Устройство для дифференциальной токовой защиты шин

<и>877687

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ИТВЛЬСТВУ .

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (5$)jg, Кл.з (22) Заявлено 01. 02. 79 (21) 2719264/24-07. с присоединением заявки ¹

Н 02 Н 3/28

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет (53) УДХ 621.31б. 925 (088 8 2

Опубликовано 3010.81 Бюллетень ЙЯ 40

Дата опубликования описания 30. 10. 81

В.A. Белохвастов, Ю.Г. Жуковский, В.В. Кизимов .=:. ., @... и В.П. Свечкарев

Ы . "„")=;; "г „, . ".. ;р Q (;

3

r, ã

:аг: . (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ

ЗАщИТЫ ШИН

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам диф" ференциальной защиты элементов элек- трических энергосистем, например автономных (АЭЭС).

Известно устройство для дифференциальной токовой .защиты шин, которое содержит измерительные и промежуточ ные трансформаторы тока, двухполу- 1» периодный многофазный выпрямительный мост, два тормозных резистора, рабочий резистор и разделительный трансформатор. В устройстве испольэуется— торможение суммой токов питаемых присоединений. Селективное действие защиты обеспечивается выбором соответствующих значений сопротивлений резисторов и коэффициента трансфор-:. мации промежуточного трансформатора (1) . 20

Недостатком устройства является. наличие тормозного сигнала при коротком замыкании в зоне действия защиты так как ток короткого замы"

f кания (к.з.) до ответвления в диф- . ференциальную цепь протекает по одному из тормозных резисторов, что уменьшает чувствительность защиты при к.з. в зоне ее действия.

Наиболее близким но технической сущности к предлагаемому является устройство .для дифференциальной токовой защиты, содержащее измерительные и промежуточные трансформаторы тока, подключенный к ним многофазный выпрямитель, тормозной резистор, включенный параллельно выходу многофазного выпрямителя. Одиночный. полумост на двух -диодах включен встречно и параллельно многофазному выпрямителю через уравнительные резисторы.

В дифференциальную цепь включен разделительный трансформатор, выход которого служит для подключения рабочего моста, на выходе которого- включен рабочий резистор, один зажим которого соединен с зажимом тормозного резистора K другим зажимам этих резисторов подключены входы реагирующего органами 23, .Однако известное устройство имеет низкую чувствительность защиты при дуговых к.з., так как при этом в зоне действия защиты через питаеьые присоединения происходит отсос тока в нагрузку, который может достигать ве Н 0,6-0,8 Э„,„(Э,„„- но инальный ток присоединения), при этом ток отсоса может быть противоположен

877687 по фазе токам питающих присоединений, сумма положительных полуволн которых протекает через первый уравнительный резистор, а отрицательных — через второй уравнительный резистор.Положительные полуволны тока отсоса протекают через второй уравнительный резистор 6, а отрицательные — через первый уравнительный резистор. 7. Разность сумм токов плеч и тока отсоса образует напряжение на тормозном ререзисторе 4, что понижает чувстви тельность защиты.

Цель изобретения - повышение чувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для дифференциальной токовой защиты шин, имеющих питающие и питаемые присоединения,содержащее трансформаторы тока каждого из присоединений, первые зажимы которых соединены между собой и с концом первичной обмотки первого разделительного трансформатора, вторые зажимы трансформаторов тока питающих и питаемых присоединений подключены ко входам соответственно первого и второго многофаэных мостов, минусовый зажим первого многофазного моста соединен с первыми зажимами тормозного и первого уравнительного резисторов, плюсовый зажим первого много-, фазного моста соединен с первым зажимом второго уравнительного резистора и вторыми зажимами тормозного и рабочего резисторов, вторые зажимы первого и второго уравнительных резисторов подключены соответственно к катоду первого и катоду второго уравнительных диодов, анод первого и катод второго уравнительных диодов соединены между собой и с началом первичной обмотки первого разделительного трансформатора, ко вторичной обмотке которого подключены входы первого однофазного моста, к выходам которого, подсоединен рабочий резистор, к первому зажиму которого подключен первый зажим первого реагирующего органа, дополнительно введены два балластных резистора, два разделительных диода, второй разделительный трансформатор, второй однофазный выпрямительный мост, второй реагирующий орган и.управляемый ключ, при этом минусовый зажим второго многофазного моста соединен с первым зажимом первого балластного резистора и катодом первого разделительного диода, анод которого подключен к минусовому зажиму.первого многофаэного моста и к первому зажиму управляемого ключа, второй зажим которого подключен ко второму зажиму первого реагирующего органа, плюсовый зажим второго многофазного моста соединен с первым зажимом второго балластного резистора и с анодом второго разделительного диоца,катод которого соединен с плюсовым зажимом первого многофаэного моста и с третьим зажимом первого реагирукщего органа, вторые зажимы балластных резисторов соединены между собой и с началом первичной обмотки второго разделительного трансформатора, ко вторичной обмотке которого подключены входы второго однофазного моста, к выходам которого подключен второй реагирующий орган, выход которого соединен с управляющим входом управляемого ключа, концы первичных обмоток разделительных трансформаторов соединены между собой.

