Устройство для дифференциальной защиты силового трансформатора

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ СИЛОЮГО ТРАНСФОРМАТОРА по авт. св. 1 266909, от ли чающееся тем, что, с целью повышения быстродействия при внутреннем коротком замыкании трансформатора , сопровождающемся насьнцением трансформаторов тока, дополнительно введены второй формирователь прямоугольных импульсов, третий и четвертый инверторы, второй и третий элементы задержки времени, два элемента ЗАПРЕТ, два преобразователя длительности импульсов в пропорциональное напряжение, блок сравнения, элемент памяти и второй реагирующий орган , причем к выпрямительному мосту подключен второй формирователь прямоугольных импульсов, к выходу которого подсоединены две цепи, первая из которых содержит последовательно соеди.ненные первый элемент ЗАПРЕТ, . первый преобразователь длительности импульсов в пропорциональное напряжение и элемент памяти, а вторая содержит последовательно соединенные второй элемент ЗАПРЕТ и второй преобразователь длительности импульсов в пропорциональное напряжение, выходы указанных цепей подсоединены к входам блока сравнения, к выходу .которого подсоединен второй реагиру (Л С ющий орган, причем выход второго формирователя прямоугольных импульсов через последовательно соединенные второй элемент выдержки времени ., и третий инвертор соединен с управляющим входом первого элемента ЗАПРЕТ , а через последовательно соединенные третий элемент выдержки времени и Четвертый инвертор - с управляющим входомвторого элемента ЗАПРЕТ .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) .

3(5)),Н 02 Н 7/045

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 266909 (21) 3421775/24-07 (22) 15,04.82 (46) 30.05.84. Бюл. Р 20 (72) Г.В.Бердов и М.M.Ñåðåäèí (71) Южное отделение Ордена Октябрьской Революции всесоюзного государственного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института энергетических систем и электрических сетей "Энергосетьпроект" (53) 621.316.925 (088,8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

9 266909, кл. Н 02 Н 7/04, 1969.. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗА@И 1Ъ) СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА по авт. св. Р 266909, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия при внутреннем коротком замыкании трансфор- матора, сопровождающемся насыщением трансформаторов тока, дополнительно введены второй формирователь прямоугольных импульсов, третий и четвертый инверторы, второй и третий элементы задержки времени, два элемента ЗАПРЕТ, два преобразователя длительности импульсов в пропарциональ" ное напряжение, блок сравнения, элемент памяти и второй реагирующий орган, причем к выпрямительному мосту подключен второй формирователь прямо угольных импульсов, к выходу которого подсоединены две цепи, первая из которых содержит последовательно соединенные первый элемент ЗАПРЕТ, первый преобразователь длительности импульсов в пропорциональное напряжение и элемент памяти, а вторая содержит последовательно соединенные второй .элемент ЗАПРЕТ и второй преобразователь длительности импульсов в пропорциональное напряжение, выходы указанных цепей подсоединены к входам блока сравнения, к выходу которого подсоединен второй реагиру. ющий орган, причем выход второго формирователя прямоугольных импуль- зрю сов через последовательно соединен- % ные второй элемент выдержки времени и третий инвертор соединен а управ- Я ляющим входом первого элемента ЗАПРЕТ, а через последовательно соединенные третий элемент выдержки времени и четвертый инвертор — с управляющим входом второго элемента ЗАПРЕТ.

1095298

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для дифференциальной защиты силовых трансформаторов.

По основному авт, св. 9 266909 известно устройство для дифференциальной защиты силового трансформатора, содержащее промежуточный трансформатор, первичная обмотка которого включена в дифференциальную цепь вторичных обмоток трансфор- 10 маторов тока, установленных со всех сторон защищаемого объекта, а вторичная обмотка подключена к выпрямительному акосту, выход которого подключен к -цепочке из последовательно 15 соединенных формирователя прямоугольных импульсов, первого инвертора, элемента выдержки времени, элемента задержки второго инвертора и реагирующего органа 313

При внутренних коротких замыканиях (КЗ) в трансформаторе значение тока КЗ может значительно превышать номинальный ток и содержать апериодическую составляющую. B этом случае происходит насыщение магнитопроводов трансформаторов тока защиты,сопровождающихся искажением дифференциального тока и появлением в нем значительных бестоковых пауз.

Расчеты показывают, что в данном случае время вырабатывания дифференциальной защиты трансформатора может увеличиваться до значений 1,4 Т где Т„ — постоянная времени затуха ния апериодической составляющей тока КЗ.

При расположении защищаемого трансформатора вблизи мощных источников питания значение постоянной времени 40

Т„ может достигать 0,2-0,3 с, а время срабатывания дифференциальной защиты соответственно 14-21 период.

При этом значительно возрастает вероятный ущерб, вызываем й, в частнос-45 ти, увеличением размеров разрушения трансформаторов при аварии вследствие уменьшения быстродействия дифференциальной защиты трансформатора.

