Односистемное направленное реле сопротивления

 

О П И" С""A- - Н---И Е

ИЗОБРЕТЕН Ия

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>428494

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 25.11.71 (21) 1717502/24-7 с присоединением заявки— (32) Приоритет—

Опубликовано 15.05.74. Бюллетень . .Ь 18

Дата опубликования описания 12.03.75 (51) Ч. Кл. Н 02h 3;40

Н Olh 83 18

Государственный комитет

Совета Министров СССР ао делам изобретений и открытий (53) УДК 612.316,925 (088.8) (72) Авторы изобретен.и я

Н. В. Лисецкий и В. К. Скрипко (71) Заявитель Томский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова (54) ОДНОСИСТЕМНОЕ НАПРАВЛЕННОЕ РЕЛЕ

СОПРОТИВЛЕНИЯ

Изобретение относится к технике релейной защиты, а именно к устройствам для дистанционных защит высоковольтных линий электропередачи.

Известно односистемное направленное реле сопротивления, реагирующее на междуфазные короткие замыкания в трехфазной сети, содержащее схему формирования характер истик, на выход которых через схему сравнения абсолютных значений электрических величин включен реагирующий орган.

Основным недостатком известного односистемного направленного сопротивления является то, что оно плохо отстроено от нагрузки, его применение ограничено относительно длины линии и величины передаваемой мощности.

С целью лучшей отстройки от тока нагрузки предлагаемое реле сопротивления снабжено трехфазными ферромагнитными преобразователями тока и напряжения, однофазные выходы которых подключены через фильтры к выходам формирователей характеристик на 150 и 50 гтрк.

С целью использования одного. реагирующего органа при трех- и двухфазных повреждениях в предла гаехтотя реле к выходу схем сравнения 150 гт(подключены последовательно соединенные резистор и диод и параллельно этой ветви диод и реагирующий орган, к которому непосредственно подключен выход схемы сравнения 50 гц.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого реле сопротивления; на фиг. 2 — кривые изменения напряжений, подВОДИ IbIX К СХЕМаМ Ора вНЕНия, в ЗаВИСИмОсти От удален ности точки короткого замыкания вдоль линии; на фиг. 3 — характеристики срабатывания реле сопротивления.

Реле содержит ферромагнитный преобразователь 1 тока, представляющий собой трехфазн ую группу из трех однофазных трансформаторов с насыщенными сердечниками, первичные обмотки которого соединены в зигзаг (фиг. 1) и подключены к трансформаторам тока, соединенным в звезду и ферромагнитный преобразователь 2 напряжения. собранный по схеме утроителя частоты Спинелли, первичные обмотки которого соедичены в звезду и подключены к шинным трансформаторам напряжения.

Вторичные обмотки каждого преобразователя 1 (2) соединены в разомкнутый треугольник.

Реле содержит две схемы 8 и 4 сравнения, из которых схема 8 включена на циркуляцию токов и сравнивает напряжения, сформированные на частоте 150 гтрк, а схема 4 — на равновесие напряжений и сравнивает напряжения, сформированные на частоте 50 ги, причем

428494 каждый промежуточный трансформатор 5 напряжения схемы формирова ния характеристик

150 гц подключен к выходу соответствующего преобразователя 1 (2) через контур, состоящий из последовательно соединенных дросселя б и конденсатора 7 и настроенный на резонанс напряжений при ча стоте 150 гц, к которому подключены промежуточный трансформатор 8 напряжения схемы формирования характеристик 50 eq через контур, состоящий из последовательно соединенных дросселя 9 и конденсатора 10 и настроенный на резонанс напряжений при частоте 50 гц.

Промежуточные трансформаторы 5 и 8 выполнены с малыми эквивалентными зазорами для уменьшения влияния апериод ических слагающих на работу реле в переходных режимахх.

Реле снабжено также двумя фазоповоротными схемами П, которые служат для регулировки углов максимальной чувствительности, и двумя резисторами 12 в цепях ф ильтров. Резисторы 12 необходимы для уменьшения -влияния на работу реле переходных процессов, которые возникают в самих цепях реле.

Селекция выходных напряжений схем сравнения 8, 4 осуществлена с помощью схемы, которая содержит подключенную к выходу схемы 8 сравнения последовательную цепь из реагирующего органа 18 и,д иода 14 с полярностью включения, соответствующей положительному направлению тока в реагирующем органе 18, и параллельно включенную ей цепь из последовательно соединенных резистора 15, сопротивление которого равно сопротивлению реагирующего органа 18, и диода lб, пропускающего ток тормоз ной стороны. Выход схемы 4 сравнения подключен непосредственно к реагирующему органу 18. Ферромагнитный преобразователь 1 тока служит для .преобразования трехфазной системы токов в однофазную систему напряжений, а ферромагнитный преобразователь 2 напряжения — для преобразования трехфазной системы напряжений в однофазную.

Преобразование частоты m числа .фаз в преобразователях 1 и 2,происходит благодаря эффекту насыщения стали сердечников однофаз ых трансформаторов. Протекающие по первичным обмоткам преобразователя 1 тока с малым числом витков синусоидальные токи наводят в каждом однофазном трансформаторе несин усоидальные напряжения, которые содержат нечетные гармонистки. В режиме симметричной:нагрузки или трехфазного металлического замыкания в первичной сети на выходе преобразователя 1 имеются в основном третьи гармоники напряжений. После геометрического суммирования на вторичной стороне преобразователя 1 все гармоники напряжений, кроме третьих и кратных ей, отсутствуют в силу свойств трехфазной системы. Ток тройной частоты, протекающий во вторичной

Зо

65 цепи преобразователя l, близок по форме к синусоиде.