На чертеже представлена блок-схе ма предлагаемого устройства.

Трансформаторы 1 тока питающих присоединений подсоединены одним выводом ко входам первого многофазного выпрямителя 2, а другие их выводы

20 соединены с общей точкой трансформаторов 1 тока питаемых присоединений, вторые выводы которых подключены ко входам второго многофазного выпрямителя 3. Между полюсами первого многод фазного выпрямителя 2 включен тормозной резистор 4. Через два одинаковых уравнительных резистора 6 и 7 встречно и параллельно выпрямителю 2 под° ключен одиночный полумост — уравнительные диоды 5. Между полюсом этого полумоста 5 и общей точкой трансформаторов 1 тока включен первый разделительный трансформатор 8, к вторичной обмотке которого подключен однофаэный мостовой выпрямитель 9. Между полюсами выпрямителя 9 включен рабочий резистор 10, подключенный вторым выводом, соединенным со вторым выводом тормозного резистора 4, к средней точке первого реагирующего орга40 на 11, а первым выводом - к первому входу первого реагирующего органа.

Между полюсами первого 2 и второго 3 многофазных выпрямителей встречно и параллельно первому многофазному выпрямителю 2 включены разделительные диоды 12. Между полюсами второго многофазного выпрямителя 3 включены соединенные последовательно два одинаковых балластных резистора 13 и 14, 50 между общей точкой которых и общей точкой трансформаторов тока включен второй разделительный трансформатор

15. К вторичной обмотке трансформатора 15 подключен второй однофазный мостовой выпрямитель 16, к полюсам которого подсоединен второй реагирующий орган 17, управляющий ключом

18. Один полюс ключа 18 подключен. к первому выводу тормозного резистора

4, а другой полюс - ко второму входу

40 первого реагирующего органа 11.

Устройство работает следующим .образом.

При к.з. в зоне защиты (точка К ) возможны три случая: ток в питаемых

65 фидерах отсутствует; имеется ток от877687 на втором входе реагирующего органа

11 отсутствует, то рабочий сигнал, сформированный на первом входе, приводит к срабатыванию реагирукщего органа, к выдаче сигнала на отключение.

При к.з. в зоне действия защиты и наличии токов подпитки, направленных противоположно такам отсоса (фиг.1), сумма токов питающих и питаемых присоединений протекает через первый разделительный трансформатор ,8 и подается затем через подключенный к его вторичной обмотке выпря:митель 9 на резистор 10. Выпрямительный .сигнал с резистора 10 поступает

IS на первый вход реагирующего органа

11. При этом положительные полуволны тока, равного сумме токов питаю щих и питаемых присоединений, протекают через резистор 7, а отрицатель-

20 ные полуволны .- через резистор 6, и тормозной сигнал на резисторе 4 не формируется. При презрении уставки срабатывания реагирующий орган выдае. сигнал на отключение. 25 При к.э. в зоне действия защиты с токами отсоса, направленньвюи, как показано на чертеже (стрелки 3orc ), сумма токов в питаемых присоединениях равна нулю. Разность сумм токов в питакщих и сумм токов в питаемых присоединениях протекает через первичную обмотку первого разделительного трансформатора 8 и подается затем через включенный на его вторичную об мотку выпрямитель 9 на резистор 10.

Выпрямленный сигнал с резистора 10 поступает на первый вход реагирующего органа 11. При этом направление, пропорциональное разности положительных (отрицательных) полуволн 40 суммы токов нитакщих присоединений, протекающих через резистор 7 (6);, и положительных (отрицательных) йолуволн сумкй токов отсоса, протекающих через резистор 6 (7), выделяется 4 на резисторе 4, формируя тормозной сигнал.. Однако этот тормозной сигнал не поступает на второй вход реагирующего органа 11, поскольку ключ 18 находится в разомкнутом состоянии.. .Это обеспечивается тем, что напряжение, пропорциональное сумме токов отсоса, выделенное с помощью резисторов 13 и 14 и разделительных диодов 12, подается на трансформатор 15.

Выпрямленное направление со вторичной обмотки трансформатора 15 подается на вход второго реагирующего. (блокирующего) органа 17. Но так как уставка блокирующего органа 17, равная, например, 0,9 „Эна„, больше 60 максимальной с токов отсоса, равной 0,6-0,8 „ д „,, то блокирующий орган н срабатывает (т.е. ключ 18 находится в.разомкнутом состОЯнии). пОскОльку тОрмОзной сигнал 65 соса, направленный, как показано на чертеже (стрелки Q ore ), и, наконец, имеется ток подпитки, направленный . противоположно току отсоса.

