Устройство дифференциально-фазной защиты силового трансформатора с расщепленной обмоткой низшего напряжения

(51) 02 7/045 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ В предлагаемом устройстве дополнительно введены второй, третий, четвертый геркон с обмотками подмагничивания и логическая часть,причем второй геркон с обмоткой подмагничивания установлен в магнитном поле токопровода стороны высшего напряжения, третий и четвертый - разных ветвей стороны низшего напряжения, выход блока отстройки подключен к первому входу логической части, контакты второго, третьего и четвертого герконов - соответственно к второму, третьему и четвертому входу логической части, выход логической части - к исполнительному органу. Технико-экономическая эффективность заключается в экономии материальных ресурсов, а именно, меди и проката черных металлов, необходимых для производства трансформаторов тока, с помощью которых получают информацию о защищаемом объекте. Предлагаемое изобретение позволяет обойтись без трансформаторов тока путем использования магнитоуправляемых элементов. 2 ил.(73) Республиканское государственное казенное предприятие Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Предварительный патент РК 18940, кл. Н 02 Н 7/045, 15.11.2007(54) УСТРОЙСТВО ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОФАЗНОЙ ЗАЩИТЫ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА С РАСЩЕПЛЕННОЙ ОБМОТКОЙ НИЗШЕГО НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к технике релейной защиты, а именно к дифференциально-фазным защитам силовых трансформаторов. Технический результат изобретения - повышение надежности дифференциально-фазной защиты силового трансформатора. 22074 Изобретение относится к технике релейной защиты, а именно к дифференциально-фазным защитам силовых трансформаторов. Известно устройство для дифференциальнофазной защиты силового трансформатора,содержащее схему сравнения фаз, входами подключенную к трансформаторам тока со стороны высшего и низшего напряжения, а выходами к исполнительному органу (А.с.1372452 Н 02 Н 7/0,4 07.02.88 Бюл. 5). Однако,трансформаторы тока являются дорогими и металлоемкими устройствами,насыщаются в переходных режимах, что ведет к несрабатыванию или задержке в срабатывании защиты. Наиболее близким к предлагаемому, по технической сущности и достигаемому эффекту,является устройство дифференциально-фазной защиты силового трансформатора, содержащее блок отстройки от броска тока намагничивания, геркон,расположенный в магнитном поле токопровода стороны высшего напряжения, подключенный к входу блока отстройки и исполнительный орган(Предварительный патент РК 18940 Н 02 Н 7/045 15.11.2007 Бюл. 11). Однако, защита содержит большое количество элементов и сложна, что уменьшает ее аппаратную надежность. Технический результат изобретения - повышение надежности дифференциально-фазной защиты силового трансформатора. Технический результат достигается тем, что в устройство дифференциально-фазной защиты силового трансформатора с расщепленной обмоткой низшего напряжения, содержащее блок отстройки от броска тока намагничивания,геркон,расположенный в магнитном поле токопровода стороны высшего напряжения, подключенный к входу блока отстройки и исполнительный орган дополнительно введены второй, третий, четвертый геркон с обмотками подмагничивания и логическая часть, причем второй геркон с обмоткой подмагничивания установлен в магнитном поле токопровода стороны высшего напряжения, третий и четвертый - разных ветвей стороны низшего напряжения, выход блока отстройки подключен к первому входу логической части, контакты второго,третьего и четвертого герконов - соответственно к второму, третьему и четвертому входу логической части, выход логической части - к исполнительному органу. На фиг. 1 представлена схема устройства дифференциально-фазной защиты силового трансформатора. На фиг. 2 приведены токи сторон высшего и низшего напряжения силового трансформатора,токи срабатывания, возврата и подмагничивания герконов. Устройство содержит герконы 1, 2, 3, 4 с нормально разомкнутыми контактами, блок 5 отстройки от броска тока намагничивания,логическую часть 6 и исполнительный орган 7. 