Патент на изобретение №2356152

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРА

(57) Реферат:

Устройство относится к релейной защите силового трансформатора с отстройкой от броска тока включения его на холостой ход. Технический результат заключается в повышении надежности и упрощении устройства. В устройстве между выпрямительным мостом с нагрузочным сопротивлением и реагирующим органом включены две инерционные цепочки и диоды со сглаживающей параллельной активно-емкостной цепью. 3 ил.

Устройство относится к электротехнике, а именно к релейной защите силовых трансформаторов. Областью применения изобретения являются распределительные сети, когда бросок тока включения силового трансформатора сопровождается частичным поглощением постоянной составляющей и появляются фрагменты вторичного тока, частично заполняющие его бестоковые паузы, что усложняет распознавание броска.

Известно электромагнитное реле для дифференциальной защиты силового трансформатора типа РНТ с насыщающимся трансформатором [1]. Этот аналог заявляемого устройства реле отстроен от бросков намагничивающего тока с частично потерянной постоянной составляющей за счет насыщения сердечника измерительного трансформатора тока и снижения в нем переменной составляющей потока относительно постоянной составляющей специальной короткозамкнутой обмоткой. Недостатком реле является сниженная кратность тока в исполнительном реле.

Лучшая отстройка от броска намагничивающего тока достигается в прототипе [2], использующем процессы заряда и разряда активно-емкостных цепей с диодами. Однако и в этом устройстве после выпрямительного моста необходимо использовать стабилитрон, ограничивающий энергию анализируемого сигнала, и сглаживающий конденсатор, заполняющий небольшие паузы при токе к.з., а для снижения влияния отрицательных полуволн в трансформированном броске приходится устанавливать трансреактор. Указанное ограничивает область применения прототипа и усложняет его.

Сущность предлагаемого изобретения направлена на упрощение устройства при одновременном улучшении отстройки от токов броска, в том числе и с отрицательной полуволной. Для этого к нагрузочному сопротивлению выпрямительного моста, питающемуся от измерительного трансформатора, подключаются две инерционные цепочки. Первая составлена из индуктивности и активного сопротивления, а вторая – из резистора и конденсатора. При появлении входного напряжения на нагрузочном сопротивлении в случае короткого замыкания небольшие бестоковые паузы эффективно сглаживаются двумя инерционными цепочками и на выходе устройства образуется однополярное положительное напряжение. При появлении сравнительно больших бестоковых пауз в случае броска и даже при наличии во вторичном токе трансформатора тока их частичного заполнения конденсатор второй инерционной цепочки, предварительно и эффективно заряженный от выпрямителя без стабилитрона, интенсивно разряжается через индуктивность первой цепочки с поддержанием ею тока разряда, что приводит к его переполюсовке. Далее, через две диодно-резистивные цепи осуществляется алгебраическое сложение средних значений токов этих встречно включенных параллельных цепей на сглаживающем конденсаторе с разрядным сопротивлением и последующие срабатывание измерительного органа или блокировка при отрицательном напряжении на его входе, т.е. при броске.

На фиг.1 показана схема предлагаемого устройства. Здесь 1 – первичная обмотка промежуточного трансформатора с замкнутым или разомкнутым сердечником 2; 3 – выпрямительный мост с нагрузочным сопротивлением 4; 5 – многовитковая вторичная обмотка трансформатора; индуктивность – 6; конденсатор 7; активные резисторы 8, 9, 11, 13, 14; сглаживающий конденсатор 15; выход устройства 16; выходной орган 17.

Предлагаемое устройство функционирует следующим образом. В первичную обмотку 1 промежуточного трансформатора с любым сердечником 2, например без зазора, подается анализируемый ток короткого замыкания или ток броска защищаемого трансформатора. Вторичная обмотка измерительного трансформатора 5 через диодный мост 3 питает выпрямленным током нагрузочное сопротивление 4. Образующееся напряжение подается на две инерционные цепочки 6, 8 и 9, 7, которые эффективно сглаживают небольшие пульсации при токе короткого замыкания, и далее подается через диод 10 и резистор 11 на выход устройства 16. В случае появления бестоковых пауз напряжения на резисторе 4 конденсатор 7 разряжается сначала до нулевого напряжения, а затем за счет поддержания индуктивностью 6 разрядного тока начинает перезаряжаться с образованием на верхней обкладке минуса даже при наличии частичного заполнения бестоковых пауз фрагментами трансформированного тока броска. Параметры инерционных цепочек выбираются так, чтобы переполюсовка конденсатора 7 происходила только при наличии пауз броска. Отрицательные импульсы тока подаются на выход 16 через диод 12 и резистор 13. Сравнение постоянных составляющих токов происходит на резисторе 14, а переменные составляющие блокируются конденсатором 15. Следовательно, подбор или расчет параметров предлагаемого устройства, в том числе и резисторов 11, 13, обеспечивает разделение знаков напряжения в точке 16 для всего диапазона токов в обмотке 1 следующим образом: 1. положительный потенциал – в режиме к.з.; 2. отрицательный потенциал – режим броска.

Переходный процесс может нарушать это разделение в течение первых 0,02-0,05 секунды, что вполне приемлемо для распределительных сетей. Установка на выходе предлагаемого устройства выходного органа 17 в виде максимального реле с небольшой задержкой обеспечивает правильную работу. Таким образом, независимость принятого решения от величины анализируемого тока позволяет отказаться от ограничения напряжения на выходе моста 3 и тем самым реализовать любую кратность измеряемой величины по отношению к положительной уставке реле 17, что выгодно отличает предлагаемое устройство от аналога и прототипа и упрощает устройство.

Элементная реализация не представляет затруднений, т.к. она осуществляется на широко доступных элементах. Некоторые затруднения возникают при аналитических расчетах, особенно в переходных режимах. Однако цифровое моделирование на ЭВМ позволяет получить эти параметры сравнительно просто и быстро.

На осциллограммах приведены результаты этого моделирования в виде осциллограмм напряжения на выходе устройства в точке 16. На фиг.2 показана осциллограмма режима короткого замыкания. Видно нарастание положительного значения напряжения. На фиг.3 – режим броска. Виден непродолжительный переходный процесс и далее переход напряжения в отрицательную область, когда устройство не работает. Нижний луч на осциллограммах показывает форму анализируемого сигнала на выходе моста 3.

Формула изобретения

Устройство для дифференциальной защиты трансформатора, содержащее два диода, резисторы, конденсаторы, промежуточный трансформатор с замкнутым или разомкнутым сердечником, с первичной обмоткой, включенной в защищаемую цепь, и вторичной обмоткой, включенной через двухполупериодный выпрямитель на активное нагрузочное сопротивление, отличающееся тем, что это сопротивление через две последовательно включенные инерционные цепочки и две параллельные встречно включенные диодно-резистивные цепи подключено к общему суммирующему резистору со сглаживающим конденсатором и далее к выходному реле времени, причем первая инерционная цепочка выполнена в виде индуктивно-активного, а вторая в виде активно-емкостного звена.

РИСУНКИ