Способ защиты от пробоя на корпус выводов, соединенных в треугольник вентильных обмоток трансформатора, питающего преобразовательный мост, и устройство для его осуществления

 

1. Способ заишты от пробоя на корпус выводов соединенных в треугольник вентильных обмоток трансформатора, питающего преобразовательный мост, по крайней мере с одним дополнительным источником ЭДС в цепи выпрямленного тока, путем измерения фазных токов начал обмоток с последующим сравнением величины, им пропорциональной, с уставкой, и при превышении последней, формирования сигнала на запирание рабочих вентилей моста и отпирание других вентилей, о тличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем защиты трансформатора, питающего преобразовательный мост без шунтирующего вентиля, дополнительно измеряют фазные токи концовобмоток, формируют пропорциональные им полпчнны, берут разности полученных величин, пропорциональных токам нлчлл и концов клждот"! из фаз, сравиинпют их с ycrauKoii и п случае прерзыгцрпия последней в какой-либо из фаз фиксируют повреждение этой фазы, однопремеино берут алгебраические суммы токов начал и токоп концов обмоток, сравнивают разность их абсолютных значений с уставкой, при превышении последней фиксируют направление разностного тока и условно определяют место повреждения в начале обмоткп при одном нап).1аслении указанного тока или в конце - при противоположном, в результате упомянутых операций фиксируют место повреждения и непосредственно с ним связанную фазу моста, отпирают вентили этой фазы, а остальные вентили запирают.. 2. Устройство для осуществления способа по П.1, содержащее датчики тока в цепях начальных выводов обмоток, подключенные к ним блоки сравнения и вьсходной орган, о т л и ч а ю-щ е е с я тем, что оно дополнительно снабжено двумя выпрямителями, блоками сравнения выходных токов фил.ьтров, шестью элементами совпадения, элементами ИЛИ и памяти и датчиками тока в цепях конечных выводов обмоток и подключенными к указанным датчикам блоками сравнения токов начал и концов каждой из фаз, при этом датчики токов начал и концов обмоток соединены по схеме фильтров нулевой последовательности, к выходам которым через выпрямители подключены на про- •тивоположные входы блока сравнения выходных токов указанных фильтров.(Ла^^ сого•*sl00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU„„649278

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 2353752/07 (22) 26,04. 76 (46) 30,08.91.. Бюл. h 32 (72) A.E. Гуревич, Л.>. Лебедегл, и А. В. Гончаров (71) Научно-исследовательский институт постоянного тока (53) 621.316.925 (088.8) (56) Федосеев А.М. Основы релейной защиты. — М., "ГЭИ", 1961, э 9-7

Соловьев И.И. Раздельная дифференциальная защита трлнсАормлторов.

Бюллетень Мосэнерго, Р 10, 1931.

Известия НИИПТ 1 " S, ГЭИ, 1961, с, 212. (54) СПОСОБ ЗАГ1ИТЫ ОТ ПРОБОЯ HA КОРПУС ВЫВОДОВ СОЕДИНЕННЫХ В ТРЕУГОЛЬНИК ВЕНТИЛЬНЫХ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРА, ПИТАЮЩЕГО ПРГОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ

МОСТ, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ защиты от пробоя на корпус выводов соединенных в треугольник вентильных обмоток трансформатора, питающего преобразовательный мост, по крайней мере с одним дополнительным источником ЭДС в цепи выпрямленного тока, путем измерения фазных токов начал обмоток с последующим сравнением величины, им пропорциональной, с уставкой, и при превышении последней, формирования сигнала на запирание рабочих вентилей моста и отпирание других вентилей, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем защиты трансформатора, питающего преобразовательный мост без шунтирующего вентиля, дополнительно измеряют фазные токи концов (5))g Н 02 Н 3/28, Н 02 Н 7/10 обмоток, формируют пропорциональные им величины, берут разности полученных величин, пропорционлл ных токам

H1 (лл и концов клжцой из Алз, срлвнивлн т их с устлвкой и в случае превыии ння последней в какой-либо из фаз фиксируют повреждение этой фазы, одновременно берут ллгебрлические суммы токов нлчлл и токов концов обмоток, срлвнивлют разность их лбсолютных знлчений с уставкой, при преввяионии последней фиксируют нлправление рлзностного токл и условно определяют место повреждения в начале обмотки при одном направлении указлнного тока или в копце — при проти" воноложном, в результате упомянутых операций фиксируют место повреждения и непосредственно с ним связанную фазу моста, отпирают вентили этой Аазы, а остальные вентили запирают.

