схема 16 сравнения подат сигнал на прямой вход элемента И 17. На инверсном входе сигнал отсутствует, так как КЗ произошло только на защищаемом присоединении. Элемент И 17 запустит реле 18 времени, которое, доработав, подаст сигнал на исполнительный орган 19. Исполнительный орган формирует команду на отключение выключателя трансформатора. Оценить чувствительность защиты можно по способна где н - угол между током и напряжением фазы А при номинальной нагрузке, к - угол между током двухфазного КЗ и междуфазным напряжением ЕВ, - кратность тока КЗ по отношению к номинальному току. При расчтах удобнее использовать разность н и к. Поэтому введм уголнк. Учитывая (4) и схему соединения обмоток /,найдм токи в фазах на стороне высшего напряжения трансформатора определитьКМ на стороне низшего напряжения трансформатора, наложим на симметричные токи 0 представляя его какКМ КН нагрузки ток короткого замыкания в фазах В и С, минимальному току двухфазного КЗКМ , на который После подстановки в (1) токов из (5) и ряда элементарных математических преобразований,получим условие срабатывания защиты 1 к 23 1,14 к 0,16. Таким образом, данная защита способна распознавать двухфазные КЗ с минимальным током распознат двухфазные КЗ с минимальным током КМ 0,37 Н). Применение предлагаемого устройства позволяет выявлять короткие замыкания за трансформаторами с соединениями / с токами,значительно меньшими номинальных. Технико - экономическая эффективность заключается в том, что предлагаемое устройство позволяет исключить возможность разрушения трансформатора, коммутационных элементов при удалнных двухфазных КЗ на низкой стороне при отказе или недостаточной чувствительности основных защит. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство резервной токовой защиты трансформатора с соединением обмоток /,содержащее преобразователи тока в напряжение 4(ПТН) для фаз А, В, С, схему сравнения,исполнительный орган, отличающееся тем, что в него дополнительно введены первый, второй, третий вычитатели, первый, второй, третий выпрямители,первый, второй, третий делители, максиселектор,усилитель, элемент И с прямым и инверсным входом, источник опорного напряжения (ИОН), реле времени, причм схема сравнения выполнена в виде компаратора с двумя входами выход первого ПТН подключен к первому входу первого вычитателя и ко второму входу третьего вычитателя выход второго ПТН подключен к первому входу второго вычитателя и ко второму входу первого вычитателя выход третьего ПТН подключен к первому входу третьего вычитателя и ко второму входу второго вычитателя выходы первого, второго и третьего вычитателей подключены ко входам первого,второго и третьего выпрямителей соответственно выход первого выпрямителя подключен к первому входу первого делителя и ко второму входу третьего делителя выход второго выпрямителя подключен ко второму входу первого делителя и к первому входу второго делителя выход третьего выпрямителя подключен ко второму входу второго делителя и к первому входу третьего делителя выходы первого, второго и третьего делителей подключены ко входам максиселектор а, выход которого подключен к усилителю первый вход схемы сравнения подключен к выходу усилителя второй вход - к выходу ИОН выход элемента И с прямым и инверсным входом подключен ко входу 20857 реле времени, прямой вход - к выходу схемы сравнения, инверсный вход - к выходам пусковых органов резервных токовых защит присоединений, подключенных к шинам, от которых питается трансформатор исполнительный орган подключен к выходу реле времени.