Реле дифференциальной защиты трансформатора

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОЬГКтКНИЯ

К АВТОИ:КОМУ СВН ИТИЛЬСТВУ (1888260 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 100380 (2! ) 2892674/24-07 (51 1М. Kn.

Н 02 Н 3/28 с присоединением заявки ¹

Государетвеииый комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано07.1281, Бюллетень ФВ 45 (53) УДК 621. 318. .925(088.8}

Дата опубликования описания 071281 (72) Автор изобретения

А.и. Дмитренко

Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова (71) Заявитель (54) РЕЛЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ

ТРАНСФОРМАТОРА

Предлагаемое изобретение относится к релейной защите электрических систем и может применяться для зашиты трансформаторов.

Известно реле дифференциальной защиты трансформаторов (1), содержащее рабочую цепь процентного торможения, цепь дополнительного торможения от 2-й и 5-й гармоник тока, а также релейный формирователь пря30 моугольных импульсов и интегратор, выполненные на операционных усили телях.

Основным недостатком укаэанного реле является замедление в переход- 15 ных режимах коротких замыканий в защищаемой зоне, сопровождающихся на.сыщением трансформатора тока.

Известна также полупроводниковая .дифференциальная защита трансформа- Ю торов, выпускаемая в СССР (2).

Замедление в переходных режимах как реле (1), так и зашиты, выпускаемой в СССР, вызвано появлением в указанных режимах 2-й гармоники . во вторичном токе трансформаторов тока. Защита, выпускаемая в СССР, является более быстродействующей, так как торможение 2-й гармоники у этой защиты играет вспомогательную З0 роль и имеет ограничение на определенном уровне. Однако оно также имеет некоторое замедление в переходных режимах.

Целью изобретения является повышение быстродействия дифференциальной защиты трансформаторов.

Это.достигается тем, что.в реле дифференциальной защиты трансформатора, содержащем рабочую цепь, состоящую из трансреактора, выпрямительного моста, резистора, цепь процентного торможения, а также последовательно соединенные релейный Формирователь прямоугольных импульсов и элемент выдержки на возврат и соединенные последовательно элемент выдержки времеви и выходной орган, введен второй релейный формирователь прямоугольных импульсов, счетчик, два логический элемента И, два инвертора, одновибратор и дифференцирующий элемент, причем к выходу выпрямителя подключен второй релейный формирователь прямоугольных импульсов, выход которого подключен к первому входу счетчика, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого через первый инвертор подключен к

888260

40

65 одному из входов второго элемента

И, второй вход которого соединен с входом элемента выдержки на возврат, а выход — входом элемента выдержки времени, причем выход второго рслейного формирователя прямоугольных импульсов подключен к входу одновибратора, выход которого подключен к второму входу первого элемента И и к входу второго инвертора, который через дифференцирующий элемент подключен к второму входу счетчика.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого реле; на фиг. 2 и 3 временные диаграммы, поясняющие работу реле.

На схемах: 1 — трансреактор; 2 выпрямительный мост; 3 — резистор;

4 — цепь процентного торможения;

5 — первый релейный формирователь прямоугольных импульсов; 6 — элемент выдержки времени на возврат; 7 элемент выдержки времени; 8 — выходной орган; 9 — второй релейный формирователь прямоугольных импульсов; 10 — счетчик; 11 — одновибратор; 12 — первый логический элемент И; 13 — первый инвертор; 14 второй логический элемент И; 15 дифференцирующий элемент; 16 — второй инвертор.

В нормальном режиме (реле находится в статическом состоянии) по первичной обмотке трансреактора.

1 протекает весьма малый ток не— баланса, поэтому сигнал на выходах релейных формирователей 5 и 9, а также элемента 6 выдержки времени на возврат, счетчика 10, одновибратора 11 равен 0 . На выходе инвертора 13 сигнал равен 1, а на выходе элемента 7 выдержки времени и выходного органа 8 равен 0 .

Предлагаемое реле работает следующим образом.

При периодических бросках намагничивающего тока на выходе выпрямительного моста 2 возникает напряжение, которое в течение периода промышленной частоты Т содержит три импульса (фиг. 2), соответственно на выходах формирователей 5 и 9 появляются в течение периода три прямоугольных импульса. Наибольшая в течение периода Т пауза t> имеет длительность порядка 2,5-3 мс (при периоде Т, равном 20 мс).

Поскольку уставка элемента б выдержки времени на возврат, составляет обычно 4,5-5 мс, то на его выходе появляется непрерывный сигнал. На выходе одновибратора 11 сигнал появляется одновременно с появлением первого импульса на его входе.

