Устройство для дифференциальной токовой защиты ошиновок мощных трансформаторов

 

Изобретение относится к области электротехники - релейной.защите - и может быть использовано для защиты электрических сетей и систем напряжением 220 кВ и вьппе с глухозаземленной. нейтралью и предназначено для отключения электроустановки в сети переменного тока при коротком замыкании в зоне защиты. Цель изобретения - повьшение надежности путем автоматизации переключения выходных цепей в различных режимах работы трансформатора . Трансформатор 1 напряжения снабжен группами выключателей с разъединителем соответственно 2, 3, 4; 5,6, 7 и 8, 9, которые служат для подключения трансформатора 1 к сети высокого среднего и низшего напряжений . Устройство снабжено блоками 16 и 24 дифференциальной отсечки, блоками 14 и 15 торможения и реагирующим органом 17. При наличии тока пов (Л го ю 00 ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (511 4 Н 02 Н 3/28 7 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3875438/24-07 (22) 01.04.85 (46) 15,12.86, Бюл. 9 46 (71) Ордена Октябрьской Революции всесоюзный государственный проектноиэыскательский и научно-исследовательский институт энергетических систем и электрических сетей "Энергосетьпроект" (72) Ю. Г. Айрапетов (53) 621.316.925(088.8) (56) Федосеев М. Релейная защита электрических систем. М.: Энергия, 1976, с. 447, рис. 9-33.

Технические требования и структурные схемы комплекса устройств релейной защиты элементов ПС. 500 (ЭЗО)

1150 кВ. Том 1, M., ЭСП, 1978, мнв.

В 7899 тм - т 1, с. 3. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ

;ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ОШИНОВОК МОЩНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

„„SU„„! 277285 А 1 (57) Изобретение относится к области электротехники — релейной.эащитеи может быть использовано для защиты электрических сетей и систем напряжением 220 кВ и вьппе с глухозаэемленной, нейтралью и предназначено для отключения электроустановки в сети пере-менного тока при коротком замыкании в зоне защиты. Цель иэобретения— повьппение надежности путем автоматизации переключения выходных цепей в . различных режимах работы трансформатора. Трансформатор 1 напряжения снабжен группами выключателей с разьединителем соответственно 2, 3, 4;

5; .6, 7 и 8, 9, которые служат для g подключения трансформатора 1 к сети высокого среднего н низшего напряжений. Устройство снабжено блоками 16 и 24 дифференциальной отсечки, блоками 14 и 15 торможения и реагирующим органом 17. При наличии тока пов127728 реждения в защищаемом участке срабатывает реагирующий орган 17, Надежность защиты путем автоматизации переключения выходных цепей в различных режимах работы трансформатора 1 достигается путем введения двух бло5 ков 16 и 24 дифференциальных токовых отсечек, блоков 51 и 52 фиксации отключенного и включенного положений разъединителя сторон высокого и среднего напряжения, а также логической части схемы. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите электрических сетей и систем напряжением 220 кВ и выше с глухозаземленной нейтралью, и предназначено для отключения электроустановки в сети переменного тока при коротком замыкании в зоне защиты.

Целью изобретения является повышение надежности путем автоматизации переключения выходных цепей:в различных режимах работы трансформатора.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Автотрансформатор 1 с помощью выключателей 2 и 3 и разъединителя 4 подсоединен к распределительному устройству высшего напряжения, с помощью выключателей 5 и 6 и разъединителя 7 подсоединен к распределительному уст- 2О ройству среднего напряжения с помощью выключателей 8 и 9 подсоединен к распределительному устройству низшего напряжения (остальные коммутационные аппараты не показаны), 25

Трансформаторы 10 и 11 тока стороны высшего напряжения через блоки 12 и 13 выравнивания коэффициентов трансформации и установки тока срабатывания, блоки 14 и 15 торможения и блок

16 дифференциальной отсечки подсоединены к реагирующему органу 17, к которому также подключены трансформаторы,18 и 19 тока стороны среднего напряжения через блоки 20 и 21 вырав- 35 нивания коэффициентов трансформации и установки тока срабатывания, блоки

