Устройство для дифференциального фильтра токов обратной последовательности (i2) трехфазной электрической установки

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к релейной защите, и может быть использовано для фиксации токов обратной последовательности в устройствах релейной защиты энергосистем. Техническим результатом изобретения является возможность фиксации токов обратной последовательности в защищаемой зоне путем включения одного дифференциального реле в трехфазные токовые цепи защиты, упрощение схемы - отказ от компенсации токов нулевой последовательности, унификация релейной номенклатуры, снижение трудозатрат и времени на ее наладку и обслуживание. Технический результат достигается за счет того, что устройство для дифференциального фильтра токов обратной последовательности трехфазной электрической установки, содержащее по силовой цепи электрическую установку, подключенные к ней в рассечку фаз трансформаторы тока, соединенные между собой по схеме треугольника по числу сторон электроустановки, образующие дифференциальную схему защиты, токовые цепи и пороговый орган (реле), имеющее уравнительные с выводами 1 и 3, дифференциальную (рабочую) с выводом 6 обмотки, соединенные между собой на выводах 2 и 4, особенность заключается в том, что полярные выводы трансформаторов тока разных фаз и сторон электроустановки подключены к одному дифференциальному реле, причем дифференциальная токовая цепь первой фазы соединена с первым выводом первой уравнительной обмотки дифференциального реле, второй фазы - с третьим выводом второй уравнительной обмотки дифференциального реле, третьей фазы - с шестым выводом дифференциальной (рабочей) обмотки дифференциального реле. 6 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к релейной защите, и может быть использовано для фиксации токов обратной последовательности [I₂] в устройствах релейной защиты энергосистем.

Известно реле тока обратной последовательности типа РТФ-6М (1), 6-6, стр. 322-343, рис. 6-14, состоящее из двух трансформаторов тока, трансреактора, сопротивлений, конденсаторов.

Недостатками такого реле являются необходимость преднамеренной компенсации небаланса фильтра тока обратной последовательности [I₂] при изменении частоты и тока нулевой последовательности, необходимость согласования уставок реле с номинальным током генератора, наличие согласующего разделительного трансформатора, выпрямительных мостов, сглаживающего фильтра второй гармоники и конденсатора, баластных резисторов, нелинейной цепочки и делителя, а также сложные расчет, наладка, и эксплуатация реле, значительная масса реле - 40 кг.

Известно реле серии РТ40/P, применяемое в качестве пускового органа в устройствах резервирования отказа выключателей [УРОВ], [2], стр. 61-64, содержащее трансформатор тока (сумматор) с тремя первичными обмотками и одной вторичной, к которой подключен через выпрямительный мост исполнительный орган (реле). Две первичные обмотки имеют одинаковое количество витков, третья - вдвое больше. Недостатком такого реле является ограниченная область применения реле РТ40/P, усложненная конструкция реле за счет применения активно- емкостного фильтра, возможности регулирования уставок реле за счет изменения числа витков обмоток сумматора.

Известна схема соединения трансформаторов тока в треугольник, а обмоток реле в звезду [3], 3-6, г, стр. 105-106, содержащая силовую цепь, подключенные в рассечку фаз трансформаторы тока, образующие указанную схему, токовые цепи и пороговые органы (реле).

Недостатком такой схемы является чувствительность реле защиты к токам прямой последовательности, т.е. реагирование защиты на симметричные виды коротких замыканий и перегрузок, что ограничивает область ее применения.

Известно реле дифференциальное без торможения [1], стр. 87-100, серии РНТ-565, содержащее один промежуточный насыщающий трехстержневой трансформатор тока, исполнительный орган (реле), рабочую и уравнительные обмотки.

Недостатком таких реле является их узкое предназначение для дифференциальной защиты только одной фазы электроустановки и невозможность фиксирования ими токов обратной последовательности [I₂].

Известна дифференциальная защита трансформатора тока [4], 16-5,б), стр. 501-506, содержащая по силовой цепи электроустановку, подключенные со стороны высокого и низкого уровней напряжения, в рассечку фаз, трансформаторы тока, соединенные между собой на каждой стороне электроустановки по схемам звезды и треугольника, образующие дифференциальную схему защиты, токовые цепи и пороговые органы (реле).

