Устройство для защиты реактора статического тиристорного компенсатора от внутренних повреждений

 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к релейной защите реакторов, применяемых в установках статических тиристорных ком- . пенсаторов реактивной мощности. Цель изобретения - повышение чувствительности . Цель достигается введением в устройство датчика тока реактора 1, инвертора 11, сумматора 12 и второго элемента времени 14 с задержкой на срабатывание. Устройство осуществляет сравнение мгновенных значений тока в реакторе с интегралом напряжения на нем. Если разность указанных величин превысит заданное значение по крайней мере дважды за период, то устройство отключает реактор. 2 ил. Ш (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК (51) 4 Н 02 Н 7/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4ФХ {рg„ {. " л (21) 4151043/24-07 (22) 14. 10. 86 (46) 15.06.88. Бюл. и 22 (71) Горьковское отделение Всесоюзного государственного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института энергетических систем и электрических сетей "Энергосетьпроект" (72) С.M.Êóöoâñêèé и Е.П.Королев (53) 621.316,925 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1246235, кл. Н 02 Н 7/22, 1984.

Авторское свидетельство СССР

В 1369635, кл. Н 02 Н 7/22, 1985, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ РЕАКТОРА

СТАТИЧЕСКОГО ТИРИСТОРНОГО KOMIIEНСАTOPA ОТ ВНУТРЕННИХ ПОВРЕЖДЕНИЙ

„SU„1403214 А 1 (57) Изобретение относится к области электротехники, а именно к релейной защите реакторов, применяемых в установках статических тиристорных ком- . пенсаторов реактивной мощности. Цель изобретения — повышение чувствительности. Цель достигается введением в устройство датчика тока реактора 1, инвертора 11, сумматора 12 и второго элемента времени 14 с задержкой .на срабатывание. Устройство осуществляет сравнение мгновенных значений тока в реакторе с интегралом напряжения на нем. Если разность укаэанных величин превысит заданное значение по крайней мере дважды за период, то устройство отключает реактор.

2 ил. 0321

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам релейной защиты реакторов статических тиристорных компенсаторов (СТК) реактивной мощности,, Целью изобретения является повышение чувствительности защиты реактора.

На фиг. 1 изображена схема устройства, на фиг, 2 — эпюры, поясняющие его работу.

Устройство содержит датчик 1 тока в цепи защищаемого реактора 2,. подключенного к нейтрали через тиристорный ключ 3, а к сети 4 — через выключатель 5, датчики напряжения (трансформаторы) высоковольтного 6 и низковольтного 7 вводов реактора

2, подключенный к их выходам дифференциальный усилитель 8, нуль-орган

9, интегратор l0 с рабочим и управляющим входами, инвертор 11, .выходом подключенный к первому входу сумматора 12, и цепочку из последовательно соединенных компаратора 13, второго элемента 14 времени с задержкой на срабатывание, элемента 15 времени с задержкой на возврат, первого элемента 16 времени с задержкой на срабатывание и исполнительного элемен-. та 17.

Датчик 1 тока и датчики б и 7 напряжения служат для согласования уровней первичных и вторичных сигналов. Дифференциальный усилитель 8 формирует напряжение, пропорциональное разности напряжений на вводах реактора. Нуль-орган 9 формирует выходной сигнал высокого уровня при наличии на входе ненулевого сигнала, и выходной сигнал низкого уровня при нулевом сигнале на входе. Интегратор l0 имеет рабочии и управляющий входы и формирует на выходе напряжение„ пропорциональное интегралу сигнала„ поступающего на. рабочий вход, при наличии на управляющем входе сигнала высокого уровня. При поступлении на управляющий вход интегратора 10 сигнала низкого ypoBHR происходит уста" новление выходного напряжения на 0",, Инвертор 1 1 изменяет знак поступающего на его вход сигнала на противоположный. Сумматор 1Z производит алгебраическое сложение поступающих на его входы сигналов. Еомпаратор 13 выполнен с двухполярным по00TQN H формирует на выходе сигнал высокого уровня в интервале превышения входным сигналом установленного порога, Второй элемент 1А времени служит для задержки в появлении сигнала высокого уровня на выходе по отношению к моменту появления сигнала высокого уровня на его входе на время и 1 мс для уменьшения влияния импульсных помех. С помощью элемента 15 времени кратковременный сигнал с блока l4 расьтиряется на время t q = 10мс, r.å. до поступления сигнала срабатывания в следующем полупериоде. Первый элемент 16 времени служит для предотвращения ложных срабатываний при переходных процессах в элементах схемы. Время задержки t> выбирается большим длительности одйночного расширения импульса с блока 15 и составляет 15 мс, Исполнительный орган 17 обеспечивает отключение выключателя

5 в цепи защищаемого реактора. Шунтирующий реактор Z подключается к сети (при включенном выключателе 5) с помощью тиристорного ключа 3, управляемого от специального управляюще го блока.

В момент открывания одного из тиристоров ключа 3 начинается переходный процесс в активно-индуктивной цепи с реактором 2. В случае исправного реактора доля активной слагающей полного сопротивления по отношению к индуктивной слагающей весьма мала, Так, для реактора ll0 кВ типа

РОД-33333/110 отношение активного сопротивления к полному составляет

0,0058 и снижается для реакторов на более высокие напряжения. Поэтому в случае исправного реактора активной частью его сопротивления можно пренебречь.

При этом напряжение UP и ток i p реактора могут быть представлены в виде 1

С » »

P a t

1

U Pdt

Р )-, о где 1, — номинальная индуктивность ре ах тора .

Устройство ра" îòàåò следующим образом.