Целью изобретения является повышение быстродействия при внутреннем коротком замыкании в трансформаторе, сопровождающемся насыщением трансформаторов тока.

Поставленная цель достигается тем, что, в устройство для дифференциальной защиты силового трансформатора дополнительно введены второй формирователь прямоугольных импульсов, третий и четвертый инверторы, второй и третий элементы выдержки 60 времени, два элемента ЗАПРЕТ, два преобразователя длительности импульсов в пропорциональное напряжение, блок сравнения, элемент памяти и второй реагирующий орган, причем 1 65 к выпрямительному мосту подключен второй формирователь прямоугольных импульсов, к выходу которого подсое динены две цепи, первая иэ которых содержит последовательно соединенные первый элемент ЗАПРЕТ, первый преобразователь длительности импульсов в пропорциональное напряжение и элемент памяти, а вторая содержит последовательно соединенные второй элемент ЗАПРЕТ и второй преобразователь длительности импульсов в пропорциональное напряжение, выходы указанных цепей подсоединены к входам блока сравнения, к выходу которого подсоединен второй реагирующий орган, причем выход второго формирователя прямоугольных импульсов через последовательно соединенные второй элемент выдержки времени и третий инвертор с управляющим Входом первого элемента ЗАПРЕТ, а через последовательно соединенные третий элемент выдержки времени и четвертый инвертор -.с управляющим входом второго элемента ЗАПРЕТ.

На фиг. 1 изображена схема предложенного устройства; на фиг. 2 а и — потенциальные диаграммы на выходах блоков устройства в режиме внутреннего КЗ и в режиме броска тока намагничивания и внешнего КЗ соответственно.

Устройство содержит промежуточный трансформатор тока 1, к вторичной обмотке которого подключены резистор 2 и выпрямительный мост 3, выход которого подключен к первому формирователю прямоугольных импульсов 4, связанному через включенные последовательно первый инвертор 5, первый элемент выдержки времени б, орган запоминания сигналов 7 и второй инвертор 8 с первым реагирующим органом 9. К выходу выпрямительного моста подключены также второй формирователь прямоугольных импульсов

10, к выходу которого подключены второй и третий элементы выдержки времени 11 и 12, связанные через третий и четвертый инверторы 13 и

14 с управляющими входами элементов

ЗАПРЕТ 15 и 16, основные входы которых подключены к выходу формирователя импульсов 10. Выход первого элемента ЗАПРЕТ 15 через последовательно включенные первый преобразователь 17 длительности импульсов в пропорциональное напряжение и элемент памяти 18 связан с первым входом блока сравнения 19, а выход второго элемента ЗАПРЕТ 16 через второй преобразователь 20 длительности импульсов в пропорциональное напряжение связан с вторым входом блока сравнения, выход которого подключен к второму реагирующему органу 21.

1095298

Длительность импульсов на выходе второго формирователя прямоугольных импульсов 10 равна времени, в течение которого дифференциальный ток при КЗ превышает заданный уровень замера. По первой цепи, подсоединенной к выходу второго формирователя прямоугольных импульсов, содержащей последовательно соединенные первый элемент ЗАПРЕТ 15, первый преобразоваТель 17 длительности импульсов в пропорциональное напряжение и элемент памяти 18, проходят импульсы, существующие только в течение второго периода от момента возникновения КЗ. Это достигается соответствующей настройкой второго элемента времени 11, включенного в цепи управления первого элемента ЗАПРЕТ 15.

Наибольшая длительность импульсов запоминается в элементе памяти 18, соответствующее напряжение подается на вход опорного напряжения схемы сравнения и является ее уставкой, Во второй цепи, подсоединенной к .выходу втoporo формирователя прямоугольных импульсов, содержащей последовательно соединенные второй элемент ЗАПРЕТ 16 и второй преобразователь.20 длительности импульсов в пропорциональное напряжение, про" ходят импульсы, существующие в третьем и последующих периодах КЗ.Это достигается соответствующей настройкой четвертого элемента времени 12, включенного в цепи управления второго элемента ЗАПРЕТ 16. Напряжение, пропорциональное длительностям импульсов, поступает на второй вход блока сравнения 19. Сигнал на выхо- де блока сравнения 19 появляется. в том случае, если напряжение на втором входе блока сравнения больше уставки.

В качестве элементов 17 и 20 преобразования длительности импульсоВ на их входе в пропорциональное напряжение может использоваться ключ, параллельно которому включен конденсатор, заряжаемый от источника постоянного напряжения. Управляющими сигналами являются импульсы на входе элементов 17 и 20. При отсутствии импульсов ключ замкнут, конденсатор разряжен, напряжение на нем равно нулю. При появлении импульса ключ. (например, транзистор } дешунтирует конденсатор, он заряжается в течение времени существования импульса. Постоянная времени цепи заряда выбирается из условия обеспечения пропорциональности напряжения на конденсаторе и времени заряда. При исчезновении импульса на входе элементов

17 и 20 ключ замыкается, конденсатор быстро разряжается.