2 На герконы 2, 3, 4 намотаны обмотки подмагничивания, герконы 1, 2 установлены в магнитном поле токопровода стороны высшего напряжения, герконы 3, 4 - в магнитном поле разных ветвей стороны низшего. Контакты геркона 1 подключены к входу блока 5 отстройки от броска тока намагничивания, контакты герконов 2, 3, 4 - к второму, третьему, четвертому входу логической части 6, выход блока 5 отстройки - к первому входу логической части 6, выход логической части 6 - к исполнительному органу 7. Предлагаемое устройство дифференциальнофазной защиты представляет один из вариантов решения задачи построения для трансформаторов с расщепленной обмоткой низшего напряжения недорогих и надежных защит, использующих герконы в качестве измерительных преобразователей тока. Для правильного решения этой задачи в обмотки герконов 2, 3, 4 подается постоянный ток ПОД подмагничивания. Величина этого тока должна быть такой, чтобы выполнялось равенство ПОДСРОТС, а СРОТННОМ,(1) где ОТС - коэффициент отстройки, ОТС 1 НОМ- амплитудное значение номинального измеряемого тока ОТН-коэффициент,характеризующий отношение СР к О, ОТН 1. Значение СР выбрано меньшим, чем НОМ, в ОТН раз, чтобы геркон срабатывал также и при измеряемых токах в электроустановке меньших НОМ. При частоте переменного тока 50 Гц, время пол прохождения одной полуволны составляет 10 мс. Как видно из фиг. 2, при положительной полуволне кривой контролируемого тока, 2 (время между срабатыванием и отпусканием геркона 2) всегда больше пол, а при отрицательной - меньше. Это связано с тем, что ПОД выбрано больше, чем СР, а также за счет того, что ПОД не изменяет своей полярности, так как в обмотку подмагничивания подается постоянный ток. Следовательно, при помощи постоянного тока, подаваемого в обмотку геркона, обеспечивается дифференциация полуволн переменного тока. При срабатывании геркона 2, под действием либо положительной,либо отрицательной полуволны контролируемого тока, он замыкает контакты и подает сигнал в логическую часть 6, в которой происходит запоминание времени 0 появления сигнала. Момент времени 01 соответствует тому, что ВН становится равным Г 2 СР . При спадании полуволны переменного тока до величиныВ происходит размыкание контактов геркона 2, что прекращает подачу сигнала в логическую часть 6, которая фиксирует время 0 его исчезновения. Далее в логической части 6 вычисляется время 2 20-01 ,(2) Для герконов 3, 4 аналогично вычисляется время 3, 4. Момент срабатывания геркона 2 математически можно выразить, если приравнять уравнение прямой 22074 Г 2 СР с уравнением измеряемого тока стороны Момент отпускания геркона 2 математически можно выразить, если приравнять уравнение прямой Принимаем в формулах (3) и (4) Г 20 , то есть начинаем отсчет времени с момента срабатывания геркона 2. При этом условии, как видно из фиг. 2 2 Г 2. Тогда из формулы (3) выражаем Г 2 Г 2 ВН(СРПОД ) / ( Г 2 ). Полу Г 2 ченноеВН подставляем в формулу (4) откудаВ с уравнением измеряемого тока Г 2 Г 2 ВПОД( 2 Г 2 )2 Г 22 Г 2 Для герконов 3 и 4 момент срабатывания математически выражается приравниванием уравнеГ 3 ний прямыхР ,СР с уравнениями измеряемых токов в ветвях низшего напряжения (НН) защищаемого трансформатора, соответственно. Итак, при положительной полуволне измеряемого тока, с учетом того, что отсчет времени в логической части 6 начинается от момента срабатывания геркона 2 Г 3 Г 3 Р 1 (Г 33 )ПОД . Как следует из фиг.2 3 Г 3 Г 3, 4 Г 4 Г 4. С учетом этого из формул (7), (8) выражаем Г 3 Г 31(СРПОД ) / ( 3 ),Г 4 Г 42(СРПОД ) / ( 4 ). Моменты отпускания герконов 3, 4 математически выражается Г 3 Г 3 ВПОД Электрические углы 1 НН, 2 НН между фазами положительных полуволн токов стороны высшего и первой, второй ветвями обмотки низшего напряжения защищаемого трансформатора (фиг. 2) 1 ННГ 3 Г 3 - Г 2, 2 ННГ 4 Г 4 - Г 2 (15) Время Г 3 и Г 4, между моментами срабатывания герконов 2 и 3, 2 и 4, отсчитывается в логической части 