22 и 23 торможения и блок 24 дифференциальной токовой отсечки и, кроме того, подключены трансформаторы 25 и 40

26 тока через блоки 27 и 28 выравнивания коэффициентов трансформации и установки тока срабатывания и блоки

29 и 30 торможения. Трансформаторы

31, 32 и 33 тока, встроенные в выводы высшего, среднего и низшего напряжения автотрансформатора, подсоединены соответственно через блоки 34, 35 и 36 выравнивания коэффициента трансформации и установки токов срабатывания к исполнительному органу 17. Исполнительный блок 37 выходных цепей реагирующего органа 17 через первый, второй и третий блоки 38 39, 40 запрета соединен соответственно с блоками управления 41 и 42, 43 и 44, 45 и 46 выключателей 2 и 3 стороны высшего напряжения, выключателей 5 и 6 стороны среднего напряжения и выключателей 8 и 9 стороны низшего напряжения. Блок 47 выходных цепей дифференциальной отсечки 16 через четвертый блок 48 ЗАПРЕТ также соединен с блоками 41 и 42 управления выключателями 2 и 3, а блок 49 выходных цепей дифференциальный отсечки 24 через пятый блок 50 ЗАПРЕТ соединен с блоками 43 и 44 управления выключателями 5 и 6. Блоки 51 и 52 фиксации отключенного положения разъединителей 4 и 7 соединены с блоками ЗАПРЕТ

38 и 39 прохождения сигналов на отключение выключателей 2 и 3, 5 и 6 соответственно, а блоки 53 и.$4 фиксации включенного положения этих разъединителей соединены с блоками

ЗАПРЕТ 48 и 50 прохождения сигнала на отключение тех же выключателей.

Блоки 55 и 56 фиксации отключенного положения выключателей 2 и 3 и блоки

57 и 58 фиксации отключенного положения выключателей 5 и 6 соединены соответственно с элементами И 59 и 60.

Устройство работает следующим образом.

При коротком замыкании на ошиновке высшего напряжения автотрансформатора при включенных выключателях и

1277285 тает, так как при включенном разъединителе 4 блок 53 фиксации его включенного положения подает запрещающий З5

iS на отключение выключателей 2 и 3 подается через блок ЗАПРЕТ 48 на входы блоков 41 и 42 управления выключателями 2 и 3.

Отключение выключателей 4, 5, 8 и

9 не происходит по следующим .причи нам.

С второго, третьего и четвертого выходов блока 48 поступают сигналы на первые. запрещающие входы блоков

ЗАПРЕТ 38, 39 и 40 раньше (примерно на 20 мс), чем от блока 37 поступа50

SS него напряжения. Начальный ток срабатывания в этой зоне определяется разъединителях схемы ток повреждения от трансформаторов 10, ll тока через блоки 12 и 13 выравнивания коэффициента трансформации и установки тока уставки, поступает на блоки 14, 15 торможения, а через них — на блок 16 быстродействующей дифференциальной отсечки и затем в реагирующий орган 17. Ток повреждения от трансформатора 31 тока поступает в реагирующий орган 17 через блок 34

1 выравнивания коэффициента трансформации и установки тока срабатывания.

При этом защита работает с током срабатывания, определяемым характеристикой зоны ошиновки высшего напряжения. Начальный ток срабатывания в этой зоне определяется уставками в блоках 12 и 13, для тока, подтекающего от системы высшего напряжения и в блоках 20, 21, 34 и 35 для токов, подтекающих от системы среднего напряжения. При этом сигнал на отключение выключателей 2, 3, 5, 6, 8 и

9 проходит от исполнительного блока

37 выходных цепей реагирующего органа 17 через блоки ЗАПРЕТ 38, 39 и 40 и блоки 41, 42, 43, 44, 45 и 46 управления соответствующими выключателями.

Быстродействующая дифференциальная отсечка в данном режиме не рабосигнал на первый запрещающий вход блока ЗАПРЕТ 48 прохождения отключающего сигнала от блока 47 выходных цепей дифференциальной отсечки 16..