При двухфазном коротком замыкании в одном из сердечников преобразователя 1 действует намагничивающая сила, в два раза оольшая и противоположная по на правлению намагничивающим силам в двух других сердечниках. В этом случае на выходе преобразователя 1 напряжен не будет содержать нечетные гармоники, определяющей из которых является гармо н ика напряжения основной частоты.

В режиме симметричной нагрузки или трехфазного металлического замыкания в первичной сети к ферромагнитному преобразователю

2 напряжения приложена симметричная трехфазная система напряжений. Фазные напряжения будут искажены и содержат высшие гармониии. Линейные токи бл изки к аинусоидальным (в силу свойств трехфазных систем,в токах нет третьих гармоник, а пятые невелики), а в вы одном напряжении:нет основной гармоники, ь..ть только третья (девятыми можно пренебречь).

При несимметричных повреждениях в первичной сети к ферромагнитному преобразователю 2 на пряжения приложена несимметричная система напряжений. В этом случае сердечники преобразователя 2 будут насыщены неодинаково, .и в выходном напряжени и будут присутствовать, в основном, первая .и третья гармонические составляющие.

Таким образом, при симметричных режимах рабочей частотой будет частота 150 гц.

Схема 8 сравнения осуществляет сравнение электрических величин, сформированных на частоте 150 гц. При двухфазных корожих замыканиях сравнение электрических величин осущеспвляется на частоте 50 гц с помощью схемы 4 сравне msgr.

Для улучшения формы кривой напряжения

150 eq между промежуточным трансформатором 5 и соответствующим преобразователем

I (2) включен LC-контур (б и 7), являющийся полосовым фильтром 150 гц. Этот контур образует также с индуктивностью трансформатора 5 фильтр нижних ча стот типа m с частотой бесконечного затухания 150 гц, к которому подключен промежуточный трансформатор 8 схемы формирования характеристик

50 eq через 1 С-контур (9 и 10), являющийся полосовым фильтром 50 гц.

На фиг. 2 показа и характер изменения величин, подводимых к схемам сравнения, в зависимости от удаленности точки короткого замыкания вдоль линии для угла максимальной ч увствителыности, когда напряжения складываются алгебраичеаки.

При трехфазном коротком замыкании на вторичных обмотках тра нсформаторов 5 формируются: напряжения 17 в зависимости от линейного значения напряжения, подводимого к ферромагнитному преобразователю 2 напряжения, и напряжение 18 в зависимости от значения тока, протекающего по первичным

428494 обмоткам преобразователя 1 тока. Точка 19 является, границей срабатывания реле. С помощью трансформаторов 8 формируется напряжение 20 в зависимости от тока, протекающего по обмоткам преобразователя тока

1 при двухфазном повреждении, и напряжения 21 в зависимости от напряжения между поврежденными фазами.

При двухфазном коротком замыкании на вторичных обмотках промежуточных трансформаторов 5 будут присутствовать напряжения

22, пропорциональные третьим гармоникам на выходе преобразователя 1 тока, и напряжения

23, пропорциональные третьей гармонике на выходе преобразователя 2. Причем напряжение третьей гармоники на выходе преобразователя 1 тока при двухфазном коротком замыкании меняется по фазе на 180, При двухфазном коротком замыкании в конце зоны на выходе схемы 4 сравнения появится напряжение положительного знака, а на выходе схемы 3 сравнения — напряжение отрицательного знака.

Однако диод 14 не .пропустит этот ток через реагирующий орган 13. Тормозной ток пройдет через обходившую цепь, состоящую из резистора 15 и диода 15.

При двухфазном коротком замыкании «за спиной» вблизи шин на выходе схемы 3 сравнения 150 гц может появиться напряжение положительного знака. Однако это не приведет к срабатыванию реле, так как к реагирующему органу 13 будет приложено значительно большее напряжение отрицательного знака схемы 4 сравнения.

Характеристики срабатывания односистемного направленного сопротивления показаны па фиг. 3.

При симметричных трехфазных замыканиях граничной линией срабатывания реле я вляется трехлепесъкова я роза 24, а при двухфазных коротких замыканиях — окружность 25. Трехлепестковая роза 24 практически обеспечивает направленность действия реле. При необходимости (например, для лучшей отстройки от

10 качаний) два лепестка могут быть отрезаны с помощью однофазного реле напряжения мощности.

Предмет изобретения

1. Односистемное направленное реле сопротивления, реагирующее на междуфазные короткие замыкания в трехфазной сети, содержащее схему формирования характеристик, на выход которых через схему сравнения абсолютных значений электрических величин включен .реагирующий орган, отличающееся тем, что, с целью лучшей отстройки от тока нагрузки, оно снабжено трехфазными феррома гнитными преобразователями тока и напряжения, однофазные выходы которых подключены через фильтры к выходам формирователей характеристик на 150 и 50 гц.

2. Односистемное направленное реле сопротивления по п. 1, отличающееся тем, что. с целью использования одного реагирующего органа прои трех- и двухфазных повреждениях, к выходу .схем сравнения 150 гц подключены последовательно соединенные резистор и диод и па раллельно этой ветвями диод и реагирующий орган, к которому подключен непосредственно выход схемы сравнения 50 гц.

428494

f7 ц 2Л

Составитель Л. Корнеева

Техред Г. Васильева

Редактор В. Новоселова

Корректор В. Гутман

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент».

Заказ 64/388 Изд. № 1593 Тираж 722 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5