Рабочий сигнал, пропорциональный действительному току в реакторе, от датчика 1 тока через инвертор 11

» поступает на первый вход сумматора 12, 1403214

Тормозной сигнал, пропорциональный расчетному току в неповрежденном реакторе, формируемый в виде интеграла напряжения на реакторе, с блока

10 подается на второй вход сумматора 12. Сигнал, пропорциональный напряжению на реакторе, формируется на выходе дифференциального усилителя 8 как разность напряжений от датчиков высоковольтного 6 и низковольтного 7 вводов реактора 2. С выхода дифференциального усилителя 8 сигнал поступает на рабочий вход интегратора 10.

Сигналы управления интегратором

10 вырабатываются нуль-органом 9, вход которого подключен к .датчику 1 тока. В интервале протекания тока через реактор нуль-орган 9 формирует сигнал высокого уровня, разрешая интегрирование.

В момент прекращения тока в реакторе (закрывания тиристорного ключа 3) на выходе нуль-органа 9 устанавливается сигнал низкого уровня и происходит сброс выходного напряжения интегратора 10 на "0". Сигнал запрета интегрирования сохраняется на управляющем входе блока 10 до момента открывания тиристорного ключа

3 в смежном полупериоде. Таким образом предотвращается накопление ошибки в интеграторе.

В нормальном режиме рабочий и тормозной сигналы, поступающие на входы сумматора 12, равны по амплитуде и противоположны по знаку, ввиду чего выходное напряжение сумматора равно нулю и, следовательно, компаратор

13 и устройство в целом остаются в несработанном состоянии, При возникновении повреждения в любой части обмотки реактора снижается его полное сопротивление и ток в цепи реактора возрастает.

Если замыкание в обмотке происходит вблизи вводов, то дополнительно происходит изменение (уменьшение) угла реактора, ввиду чего ток в цепи реактора сцвигается относительно напряжения на некоторый угол в сторону опережения. Кроме того, рабочий сигнал, сформированный из тока реактора, возрастает, а тормозной сигнал, сформированный из напряжения реактора, может лишь уменьшаться. ,Поэтому сигналы, поступающие на входы сумматора, не компенсируются и на."1

55 его выходе появляется напряжение, пропорциональное разности векторов рабочего и тормозного сигналов. Если это напряжение превышает порог срабатывания компараторов 13, на его выходе в каждом полупериоде появляются сигналы высокого уровня. При длительности этих сигналов, превышающей время задержки t1 элемента 14 времени, равное 1 мс, сигнал высокогоуровня проходит на элемент 15 времени с задержкой на возврат, осуществляющий расширение импульса на время

10 мс. Расширенный импульс поступает на вход элемента 16 времени с задержкой на срабатывание = 15 мс.

Так как сигналы срабатывания повторяются в каждом полупериоде промышленной частоты и интервал между ними не превышает 10 мс, то расшчренныс элементом 15 времени импульсы перекрывают паузы между сигналами на его входе, ввиду чего на вход элемента

16 времени поступает непрерывный сигнал высокого уровня.

Через время t,„ = 15 мс сигнал проходит на исполнительный элемент 17, который воздействуе" на выключатель

5, производяший отключение реактора

2 от сети.

Если, например, в .результате действия одиночного импульса помехи или переходного процесса в элементах схемы произошло кратковременное срабатывание компарагора 13, то срабатывания устройства не произойдет, так как длительность одиночного импульса, расширенного íà 10 мс элементом

15 времени, меньше времени задержки

15 мс элемента 16.

При внешних повреждениях, например при коротких замыканиях в сети, напряжение на реакторе снижается, что приводит к уменьшению сформированного из него тормозного сигнала.

Однако одновременно происходит пропорциональное уменьшение тока через реактор и, следовательно, рабочего сигнала, ввиду чего равенство амплитуд и фазовый сдвиг 180 между тормозным и рабочим сигналами сохраняются и срабатывания устройства не происходит.

Высокая чувствительность sащиты при повреждениях в любой части обмотки обеспечивается тем, что при замыкании небольшого числа витков об-. мотки изменение параметра pearèðoâà14ОЗ21 ния — разности мгновенных значений рабочего и тормозного сигналов, обусловлено, главным образом, фазовым сдвигом между сигналами, а в случае

5 замыкания значительного числа витков — различием их амплитудных значений.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить чувствительность и селективность защиты реакторов, входящих в состав статических тиристорных компенсаторов.

Изобретение обеспечивает выявление повреждения и отключение реактора на начальной стадии развития повреждения, когда разрушению подвергалась только часть обмотки и не затронуты наиболее дорогостоящие части: магнитопровод, фарфоровые опорные изоляторы и бак.

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для защиты реактора р5 статического тиристорного компенсатора от внутренних повреждений, содержащее датчики напряжения высоковольтного и низковольтного вводов реактоIr ра, выходы которых подключены к входам дифференциального усилителя, нуль-орган, интегратор, компаратор и цепочку, состоящую из последовательно соединенных элемента времени с задержкой на возврат, первого элемента времени с задержкой на срабатывание и исполнительного элемента, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности, в него дополнительно введены датчик тока реактора, содержащий клеммы для подключения в сеть питания реактора, инвертор, сумматор и второй элемент времени с задержкой на срабатывание, соединенный выходом с входом элемента времени с задержкой на возврат, а входом — с выходом компаратора, вход которого подключен к выходу сумматора, при этом рабочий вход интегратора соединен с выходом дифференциального усилителя, Выход — с пер" вым входом сумматора, а управляющий вход - с выходом нуль-органа, вход которого подключен к выходу датчика тока и к входу инвертора, выход которого соединен с вторым входом сумматора.

1403214

Составитель К.Шилан

Техред Л.Сердюкова

Корректор М.Максимишинец, Редактор Е.Копча

Тираж á50 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2874/48

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул ° р л ° П оектная 4