В случае, когда короткое замыкание на ошиновке высшего напряжения автотрансформатора произошло при отключенном разъединителе 4 и включенных выключателях 2 и 3, срабатывает дифференциальная. отсечка 16 и от блока 47 ее выходных цепей сигнал

1

30 ют сигналы на входы элементов 38, 39 и 40. Прохождение сигналов через блоки 38, 39 и 40 запрещается и на блоки 43-46 управления выключателями

5, 6, 8 и 9 стороны среднего и низшего напряжения автотрансформатора отключающие сигналы не поступают, Если при отключенном разъединителе 4 происходит короткое замыкание на стороне среднего напряжения автотрансформатора, срабатывают дифференциальная защита ошиновки автотрансформатора и ее реагирующий орган 17 и от исполнительного блока 37 выходных цепей реагирующего органа 17 че-. рез блоки 39 и 40 проходят отключающие сигналы на блоки 43, 44, 45 и

46 управления выключателями 5, 6, 8 и 9.

Через блок 38 сигнал не проходит так как на его третьем запрещающем входе имеется сигнал от блока 51 фиксации отключенного положения разьединителя 4. На блоках 39 и 40 запрещающие сигналы отсутствуют.

Если дифференциальная отсечка 24 стороны среднего напряжения срабатывает, сигнал от ее блока 49 -выходных цепей через пятый блок ЗАПРЕТ 50 не проходит, так как íà его первом запрещающем входе имеется сигнал от блока 54.фиксации включенного поло- жения разъединителя 7 стороны среднего напряжения автотрансформатора.

При коротком замыкании на ошиновке среднего напряжения (все коммутационные аппараты до возникновения короткого замыкания были включены) токи повреждения от трансформаторов

18 и- 19 тока через блоки 20 и 21 выравнивания коэффициента трансформации и установки тока срабатывания и блоки 22 и 23 торможения поступают на блок 24 быстродействующей дифференциальной токовой отсечки и затем - в реагирующий орган )7. Ток повреждения от. трансформатора 32 тока через блок 35 выравнивания коэффициента трансформации и установки тока срабатывания поступает в реагирующий орган 17.

В данном случае защита работает. с током срабатывания, определенным характеристикой зоны ошиновки средуставками в блоках 20 и 21 выравнивания коэффициента трансформации rf

12772

50

55 установки тока срабатывания для то-, ка, подтекающего от системы. среднего напряжения, и в блоках 34, 35, 1.2 и 13 для тока, подтекающего от системы высшего напряжения.

При этом сигнал на отключение . выключателей 2, 3, 5, 6, 8, 9 проходит от блока 37 выходных цепей йсполнительного органа 17 через блоки ЗАПРЕТ 38, 39, 40 и блоки 41-46 управления соответствующими выключа- ° телями.

Быстродействующая дифференциальная токовая. отсечка в данном режиме не работает, так как при включенном разъединителе 7 блок 54 фиксации его включенного положения подает запрещающий сигнал на первый запрещающий вход блока ЗАПРЕТ 50 прохождения отключающего сигнала от блока 49 выходных цепей дифференциальной отсечки 24.

В случае, когда короткое замыкание на ошиновке среднего напряжения произошло при отключенном разъединителе 7 и включенных выключателях 5 и 6, срабатывает дифференциальная отсечка 24 и от блока 49 ее выходных цепей сигнал на отключение выключателей 5 и 6 подается через блок ЗАПРЕТ 50 на входы блоков 43 и 44 уп" равления выключателями 5 и 6.

Отключение выключателей 1, 2, 8 и 9 не происходит, так как со второго, третьего и четвертого выходов блока 50 поступают сигналы на вторые запрещающие входы блоков ЗАПРЕТ 38, 39 и 40 раньше (примерно на 20 мс), чем от блока 37 поступают сигналы на входы блоков 38, 39 и 40. Прохождение сигналов через элементы 38, 39 и 40 запрещено и отключение выключателей 1, 2, 8 и 9 не происхо-:: дит.

Если при отключенном разъединителе 7 происходит короткое замыкание на стороне высшего напряжения автотрансформатора, срабатывает дифференциальная защита ошиновки автотранс,форматора и от блока выходных цепей

37 реагирующего органа 17 через блоки 38 и 40 проходят, отключающие сигналы на блоки 41, 42, 45.и 46 управления выключателями 1, 2, 8 и 9.

