Способ и устройство дифференциальной токовой защиты трехфазной электроустановки

 

О П И С А Н И Е иi) 576639

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Со!ва Севетскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) goIIoлиитслы!Ос к авт. cIIII,(-в" (22) Заявлено 18.06.75 (21) 2145707 07 (51) Ч Кд з H 02H 3 28 с присоединением заявки ¹ 2145968/07

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.10.77. Б!ОГ!лстепь М 3

Дата опубликования описания 06.10.77 (53) УДК 621.316.925 (0SS.S) (72) Авторы изобретения А. H. Бурнашев, Г. Н. Бурнашов, А. A. Кирдякин и Н. В. Лисецкий (71) Заявитель Томский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт имени С. М. Кирова (54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО14

ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ

Изобретение относится к односистемиым дифференциальным токовым защитам трехфазных электроустановок, преимущественно с малыми периодическими токами небалапса дифференциальной цепи, например генераторов, двигателей, поперечной защиты параллельных линий.

Известные способы дифференциальной защиты имеют сравнительно низкую чувствительность, определяемую необходимостью отстройки защиты от номинальных токов, протекающих через исполнительный орган при обрыве соединительных проводов цепи циркуляции, и от больших переходных токов небаланса при внешних коротких замыканиях.

Один из известных способов дифференциальной защиты заключается в том, что измеряют токи по концам генератора, преобразуют трехфазные системы этих токов в однофазныс сигналы в преобразователях числа фаз и геометрически сравнивают полученные однофазные сигналы в исполнительном органе (1). Сигналы небаланса в исполнительном органе ооусловлены неидентичностью характеристик двух преобразователей и разностью геометрических сумм намагничивающих токов отдельных групп трансформаторов тока, способ критичен к обрыву проводов цепи циркуляцш!, поэтому ои характеризуется малой чувствительностью и надежностью. Известен также сиособ дифференциальной токовой защиты, наиболее близкий к изобретеишо по технической сущности и достигаемому результату, в котором пофазио измеряют токи по концам электроустановки, получают дифференциальные токи, получаемые сигналы, определяемые дифференциальными токами, используют для последующего сравнения с уставкой и формирования сигнала на отключение (2). Этот способ осуществляется устройствами с несколькими насыщающпмися трансформаторами и исполнительными органами. Этот известный способ имеет сравнительно низкую чувствительность и надежность, т2к lcai мо>! .ет ср202тыВять ис15 полпительный орган в фазе с периодическим броском тока I!coa,aа!-:са li треб1 СТсп м! Огосистемиое исполнение. Кроме того, возможно замедление действия при значительной апериодической составляющей в токе короткого за20 мыкания.

Для повьписпия 1!увствителы!Ости и надежliOCTII ЗЯИ ПТЫ ЭЛЕКТРО СТЯНОВКИ С МЯЛЫМИ ПЕриодическпмп токами иебалаиса предлагается до cpа!:i!cнн!! с устЯВкой 332ин1!е сигналы, 25 опрсдс,.:яемыс дифференциалы!ыми токами, геометрически сук! !!!роваTü.

Для Ос, щестВ Ic! iия НОВОГО спос002 иредл3гается устройстьо, содерж",ùåå трансформаторы тока по ко!!цам защищаемой трехфазиой

30 электроустановки, вторичные обмотки кото576639 рых пофязпо сосдш1свы ilo схем! с циркулиру1О!цп>1и и дифференциальными токами, связанной с исполнительным органом увеличения тока, отл1шаio. öñññÿ тем, 1то в д!!ффсрспц!1альную цепь псрсд исполнительным органом дополнительно включен перви п1ыми обмотками, соедипсппымп ряипоплечпм зш;>агом, фсрромапштпый преобразователь числа фяз, вторичные обмотки которого соединены согласно-последовательно.

Преобразователь висла фаз при Ill!el!I!I!Is повреждениях обтскастся ли!пь токами пебяланса, обусловлспнымп погрсшгостью т(за!!сфор мяТОрОВ Тон с!. 1 (я!1ряжс11ПЕ СГО ВЫ. > .Одсl пропорционально геометрической сумме токов небаланса всех трех фяз. В пределах определенного диапазона кратностей тока повреждения по отношению к номинальному элементы преобразователя числа фаз работают а лиНЕ IIII>IX. Усl ЯСТI ЯХ ХЯРЯ КТСРПСТН! ПЯ М сlг11ИЧПВЯния. В этом режиме их внутреннеc сопротивление относительно вторичных выводов велико, ITD также снижает ток небялянся. В случае повреждения Ila загцищаемом объекте внутренпес сопротивление преобразователя резко снижается, что сопутствует быстрому нарастаншо тока в исполнительном органе и уменьшеншо времени действия защиты. В случае равенства чисел витков первичных полуобмоток преобразователя схема получается некритичной к обрыву проводов цепи циркуляции.

На фиг. 1 показана структурная схема осуществления предлагаемого способа; на фиг.

2 — преобразователь числа фаз и исполнительный орган, один из вариантов выполнения; на фпг. 3 — — преобразователь числа фаз, другой вариант вьполнcíèÿ.

По концам защищаемой трехфазной электроустановки 1 измеряют фазные токи при помощи трансформаторов 2 и 3 тока. Трансформаторы тока соединчют пофазно по дифференциальной схеме. Трехфазную систему дифференциальных токов преобразуют в однофазную в преобразователе 4 числа фаз путем геометрического суммирования сигналов, определяемых дифференциальными токами. Результирующий сигнал преобразователя числа фаз используют для последующего сравнения с уставкой в исполнительном органе 5 увеличения тока и формирования сигнала на отключение электроустановки.