Недостатком такой схемы является невозможность фиксации токов обратной последовательности [I₂] , наличие трех пороговых органов (реле), а также узкая область их применения. Данная схема взята за прототип как наиболее близкая по совокупности существенных признаков с предлагаемым изобретением.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является возможность фиксации токов обратной последовательности в защищаемой зоне путем включения одного дифференциального реле в трехфазные токовые цепи защиты, упрощение схемы - отказ от компенсации токов нулевой последовательности, унификация релейной номенклатуры, снижение трудозатрат и времени на ее наладку и обслуживание.

Технический результат достигается за счет того, что устройство для дифференциального фильтра токов обратной последовательности трехфазной электрической установки, содержащее по силовой цепи электрическую установку, подключенные к ней в рассечку фаз, трансформаторы тока, соединенные между собой по схеме треугольника по числу сторон электроустановки, образующие дифференциальную схему защиты, токовые цепи и пороговый орган (реле), имеющее уравнительные с выводами 1 и 3, дифференциальную (рабочую) с выводом 6 обмотки, соединенные между собой на выводах 2 и 4, особенность заключается в том, что полярные выводы трансформаторов тока разных фаз и сторон электроустановки подключены к одному дифференциальному реле, причем дифференциальная токовая цепь первой фазы соединена с первым выводом первой уравнительной обмотки дифференциального реле, второй фазы - с третьим выводом второй уравнительной обмотки дифференциального реле, третьей фазы - с шестым выводом дифференциальной (рабочей) обмотки дифференциального реле.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.

Устройство для дифференциального фильтра токов обратной последовательности трехфазной электроустановки, содержащее по силовой цепи электрическую установку, подключенные к ней в рассечку фаз трансформаторы тока, соединенные между собой по схеме треугольника по числу сторон электроустановки, образующие дифференциальную схему защиты, токовые цепи и пороговый орган (реле), имеющие уравнительные с выводами 1 и 3, дифференциальную (рабочую) с выводом 6 обмотки, соединенные между собой на выводах 2 и 4, особенность заключается в том, что полярные выводы трансформаторов тока разных фаз и сторон электроустановки подключены к одному дифференциальному реле, причем дифференциальная токовая цепь первой фазы соединена с первым выводом первой уравнительной обмотки дифференциального реле, второй фазы - с третьим выводом уравнительной обмотки дифференциального реле, третьей фазы - с шестым выводом дифференциальной (рабочей) обмотки дифференциального реле, где на фиг. 1 изображены принципиальные схемы первичной (силовой) и вторичной токовых цепей дифференциального фильтра токов обратной последовательности.

На фиг. 2, 3, 4, 5, 6 изображены векторные диаграммы токов в трансформаторах тока каждой из сторон электроустановки и в дифференциальном реле. Устройство для дифференциального фильтра токов обратной последовательности содержит трехфазную сеть 1, 2, 3, и 4, 5, 6, подключенную к электроустановке 7, саму электроустановку 7, трансформаторы тока 8, 9, 10, и 11, 12, 13, включенные в рассечку фаз силовой цепи 1, 2, 3, и 4, 5, 6 соответственно и соединенные между собой по схеме треугольника, по числу сторон электроустановки 7, образующую дифференциальную схему защиты, токовые цепи 14, 15, 16, соединяющие эти трансформаторы тока 8, 9, 10, и 11, 12, 13, а также первую уравнительную 17, вторую уравнительную 18, и дифференциальную (рабочую) 19 обмотки порогового органа (дифференциального реле) 20, причем первая уравнительная обмотка 17 реле 20 подключена к токовой цепи 14 своим выводом 1, вторая уравнительная обмотка 18 подключена к токовой цепи 15 своим выводом 3, дифференциальная (рабочая) обмотка 19 подключена к токовой цепи 16 своим выводом 6, а другие выводы первой 17, второй 18 уравнительных и дифференциальной (рабочей) 19 обмоток дифференциального реле 20 соединены между собой на выводах 2 и 4 этого реле 20, причем уравнительная первая 17, вторая 18 и дифференциальная (рабочая) 19 обмотки реле 20 имеют одинаковое число витков.