2. Устройство для осуществления способл по п.1, содержащее датчики тока в цепях начальных выводов обмоток, подключенные к ним блоки сравнения и выходной орган, о т л и ч а ющ е е с я тем, что оно дополнительно снабжено двумя выпрямителями, блоками сравнения выходных токов фильтров, шестью элементами совпадения, элементами ИЛИ и памяти и датчиками тока в цепях конечных выводов обмоток и подключенными к указанным датчикам блоками сравнения токов начал и концов каждой иэ фаэ, при этом датчики токов начал и концов обмоток соединены по схеме фильтров нулевой последовательности, к выходам которым через выпрямители подключены на противоположные входы блока сравнения выходных токов указанных фильтров, 649278 ки.

1 а выходы каждого из блоков сравнения токов фильтров соединены с входами трех из шести элементов совпадения, другие входы которых соединены с выходами блоков сравнения токов фаз,,выходы указанных элементов совпадения через элементы ИЛИ и элементы памяти связаны с выходным органом систе мы управления вентилями каждой фазы 0 моста.

Изобретение относится к устройствам и способам защиты трансформаторов питающих преобразовательные мосУ ты при соединении вентильных обмоЭ

20 ток в треугольник и использовании рабочих вентилей моста в качестве шунтирующих

Известны способызащиты обмотоктран.сформаторов oT IIepeKpblTHA на корпу ос 25 нованные на дифференциальном принципе сравнения токов в каждои из фаз по концам каждой или нескольких обмоток или — алгебраической суммы токов одной стороны обмотки, соединеннои

30 в звезду, с током наглухо заземленной нейтрали этой обмотки.

Известен также способ защиты от .пробоя на корпус выводов соединенных в треугольник вентильных обмоток трансформатора, питающего преобразова 35 тельный мост по крайней мере с .одним дополнительным источником ЭДС в цепи выпрямленного тока, путем измерения фазнйх токов начал обмоток с послеI 40 дующим сравнением пропорциональнои им величины с уставкой и, при превышении последней, формирования сигна.ла иа запирание рабочих вентилей моста и отпирание других вентилеи, и оустройство для его осуществления, содержащее датчики тока в цепях начальных выводов обмоток и подключенныи к ним через блоки сравнения - выходной орган.

Такой способ и устройство для его осуществления являются наиболее близкими по технической сущности к описываемым.

Однако с их помощью невозможно быстро перевести ток с места повреж 55 дения на вентили моста. При перекрытии на корпус выводов фазы трансформатора, соединенного в треугольник, 3. Устройство по п.2, о т л и ч аю ш е е с я åì, что блоки сравнения, подключенные к выходам выпрямителей, содержат выходные органы, имеющие на выходах логические сигналы

"О" или "1", в зависимости от направления разностного тока выпрямителей при превышении им заданной уставвозникает короткое замыкание вентильной обмотки трансформатора через место повреждения, обмотки, включенный вентиль и рабочее заземление преобразователя. После прекращения подачи . ( рабочих импульсов короткое замыкание прекращается, после чего через место повреждения протекает постоянный ток, подцерживаемый либо другими мостами, либо за счет накопленной в индуктивностях мощных реакторов энергии. Для перевода этого тока на вентили моста необходимо определить, на котором из выводов обмотки (начальном или конечном) имеет место перекрытие. В подавляющем большинстве слу" чаев перекрытия имеют место на выводах обмоток, при этом наиболее часто при использовании встроенных во вводы датчиков тока в защищаемую зону sxoдят лишь внутренние повреждения выводов обмотки, при использовании выносных датчиков - также и внешние повреждения.

Таким образом, при отсутствии специального шунтирующего вентиля и использовании вместо него рабочих вентилей моста ток в месте повреждения продолжает существовать до отключения всех других мостов или до завершения спадания тока, поддерживаемого энергией индуктивных элементов схемы преобразователя. Достаточно длительное время (например, в одномостовых преобразователях) снижения тока приводит к существенным повреждениям изоляции в месте перекрытия и к длительному ремонту и простою моста.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем защиты трансформатора, питающего преобразовательный мост без шунтирующего вентиля ° (I) Ъ!(!

ЗС

Это достигается тем, что по нрепложе.иному способу защиты от пробоя на корпус выводов соединенных в треугольник вентиль»»ых обмоток трлнсфс рматора, питающего преобразовательный мост, по крайней мере с одним дополнительным источником ЭДС в цепи выпрямленного тока, путем измерения фаэных токов начал обмоток с последующим сравнением величины, им пропорциональной, с уставкой и, при превышении последней, формирования сигнала на эапирание рабочих вентилей моста и отпирание других вентилей, дополнительно измеряют Фазные токи концов обмоток, формируют пропорциональные им величины, берут разность указанных величин, пропор-.. циональных токам начал и концс в клждой из Фаз, сравнивают их с устлвкой и в случае превышения после1.,1»ей в какой-либо иэ фаз фиксируют повреждения этой фазы. Одновременно берут алгебраические суммы токов начал и концов обмоток, сравнивают разность их абсолютных значений с уставкой, при превышении последней фиксируют направление разностного тока и определяют место повреждения в начале обмотки при одном направле:.ии указанного тока или в конце — при прот11воположном, в результате упомянутых операций фиксируют место повреждения и связанную с ним непосредственно фазу моста, отпирают .вентили этой фазы, а остальные вентили запирают.