Преобразователь может быть выполнен, например, при помощи трех однофазных насыщающихся трансформаторов (см. фиг. 2), которые намагпиваются геометрической разностью токов дифференциальной цепи. Такое выполнение первичных обмоток обеспечивает работу защиты при двухфазных повреждениях. Первичные полуобмотки преобразователя имеют одинаковое малое количество витков.

Вторичные его обмотки соединяют согласпопоследовательно и образуют однофазный выход. Ко вторичным обмоткам преобразователя подключают исполнительный орган 5, вклюг

GO

III>IllpI1 ibI Ill С. 11>111>1Й ii!0(т Г>, ре3IICTOp 7 для регулировки уставок, сгла кивающий конденсатор 8 и исполнительное реле 9. В обратный провод дифферснц!!ялы1ой пепи при Собходпмостп вклю кают реле 10 контроля

IIClIP11 BIIOCTII COC iI IIIIII! Е.!1>11ЫХ ПРОВОДОВ 11 РЕЛС

11 фиксации ".àìûêàíèÿ 11а землю.

При нормал1нь!х рсжпмах работы и внешних повреждениях по обмотке реле 9 протекают токи небалапса, величина которых определяется классом точности трансформаторов тока и кратностью токов. Установившийся ток псбалапса при десятикратном токе не превышает десяти процентов номинального тока даже при применении неподобрапных трансформаторов тока третьего класса точности.

При обрыве провода цепи циркуляции ток нагрузки от второго трансформатора данной фазы протекает по половинам первичных обмоток трансформаторов преобразователя в различных направлениях, как показано на чертеже. На вторичной стороне суммируются два одинаковых и противоположных по фазе напряжения, поэтому напряжение на выходе равно нулю.

Таким образом, защита отстроена от обрывов в цепи циркуляции.

Контроль исправности проводов цепи циркуляции осуществляет реле 10, ток срабатывания которого ниже минимального тока нагрузки.

В случае двойного замыкания на землю, когда в защищаемой зоне находится только одно место пробоя, а второе — вне зоны защиты, в сети с малыми токами замыкания на землю распределение токов в обмотках преобразователя получается таким же, как и при обрыве проводов цепи циркуляции. Отключение таких повреждений производят при помощи реле 11 с током срабатывания выше номинального тока. Кроме того, в сети с глухозаземленной нейтралью реле 11 может выявлять однофазные замыкания на землю.

Функции реле 11 может выполнять реле 9, если в обратный провод защиты включить линейный трансформатор 12 (см. фиг. 3) и его вторичную обмотку включить последовательно со вторичными обмотками преобразователя, однако при таком выполнении защита чувствительна к обрывам проводов.

При установившемся двухфазном повреждении в зоне защиты на вторичной сторон г!реобразователя суммируются противоположные по фазе и неравные по величине напря жепия, так как сердечник преобразователя отс-.яющей замкнувшейся фазы намагничивается в два раза сильнее и насыщается по срав. нению с сердечниками других фаз. В напряжении выхода преобразователя при этом велика основная гармоника. Исполнительное реле 9 срабатывает.

Прп трехфазном коротком замыкании в зо с защиты, кроме значительного увеличения напряжения третьей грамоники, на выходе преобразователя вследствие подмагпичивания

576639 апериодическими токами возникают четные гармоники, что приводит к более быстрому нарастанию напряжения выхода и уменьшению времени срабатывания защиты.

При помощи одного преобразователя и исполнительного органа с высокой чувствительностью и надежностью контролируют три фазы защищаемой электроустановки.

Предлагаемый способ и устройство опробованы в лабораториях кафедры электрических станций Томского политехнического института, дали положительные результаты и могут быть рекомендованы для широкого применения в энергосистемах.

Формула изобретения

1. Способ дифференциальной токовой защиты трехфазной электроустановки, в котором пофазно измеряют токи по концам электроустановки, получают дифференциальные токи путем их геометрического сравнения, получаемые сигналы, определяемые дифференицальными токами, используют для последующего сравнения с уставкой и формирования сигнала на отключение, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и надежности зашиты электроустановки с малыми периодическими токами небаланса, до, сравнения с уставкой указанные сигналы, определяемые дифференциальными токами, геометрически суммируют.

2. Устройство для осуществления дифференциальной токовой защиты по п. 1, содержащее трансформаторы тока по концам защищаемой трехфазной электроустановки, вторич10 ные обмотки которых пофазно соединенные по схеме с циркулирующими и дифференциальными токами, связанной с исполнительным органом, отличающееся тем, что в дифференциальную цепь перед исполнительным

15 органом дополнительно включен первичными обмотками, соединенными равноплечим зигзагом, ферромагнитный преобразователь числа фаз, вторичные обмотки которого соединены согласно-последовательно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство Хо 284122, 25 кл. Н 02Н 3/28, 1962.

2. Федосеев А. М. Основы релейной защиты. ГЭИ, 1961, с. 306, рис. 8 — 7.

576639

В с Риг, f

Рог. д

Составитель Л. Корнеева

Техред И. Михайлова

Корректор Л. Брахнина

Редактор Л. Тюрина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2288/6 Изд, № 826 Тираж 917 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

I l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5