6. Подставляя в формулы (15) Г 2 из (6), ГЗ из (13), Г 4 из (14) получим формулы, по которой в логической части 6 производится вычисление углов 1 НН и 2 НН. При срабатывании герконов 2, 3 и 4, под действием отрицательной полуволны измеряемого тока сторон высшего и разных ветвей обмотки низшего напряжения, когда 2, 3, 4 пол, вывод формул электрических углов 1 НН,2 НН производится аналогично Итак, последовательность действий в логической части 6 1) Фиксация времени Г 3, Г 4, 2, 3, 4 2) Сравнение зафиксированного времени 2, 3, 4 с пол 10 мс 3) Расчет углов 1 НН, 2 НН по формулам (16), (17) при 2, 3, 4 пол, и по формулам (18), (19) при 2, 3,4 пол 4) Сравнение рассчитанных углов 1 НН, 2 НН с граничным углом ГР. Устройство работает следующим образом В нормальном режиме работы (режим нагрузки),а также в режиме внешнего короткого замыкания токи сторон высшего и разных ветвей обмотки низшего напряжения защищаемого трансформатора находятся в фазе. Герконы срабатывают и подают сигналы в логическую часть 6, где происходит расчет углов 1 НН, 2 НН, которые в этом случае будут меньше ГР. При 1 ННГР и 2 ННГР на выходе логической части 6 сигналы отсутствуют и защита не работает. При включении трансформатора под напряжение или восстановлении напряжения после отключения внешнего короткого замыкания происходит бросок тока намагничивания. Срабатывают герконы 1 и 2(герконы 3 и 4 не срабатывают, так как во вторичной обмотке силового трансформатора нет тока). В блоке 5 отстройки от броска тока намагничивания, по длительности сигнала с 4 контактов геркона 1, используя время-импульсный способ, происходит распознавание броска тока намагничивания. При этом с выхода блока 5 подается блокирующий сигнал на первый вход логической части 6 и защита не работает. В режиме внутреннего короткого замыкания в трансформаторе в случае, когда отсутствует двигательная нагрузка, и исключена возможность подпитывания током точки короткого замыкания со стороны низшего напряжения, срабатывают герконы 1 и 2. В логической части 6 происходит расчет углов 1 НН, 2 НН, значения которых в этом случае будут стремиться к бесконечности (фиксация времени Г 3 и Г 4 не будет происходить по причине того, что герконы 3 и 4 не срабатывают). При этом 1 ННГР и 2 ННГР, поэтому логическая часть 6 на своем выходе формирует сигнал, который подается на исполнительный орган 7, отключающий силовой трансформатор. В режиме внутреннего короткого замыкания в случае, когда присутствует двигательная нагрузка, и происходит подпитывание точки короткого замыкания, токи сторон высшего и низшего напряжения защищаемого трансформатора находятся в противофазе. При этом 1 ННГР и 2 ННГР, логическая часть 6 это фиксирует и подает сигнал на вход исполнительного органа 7,который отключает силовой трансформатор. 22074 Технико-экономическая эффективность заключается в экономии материальных ресурсов, а именно, меди и проката черных металлов,необходимых для производства трансформаторов тока, с помощью которых получают информацию о защищаемом объекте. Предлагаемое изобретение позволяет обойтись без трансформаторов тока путем использования магнитоуправляемых элементов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство для дифференциально-фазной защиты силового трансформатора с расщепленной обмоткой низшего напряжения, содержащее блок отстройки от броска тока намагничивания, геркон, расположенный в магнитном поле токопровода стороны высшего напряжения, подключенный к входу блока отстройки и исполнительный орган отличающееся тем, что дополнительно введены второй, третий, четвертый геркон с обмотками подмагничивания и логическая часть, причем второй геркон с обмоткой подмагничивания установлен в магнитном поле токопровода стороны высшего напряжения, третий и четвертый - разных ветвей стороны низшего напряжения, выход блока отстройки подключен к первому входу логической части, контакты второго, третьего и четвертого герконов - соответственно к второму, третьему и четвертому входу логической части, выход логической части - к исполнительному органу.