Устройство для дифференциального токового фильтра обратной последовательности [I₂] работает следующим образом. При включении в сеть 1, 2, 3 электроустановки 7 в силовой цепи каждой из сторон электроустановки 7 протекают первичные токи I_a, I_b, I_c, которые преобразуются в трансформаторах тока 8, 9, 10 и 11, 12, 13 во вторичные токи i_a', i_b', i_c' и i_a'', i_b'', i_c'' соответственно, а затем суммируются в схемах треугольников трансформаторов тока, что изображено на фиг. 2, 3, 4, 5, 6, в токи i_a'-i_b', i_b'-i_c', i_c'-i_a' и i_a''-i_b'', i_b''-i_c'', i_c''-i_a'', которые по проводам 14, 15, 16 дифференциальной цепи устройства протекают через первую 17, вторую 18 уравнительные и дифференциальную (рабочую) 19 обмотки реле 20, причем за счет абсолютной симметричности схемы, через каждую из обмоток 17, 18, 19 реле 20 одновременно протекают по четыре фазных тока двух фаз сети соответственно от трансформаторов тока 8, 9, 10 и 11, 12, 13 разных сторон электроустановки 7, а поэтому направленных, по контурному протеканию схемы, встречно. Поскольку уравнительные 17, 18, и дифференциальная обмотки 19 расположены на одном среднем стержне магнитопровода дифференциального реле 20, то суммарные токи в об мотках 17, 18, 19 и магнитные потоки от них в магнитопроводе реле 20 при любых симметричных режимах равны нулю, и, следовательно, защита не работает. Токи нулевой последовательности также не выходят за пределы треугольников трансформаторов тока, не имея пути для замыкания через реле [3], 3-6, г), пункта 3, стр. 105-106.

Устройство сработает при асимметрии токов и потоков в реле 20, превышающем заданный порог чувствительности (выбранную уставку) исполнительного органа реле 20. Следовательно, дифференциальный токовый фильтр обратной последовательности защищает электроустановку 7 от повреждений при несимметричных коротких замыканиях в защищаемой зоне дифференциальной цепи с временем работы вплоть до нулевого значения.

Устройство для дифференциального токового фильтра обратной последовательности [I₂] позволяет: 1) не учитывать токи электроустановки 7 в номинальном и иных режимах ее работы за счет равновесного исходного состояния схемы; 2) повысить чувствительность защиты электроустановки 7 до значения, позволяющего фиксировать и отключать повреждения в электроустановке 7 на самых ранних стадиях их возникновения, что снизит трудоматериаловременные затраты на ремонты оборудования до минимальных значений: 3) за счет применения однофазного дифференциального реле 20 при работе в трехфазном варианте подключения к нему дифференциальной цепи упростить схему защиты до одного порогового органа (реле); 4) использовать позитивные свойства быстронасыщающего трансформатора дифференциального реле защиты; 5) за счет рассогласования числа витков обмоток 17, 18, 19 реле 20 выделять составляющую прямой последовательности I₁, позволит использовать его в качестве комбинированного фильтра I₁+KI₂ в защитах энергосистем; 6) применить в качестве порогового органа (реле) 20 дифференциальное реле с торможением серии ДЗТ-11 со всеми его позитивными свойствами.

Формула изобретения

Дифференциальный фильтр токов обратной последовательности трехфазной электрической установки, содержащий включенные в рассечку фаз силовой цепи трехфазной сети, подключенной к электроустановке, трансформаторы тока, соединенные между собой по схеме треугольника по числу сторон электроустановки, образующие дифференциальную схему защиты, токовые цепи и дифференциальное реле с первой и второй уравнительными и дифференциальной обмотками, расположенными на одном стержне магнитопровода и соединенными между собой, отличающийся тем, что полярные выводы трансформаторов тока разных фаз и сторон электроустановки подключены к одному дифференциальному реле, причем дифференциальная токовая цепь первой фазы соединена с первым выводом первой уравнительной обмотки дифференциального реле, второй фазы - с третьим выводом второй уравнительной обмотки дифференциального реле, третьей фазы - с шестым выводом дифференциальной (рабочей) обмотки дифференциального реле.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6