Длительность этого сигнала принимается равной примерно 16 мс. Счетчик

10 выполняется таким образом, чтобы на его выходе сигнал появлялся только в том случае, когда на вход приходят три импульса. B данном режиме это условие выполняется и на выходе счетчика 10 и первого логического элемента И 12 появляется сигнал.

Сброс счетчика 10 в нулевое состояние производится от заднего фронта выходного импульса одновибратора 11 (через инвертор 16 и дифференцирующий элемент 15), поэтому в каждом периоде Т счет импульсов производится с нуля. При появлении импульса на выходе первого логического элемента

И 12 появляется пауза на выходах первого инвертора 13 и второго ло- . гического элемента И 14. Поскольку уставка элемента 7 выдержки принимается несколько больше периода Т, то этот элемент не срабатывает.

Соответственно не срабатывает и выходной орган 8. Приведенная на фиг. 2 формула кривой периодического броска намагничивающего тока характерна для наибольших величин бросков. При уменьшении бросков уменьшается ширина оснований импульсов тока, а длительность t > увеличивается ° При t б мс возникает разрыв между положительной и отрицательной полуволнами периодического тока, а напряжение на выходе выпрямительного моста будет содержать четыре импульса. При этом импульсы на выходе счетчика 10 исчезают, однако элемент 7 выдержки времени,и выходной орган 8 не срабатывают," так как в выходном сигнале элемента б появляются паузы.

На фиг, 2 для упрощения временных диаграмм уровни, на которых формируются импульсы формирователями

5 и 9, показаны одинаковыми. Однако это не является обязательным, так как важно лишь обеспечить, чтобы сигнал на выходе счетчика 10 исчезал не раньше, чем станет больше

5 мс.

При коротком замыкании в защищаемой зоне и большой кратности тока происходит насыщение высоковольтных трансформаторов тока в переходном режиме. При этом форма кривой вторичного тока и напряжения на выходе выпрямительного моста 2 имеют вид, показанный на фиг. 3.

Поскольку вход первого релейного формирователя 5 включен на разность рабочего тока и тока с выхода цепи процентного торможения, то уровень формирования у него (показан пунктирной линией 5 ) гораздо выше, чем у второго релейного формирователя

9, включенного по схеме без торможения. При этоМ в течение периода на выходе первого формирователя 5 появляются три импульса, а на выходе второго формирователя 9 — два импульса. Поскольку длительность

888260 наибольшей паузы в течение периода

tп на выходе формирователя 5 меньше

5 мс, то на выходе элемента 6 выдержки времени на возврат появляется непрерывный сигнал.

На выходе счетчика 10 сигнал не возникает, так как на его вход в течение периода поступают два импульI са. Соответственно сигнал на выходе первого элемента И 12 остается равным 0, а на выходе первого инвертора 13 равным 1 . Элемент 7 выдержки времени и выходной орган н 8 срабатывают через время, примерно равное периоду промышленной частоты (время отсчитывается от момента появления сигнала на выходе элемента 6). Таким образом, как в установившемся, так и в переходных режимах короткого замыкания в защищаемой зоне предлагаемое реле имеет время срабатывания, равное периоду промышленной частоты.

Логический и функциональные элементы, входящие в схему реле, целесообразно выполнять на базе интегральных микросхем.

Повышение быстродействия защиты позволит снизить ущерб от аварий в трансформаторах.

Формула изобретения

Реле дифференциальной защиты трансформатора, содержащее рабочую цепь, состоящую из трансреактора, выпрямительного моста, резистора, цепь процентного торможения, а также последовательно соединенные релейййй формирователь прямоугольных импульсов и элемент выдержки на возврат и соединенные последовательно элемент выдержки времени и выходной орган, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия. в него введены второй релейный формирователь прямоугольных импульсов, счетчик, два логи" ческих элемента И, два инвертора, одновибратор и дифференцирующий элемент, причем к выходу выпрямителя подключен второй релейный формирователь прямоугольных импульсов, выход которого подключен к первому входу счетчика, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого через первый инвертор подключен к одному из входов второго элемента И, второ о ой вход которого соединен с выходом

2О элемента выдержки на возврат, а. вы- ход — с входом элемента выдержки времени, при этом выход второго релейного формирователя прямоугольных импульсов подключен к входу

25 одновибратора, выход которого подключен к второму входу первого элемента И и к входу второго инвертора, который через дифференцирующий элемент подключен к второму входу счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. transformer differentiaC replay

type KADSE, Catalogue RK62-10Е, Edition 3, August 1977 F18er 2,Р

2 Part 1< фирма ASEA Швеция.

2. ДиФференциальная защита трансформаторов и автотрансформаторов. Электричество, Р 2, 1975, с.1-9.