Таким образом, на выходах элементов 17 и 20 при работе устройства появляются импульсы треугольной формы, амплитуда которых пропорциональна длительности импульсов на их входах. К выходу 17 подключен элемент памятй 18, в котором запоминается наибольшая амплитуда импульсов, проходящих через первый элемент ЗАПРЕТ

15 во втором периоде. !

О В качестве реагирующего органа 21 может быть использован расширитель импульсов, В качестве элемента памяти может быть использован конденсатор, кото15 рый заряжается через диод от преобразователя 17. Диод следует использовать для предотвращения разряда этого конденсатора через выходное сопротивление преобразователя 17.

Постоянная времени разряда конденсатора элемента памяти 18 на первый вход блока сравнения 19 должна быть достаточно большой, поэтому при необходимости в этой цепи может быть предусмотрено дополнительное сопротивление.

В качестве блока сравнения может быть использован компаратор, например, на основе операционного усилителя, Опорное напряжение (уставка компаратора ) задается с выхода элемента памяти. На второй его вход подаются треугольные импульсы с выхода преобразователя 20.

Устройство работает следующим образом.

При внутренних К3, не сопровождающихся насыщением трансформаторов тока, происходит замер бестоковых пауз на входе первого формирователя

40 импульсов 4, если паузы окажутся меньше заданного значения, то срабатывает первый реагирующий орган 9, т.е. как в известном устройстве.

При внутренних К3, сопровождаю45 шихся глубоким насыщением трансформаторов тока, в дифференциальном токе появляются значительные бестоковые паузы (фиг. 2a I и реагирующий орган 9 не работает.

50 Напряжение замера формирователя прямоугольных импульсов 10 принимается таким, чтобы импульсные сигналы на его выходе появлялись только при токах, превышающих наибольшие

55 их значения в нормальных эксплуатационных режимах. На выходе формирователя 10 при внутреннем КЗ появляется импульсный сигнал. B момент возникновения сигнала на выходе фор мирователя 10 производится запуск элементов времени 11 и 12. Элемент времени 11 имеет выдержку времени на появление сигнала на его выходе, равную одному периоду. Длительность сигнала на выходе элемента времени

1095298

Равна одному периоду, после ис" течения этого времени сигнал на его выходе исчезает. Элемент времени 12 имеет выдержку времени на появление сигнала, равную двум периодам, после чего сигнал на его выходе существует в течение времени КЗ. Сигналы с выходов элементов времени 11 и 12 инвертируются элементами 13 и 14 и подаются на управляющие входы элементов ЗАПРЕТ 15 и 16, на основные входы которых подается импульсный сигнал формирователя 10 ° При этом на управляющем входе элемента ЗАПРЕТ 15 разрешающий сигнал существует в течение второго периода от момента начала КЗ, а На управляющем входе элемента ЗАПРЕТ 16 разрешающий сигнал существует начиная с третьего периода до отключения КЗ.

В результате на выходе .элемента

ЗАПРЕТ 15 импульсный сигнал существует только в течение второго периода, а на выходе элемента ЗАПРЕТ 16в течение времени от начала третьего периода до отключения КЗ. Элементы 17 и 20 осуществляют преобразование длительности импульсов на их входах в пропорциональное напряжение. Амплитуда импульсов на выходе преобразователя 17 уже в третьем периоде превышает уставку, задаваемую на первом входе компаратора 19, и результате на его выходе появляется импульсный сигнал (И„ ), вызывающий срабатывание второго реагирующего органа 21.

При бросках тока намагничивания и в режимах внешних КЗ длительность импульсов достигает наибольшего значения в первом или втором периоде, а затем монотонно уменьшается (фиг.26).

При этом амплитуда импульсов на выходе преобразователя 17, которая запоминается и является уставкой блока сравнения (компаратора ) 19, оказыва15 ется больше амплитуды импульсов в последующие периоды, поступающие на второй вход блока сравнения с выхода преобразователя 20. Поэтому сигнал на выходе схемы сравнения не появляется и устройство не срабатывает.

Предложенное устройство повышает быстродействие,цифференциальной защиты трансформаторов в переходных режимах внутренних КЗ, что позволяет

75 уменьшить вероятность ущерба при повреждениях трансформаторов, и может быть применено для защиты силовых трансформаторов и автотрансформаторов высоких и сверхвысоких напряже30

1095298 Рце, 8

Сост ави тель A. Бо ндаре н ко

Редактор A. Гулько Техред Л.Коцюбняк Корректор И.Шулла

Заказ 3685/37 Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

rto делам изобретений и отурытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная,4