Через блок 39 сигнал не проходит, так как на его третьем запрещающем входе имеется сигнал .от блока 52 фиксации отключенного положения разъеди10

85 Ь нителя 7. На блоках 38 и 40 запрещающие сигналы отсутствуют.

При этом, если ток повреждения при коротком замыкании на ошиновке среднего напряжения достаточен для срабатывания быстродействующей дифференциальной отсечки 16 дополнительных действий дифференциальной защиты, ошиновка не происходит, так как запрещено прохождение сигнала через блок 48 иэ-за наличия на его первом запрещающем входе сигнала от блока

53 фиксации включенного положения разъединителя 4.

При коротком замыкании на стороне низшего напряжения в режиме, когда все выключатели.и разъединители AT включены, токи повреждения от трансформаторов 25 и 26 тока через блоки

27 и 28 выравнивания коэффициента трансформации и установки тока срабатывания и через блоки 29 и 30 торможения поступают в реагирующий орган 17, а ток повреждения от транс- . форматора 33 тока поступает в реагирующий орган 17 через блок 36 выравнивания коэффициента трансформации и установки тока срабатывания.

При этом защита работает с током срабатывания„ определяемым характеристикой зоны ошиновки стороны низшего напряжения.

Начальный ток срабатывания в этой зоне определяется уставками в блоках

12, 13, 34 и 36 для тока от системы высшего напряжения и в блоках 20, 21, 35 и 36 для тока от системы среднего напряжения.

Сигнал на отключение всех выключателей автотрансформатора от исполнительного блока 37 выходных цепей реагирующего органа 17 подается на блоки 41-46 управления выключателями

2, 3, 5, 6, 8, 9 через блоки ЗАПРЕТ

38, 39 и 40.

В случае срабатывания быстродействующих, дифференциальных отсечек

16 или 24 (или обеих) сигналы от них заблокированы на блоках ЗАПРЕТ 48 и

50 подачей на их запрещающие входы .сигналов с блоков 53 и 54 фиксации включенного положения разъединителей

4 и 7, Во всех рассмотренных случаях.короткого замыкания в зоне действия защиты торможение определяется уставками.в блоках торможения 14, 15, 22 и

23, однако благодаря наличию гори1277285 зонтального участка в тормозной характеристике и исходя из принятой расчетной методики коэффициент торможения определяется по начальному (на-чало торможения) току срабатывания в зоне повреждения.

При внешнем коротком замыкании на любой из сторон защита не работает благодаря торможению, определяемому блоками 14, 15, 22 и 23 тормо- t0 жения при коротком замыкании в системах высшего и среднего..напряжения и блоками 14, 15, 22, 23, 29 и 30 торможения при коротком замыкании в системе низшего напряжения. Рабочая намагничивающая сила при всех рассмотренных случаях внешних коротких замыканиях определяется током небаланса в блоке установки тока срабатывания наиболее чувствительной из зон, обтекаемых током рассматриваемого внешнего короткого замыкания.

В случае выполнения дифференциальной защиты ошиновки автотрансформатора с применением для отстрой25 ки от токов включения времяимпульсного принципа для реализации последнего требуется время 2-1-23,5 мс.

Указанное время не требуется для дифференциальных отсечек с грубой уставкой, специально введенных для защиты части ошиновки вшсшего и среднего напряжения, после их отсоединения от автотрансформатора с помощью разъединителя 4 или 7, когда З5 имеется необходимость работы отключенной от автотрансформатора части ошиновки высшего или среднего напряжения в схеме соответствующего распределительного устройства. 40

Опережающее срабатывание дифференциальной отсечки по сравнению с дифференциальной защитой на 20 мс обеспечивает надежную работу .логической схемы защиты в режимах, когда 45 разъединители 4 или 7 отключены, При отключении ошиновки высокого напряжения выключателями 2 и 3 и разъединителем 4 срабатывают блоки

51, 55 и 56, сигналы с их выходов поступают на входы элемента И 59, который срабатывает. Сигнал с его выхода подается на запрещающий вход блока ЗАПРЕТ 48, что предотвращает прохождение сигнала на блокировку 55 защиты (блоки 39 и 40) от блока 47 отсечки 16 при ее случайном срабатывании.