Предложенное устройство для осуществления способа, содержащее датчики тока в цепях начальных выводов обмоток, подключенные к ним блоки сравнения и выходной орган, дополнительно снабжено двумя выпрямителями, блоками сравнения выходных токов фильтров, шестью элементами совпадения, элементами ИЛИ и памяти и датчиками тока в цепях конечных выводов обмоток и подключенными к указанным

1 датчикам блоками сравнения токов начал и концов каждой из фаэ. Датчики. токов начал и концов обмоток соединены по схеме фильтров нулевой последовательности, к выходам которых через выпрямители подключены на противоположные входы блоки сравнения выходных токов указанных фильтров, а выходы каждого из блоков сравнения токов фильтров соединены с входами трех из шести элементов совпадения, ;1ругие входы кстс рык соединены с пы-, хо»1лм»г блоког» срлвнения токо»» (1»лз, вькоды уклал»»н»1х элементов со;»плдения через элементы ЕПИ и элементы памяти связлнь с элементлми системы упрлнления RP» гилями клждой Фл.:ы моста. Влоки срлгнения, подключенные к выходам выпрямителей, сслержлт выход- ные орглны, 1»мскччие нл выхсдлх логические сигнллы "0" или "!", в злвисимости от нлпрл»пения разностного тока выпря»п»телей при превьппении им злглнной устагки, Нл Фиг. приведена схема устройства зл»Ш»ты для трансформатора со схр мой соединения обмоток,, / Q — 11, дилграммл рлспределения токл к. з, через обмотки, размещение различных точек повреждения выводов одной Фазы (Л) вентильных обмоток; на фиг.. 2кривые токов и диаграмма работы элементов устройствл при повреждении в точке К! фазы Л, На »1ертеже приняты слeдуюrqиe обознлчения: 1 — вентильная обмотка питающего трансформатора; 2 — преобразовательный мост, 3 — питающий трансФорматор, 4 — другие преобразовательные мосты, », 6 — длтчики тока, 7 другие преобразовательные мосты, 8 релктор, 9, 10 — выпрямители, 11, 12 — блоки сравнения выходньпс токов

Фильтров, 13-18 — элементы совпадения, 19-21 — блоки сравнения токов начал и концов каждой иэ флз вентильной обмотки, 22-24 †. блоки ИЛИ, 2527 — .элементы памяти.

При возникновении повреждения (перекрытия на корпус) в точке Kl начального вывода фазы A соединенной в - к вентильной обмотке 1, питающего преобразовательный мост 2 трансформатора 3 возникает контур короткого замыкания через рабочее заземление моста, другие мосты 4 между заземлением и местом пробоя (могут и отсутствовать), горящий вентиль (-В), фазы вентильной обмотки и место перекрытия. Токараспределение в . процессе к.s. определяется индуктив" ными сопротивлениями соответствующих обмоток.

Величины токов со стороны начального и конечного выводов поврежденной фазы значительно отличаются одна от другой (фиг.1), а их разность превосходит заданную уставку, что позволяет выявить поврежденную фазу.

649278

Отличаются такж» и алгебраические суммы токов начал и токов концов обмоток: алгебраическая сумма токов начальных выводов фаз (на выходах дат чиков 5) равна полному току к.э а алгебраическая сумма токов конечных выводов фаз (на выходах датчиков 6)— току небаланса (без учета тока нагрузки).

Разность абсолютных указанных сумм токов превосходит заданную уставку, а направление раэностного тока характеризует место повреждения (начала или концы обмоток). С учетом выявленной поврежденной фазы фиксируется точное местоположение поврежденного вывода и связанной с ней фазы моста. В результате снятия рабочих импульсов с вентилей моста прекращает- 20 ся протекание тока к.з. со стороны питающей сети, что,однако,не прекращает повреждения, так как через место> повреждения продолжает протекать постоянный ток по контуру: место повреждения, горящий вентиль + А, другие мосты 7 в верхнем (удаленном от ! земли) полюсе преобразовательной установки, реактор 8, линия и преобразователь противоположной подстанции. 30

Ток в укаэанном контуре достаточно долго поддерживается ЭЛС мостов 7, либо ЭДС самоиндукции реактора 8 и в случае непринятия мер приводит к тя. желым повреждениям. Для исключения этого включают вентили фазы А моста, после чего постоянный ток с места

3 повреждения переходит на вентили (А) этой фазы.