В первом случае при отсутствии тока в питаемых присоединениях сумма положительных полуволн токои к.э. в питающих присоединениях протекает через уравнительный резистор 7, а сумка отрицательных — через уравнительный резистор 6. Ток через ре}зистор 4 не протекает и, следовательно, торможение отсутствует. Ток дифференциальной цепи, трансформированный во вторичную обмотку трансформатора 8, выпрямляется однофазным мостом 9 и подается на рабочий резистор 10. Напряжение с .резистора 10 подается на первый вход реагирующего органа 11,. включенного по дифференциальной схеме со средней точкой. При к.з . в зоне защиты и отсутствии тока в питаемых присоединениях ключ

18 находится в разомкнутом состоянии и, таким образом, торможение защиты исключается.

При к.з. вне зоны. действия защиты (фиг.1 точка К ) возможно насыщение трансформатора 1 тока какого-либо питаемого присоединения. При этом, хотя в первичной сети сумма токов питанщих и питаемых присоединений равна нулю, во вторичной дифферен-. циальной цепи имеется ток небаланса, обусловленный иасьицением трансформа-. тора 1 тока. Ток небаланса протекает через первый разделительный трансформатор 8 и подается затем через выпрямитель 9 на резистор 10. Выпрямленный сигнал с резистора 10 поступает на первый вход реагирующего органа 11.

При этом положительные (отрицательные) полуволны сумвы токов питающих присоединений протекают через резистор 7 (6), а положительные (отрицательные) .полуволны суммы токов питаемых присоединений — через резистор 6 (7). Разность этих полуволн, пропорциональная току небаланса, формирует на резисторе 4 тормозное направление. Напряжение, пропорциональ ное сумке токов питаемых присоединений, выделяемое .с помощью резисторов

13 и 14 и разделительных диодов 12, попадает на трансформатор 15.Выпрям ленный сигнал с его вторичной обмотки подается на вход блокирующего органа 17 ° Поскольку сумма токов питаемых присоединений при внешнем к.э. больше, чем,уставка блоирующего органа 17 0,9й 2sovg то последний срабагывает и замыкает ключ,18. Тем самее на второй вход реагирующего органа подается тормоз ной сигнал с резистора 4. При этом реагирующий орган 11 не срабатывает и ложная работа устройства защиты исключается.

877687

Предлагаемое устройство может быть использовано для дифференциальной за-, щиты сетей переменного тока, особенно сетей, где наиболее вероятны дуговые короткие замыкания с токами отсоса, которые.не выявляет известное устройство.

Однако предлагаемое устройство имеет ограниченную область применения, так как при внешнем к.з. на одном из питакхцих присоединений, если только оно не одно, сопровождается насыцением трансформатора тока ка-. кого-либо из питающих присоединений, возможна ложная работа защиты вследствие отсутствия торможения.

Формула изобретения

Устройство для дифференциальной токовой защиты шин, имеющих питающие и питаемые присоединения, содержащее, трансформаторы тока каждого иэ присоединений, первые зажимы которых соединены между собой и с концом первичной обмотки первого разделительного трансформатора, вторые зажимы трансформаторов тока питающих и питаемых присоединений подключены ко входам соответственно первого и второго многофазных мостов, минусовый зажим первого многофазного моста соединен с первыми зажимами тормозного и первого уравнительного резисторов, плюсовый зажим первого многофазного моста соединен с первым зажи; мом второго уравнительного резистора и вторыми зажимами тормозного и рабочего резисторов, вторые зажимы первого и второго уравнительных резисторов подключены соответственно к катоду первого и катоду второго уравнительных диодов, анод первого и катод второго уравнительных диодов соединены между собой и с началом первичной обмотки первого разделительного трансформатора, ко вторичной обмотке которого подключены входы первого однофазного моста, к выходам

Которого подсоединен рабочий резистор, к первому зажиму которого подключен первый зажим первого реагирующего органа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствитель-. ности, дополнительно снабжено двумя балластными резисторами, двумя разделительными диодами, вторым разделительным трансформатором, вторым однофазным выпрямительным мостом, вторым реагирующим органом и управляемым ключом, причем минусовый зажим второго многофазного моста соединен с первым зажимом первого балластного резистора и катодом первого раздели-. тельного диода, анод которого под15 ключен к минусовому зажиму первого многофазного моста и к первому зажиму управляемого ключа, второй зажим которого подключен ко второму зажиму первого реагирующего органа, плюсо2О вый зажим второго многофаэного моста соединен с первым зажимом второго балластного резистора и с анодом второго разделительного диода, катод которого соединен с BJllocoBHM зажимом первого многофазного моста и с- третьим зажимом первого реагирующего органа, вторые зажимы балластных резисторов соединены между собой и с началом первичной обмотки второго разделительного трансформатора, ко

ЗО вторичной обмотке которого подключены входы второго однофазного моста, к выходам которого подключены второй реагирующий орган, выход которого соединен с управляющим входом ynpasляемого ключа, концы первичных обмоток разделительных трансформаторов соединены между собой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

4р 1. Виленко Э.K. Полупериодное дифференциальное реле защиты шин.

"Электрохозяйство за рубежом",1975, В 1.

2. Авторское свидетельство СССР

4 9 505074, кл. Н 02 Н 3/28, 1976 (прототип)..