Аналогично, при отключении выключателей 5 и 6 и разъединителя 7 срабатывают блоки 52, 57 и 58, элемент

И .60, с выхода которого подается сигнал на запрещающий вход элемента

ЗАПРЕТ 50. Этим предотвращается прохождение сигнала от блока 49 отсечки 24 на блокировку защиты (блоки

38 и 40).

Формула изобретения

Устройство для дифференциальной токовой зашиты ошиновок мощных трансI форматоров, содержащее трансформаторы тока, установленные на вводах трансформатора и выключателях трансформатора всех его сторон, вторичные обмотки трансформаторов тока через блоки выравнивания коэффициентов трансформации и установки тока срабатывания и блоки торможения подключены к реагирующему органу, исполнительный блок которого связан с блоками отключения выключателей всех сторон трансформатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности путем автоматизации переключения выходных цепей в различных режимах работы трансформатора, в него дополнительно введены две дифференциальные токовые отсечки, содержащие реагирующий и выходной блоки, пять блоков

ЗАПРЕТ, два элемента И, блоки фиксации соответственно отключенного и включенного положений разъединителя стороны высокого напряжения трансформатора, блоки фиксации соответственно отключенного и включенного положений разъединителей стороны среднего напряжения трансформатора, блоки фиксации отключенного положения каждого из выключателей сторон высшего. и среднего напряжений трансформатора, при этом токовые цепи первого и вго- . рого блоков дифференциальных токовых отсечек включены последовательно в цепи вторичных обмоток трансформаторов тока, установленных на выключателях соответственно сторон высокого и среднего напряжений, исполнительный блок реагирующего органа подключен к блокам отключения выключателей сторон высшего, среднего и низшего напряжений трансформатора соответственно через первый, второй и третий блоки ЗАПРЕТ, к первым запрещающим входам которых подключены соответстСоставитель A Бондаренко

Техред Л.Олейник Корректор И. Эрдейи

Редактор Н. Швыдкая

Т

Заказ 6753/51

Тираж 612 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и .открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

9 1277285 10 венно второй, третий и четвертый вы- тьему запрещающему входу второходы четвертого блока ЗАПРЕТ, первый ro блока ЗАПРЕТ и к первому выход которого подключен к блокам входу второго элемента И, блок отключения выключателей стороны выс- фиксации включенного положения щего напряжения, трансформатора, à 5 раэьединителя стороны высшего напрявход — к блоку выходных цепей первой жения трансформатора подключен к дифференциальной токовой отсечки, первому запрещающему входу четверблок выходных цепей второй дифферен- того блока ЗАПРЕТ, второй запрещаюциальной токовой отсечки подключен щий вход которого подключен к выходу ко входу пятого блока ЗАПРЕТ, первый 10 первого элемента И, остальные входы выход которого подключен к блокам которого подключены к блокам фиксаотключения выключателей стороны сред- ции отключенного положения выключа- него напряжения трансформатора, вто- телей стороны высокого напряжения рой, третий и четвертый выходы — Ko трансформатора, блок фиксации вклювторым запрещающим входам первого, 15 ченного доложения раэьединителя стовторого и третьего блоков ЗАПРЕТ, вы роны среднего напряжения трансформаход блока фиксации отключенного поло тора подключен к первому. запрещающежения разъединителя стороны высокого му входу пятого блока ЗАПРЕТ, второй напряжения трансформатора подключен запрещающий вход которого подклю- к третьеМу запрещающему входу перво- 20 чен к выходу второго элемента го блока ЗАПРЕТ и к первому входу И, остальные входы которого подпервого элемента И выход блока фик- ключены к блокам фиксации отсации отключенного положения разь - ключенного положения выключателей единителя стороны среднего напряже-. стороны среднего напряжения трансния трансформатора подключен к тре- 2 форматора.