При повреждении в точке К2 (конец 40 фазы A обмотки) иэ-за изменения распределения тока к.з. во всех датчиках

I токи изменяются вдвое, по сравнению с повреждением н точке К1, при сохранении прежних направлений, при 45 этом в неповрежденных фазах В и С токи соответственно снижаются и возрастают, а в фазе A ток уменьшается в цепи датчика 5 и возрастает в цепи датчика 6. Суммарный ток датчиков 6 становится равным полному току .повреждения, а ток датчиков 5 снижается до значений тока небаланса (беэ учега нагрузки). После фиксацип поврежденной Фазы и места повреждения,включают вентили фазы С моста, непосредственно связанной с рассматриваемым местом повреждения, для перевода на ее вентили тока с ме< та повреждения.

Поскольку направления сравннваемьи токов зависят от направлений токов повреждения, а последние определяются также и местом расположения рабочего заземления (со стороны анодной или катодной групп вентилей моста), для общности способа для преобразовавЂ, телей с разными точками заземления по предложенному способу сравнивают абсолютные значения алгебраических сумм токов B фазах вентильной обмотки °

Устройство для реализации предложенного способа защиты содержит датчики тока 5 и 6, включенные в цепи выводов фаз вентильной обмотки и соединенные по схеме фильтров тока нулевой последовательности, выпрямители

9 и 10 выходных токов фильтров, блоки 11, 12 сравнения этих токов, реаги— рующие на превышение разностным током заданной уставки и на направление этого тока.. Блок 11, например, срабатывает при повреждениях в точках

К1 начальных выводов фаз, а блок сравнения 12 — в точках К2 конечных выводов. Сигналы блоков сравнения 11 и 12 подаются на входы соответствен- но -элементов совпадения 13,15,17 и

14,16,18, на другие входы которых пос" тупают сигналы блоков сравнения 1921 токов начал и токов концов каждой из фаз вентильнои обмотки. Выходные сигналы элементов совпадения 13-18 поступают на элементы ИЛИ логического сложения 22-24, с выходов которых сигналы подаются на элементы памяти

25-27, осуществляющие через систему управления вентилями включение вентилей соответствующей фазы мог-а.

Устройство работает следующим о6 разом. При появлении повреждения вывода обмотки, например, в точке К1 возникает ток на выходе; фильтра токов датчиков 5, выпрямляется выпрямителем

9 и поступает на разные входы блоков сравнения 11 и 12, на другие входы которых поступает сигнал выпрямите ля 10, равный выпрямленному току небаланса фильтра токов датчиков 6.

В результате на выходе блока 12 сохраняется сигнал логического 0, а и и .! на выходе блока 11 появляется сигнал логической "1", который подается на входы элементов совпадения 13, 15 и 17. Иэ указанных .элементов совпадения срабатывает лишь элемент 13 так как íà ецио другой вход поступа6./! и "7Я ч ет сигнал блока 19, реагирующего н» разность токов датчиков 5 и 6 фазы A (см.фиг.1). Сигнал с выхода элемента совпадения поступает .на элемент ИЛИ (22) и запускает элемент памяти 25, который воздействует на выходной орган системы управления вентилями моста для включения вентилей фазы Л.

На фиг.2 показаны кривые токо» в цепях начальных и конечных выводов фаз вентильной обмотки (датчики 5 и

6), выпрямленного тока (Ig), тока в месте пробоя (Iqp) и выходные сигналы элементов устройства при пробое в точке К1 фазы А вентильной обмотки (момент ). В момент t<, после нарастания сйгналов. на выходе элемента 9 до уставки блока сравнения

11 и одновременного срабатывания блока 19 срабатывает элемент совпадения

13 и выдает сигнал через элемент КЛИ (22) и элемент памяти 25 на включение вентилей фазы А, непосредственно связанной с местом повреждения, при

I этом со всех других вентилей управляющие импульсы снимаются. В результате, по окончании полуволны аварийного сверхтока (момент t>) через место

5 повреждения продолжает протекать выпрямленный ток, который после включения вентилей фазы A переходит на них (момент ty). В результате дуга !

О в месте поврежления гаснет значительно раньше, чем будет снижен до нуля

f выпрямленный ток (Х ) преобра зовательной установки.

Применение предложенного способа позволяет обеспечить принципиально;.., новую воэможность определения местЬ повреждения выводов вентильной обмотки и недопущение длительного существования перекрытия в месте повреждения выводов обмотки за счет быстрого перевода выпрямленного тока с места повреждения на вентили одной, наиболее благоприятной для данного

25 поврежцения фазы моста.

649278 а>х,11 бил. 19 фиг. 2

Корр е к тор С. Ие к мар

Техред Л. Сердюкоав

Редактор Л. Письман

Заказ 3443 Подписное

P HHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Тираж 376

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101