ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ОТСЕЧКА ТРАНСФОРМАТОРА
TRANSFORMER DIFFERENTIAL CUT-OFF

Устройство относится к электротехнике, а именно к релейной защите силовых трансформаторов распределительных сетей, когда стремятся использовать наиболее простые и надежные решения. В таких сетях за счет понижения значений термического и электродинамического импульсов, а также за счет более легких ограничений по устойчивости работы отдельных элементов указанных сетей, оказывается возможным и допустимым небольшое увеличение времени действия релейных защит, но сами защиты при этом по принятой классификации остаются быстродействующими.
В связи с этим предлагается простая дифференциальная отсечка трансформатора, эффективно использующая указанное допустимое увеличение времени анализа путем повышения надежности срабатывания контактов исполнительного электромагнитного реле.
Известны аналоги предлагаемого устройства [1, 2], в которых используется небольшое допустимое время для обеспечения, только селекции режимов броска тока намагничивания и короткого замыкания за счет раскачки резонансного контура. Необходимая добротность контуров достигается ограничением потребляемой мощности последующими элементами, в том числе и исполнительными. Поэтому приходится усложнять защиты путем применения блоков питания и усилителей. Это нарушает основное требование к дифференциальной отсечке быть максимально простой.
Известен прототип предлагаемого устройства [3], в котором селективность распознавания между броском и током короткого замыкания обеспечена более быстрым фильтром низкой частоты в виде инерционной активно-емкостной цепочки, а оставшееся допустимое время используется для резонансного накопления энергии в колебательном контуре и обеспечения срабатывания выходного исполнительного реле без усилителей и блоков питания. В этом устройстве дифференциальный выход вторичных обмоток измерительных трансформаторов тока отсечки подключен к небольшому по сопротивлению термоустойчивому резистору, соединенному с активно-емкостной инерционной цепочкой с разрядным резистором, и далее к ограничителю напряжения, выполненному на двух встречно включенных стабилитронах с балластным питающим резистором, а затем через разделительный конденсатор и миниатюрный повышающий трансформатор напряжения - к другому балластному резистору, питающему резонансный параллельный контур 50 Гц с индуктивностью в виде измерительной обмотки реле. Этот балластный резистор для раскачки контура имеет такую величину, которая обеспечивает при гармоническом токе срабатывания защиты напряжение на стабилитронах, близкое к уровню их стабилизации так, что при броске тока намагничивания защищаемого силового трансформатора постоянная составляющая на выходе инерционной цепочки эффективно выводит напряжение на стабилитронах в область стабилизации, где оно изменяется мало и поэтому практически не создает тока через разделительный конденсатор. Дифференциальная отсечка загрубляется или вообще не работает. С другой стороны, при указанном выше гармоническом токе, равном току срабатывания защиты, когда стабилитроны не ограничивают напряжение на своих электродах, реле срабатывает в процессе раскачки контура даже при сравнительно большом сопротивлении резистора, питающем контур и обеспечивающем указанный режим разделения броска и короткого замыкания.
Однако при повышении гармонического тока в дифференциальной отсечке прототипа выше тока срабатывания при к.з. ток в обмотке исполнительного реле хотя и увеличивается, но за счет начавшегося двухстороннего ограничения напряжения стабилитронами в этом напряжении все-таки появляются участки с неизменными за счет стабилизации уровнями. В результате ток через разделительный конденсатор возрастает не так быстро, как повышается ток в защите, и, следовательно, не полностью реализуется расчетный коэффициент чувствительности отсечки.
В предлагаемом устройстве предусматривается очень просто улучшить этот процесс срабатывания за счет повышения надежности срабатывания контактов исполнительного реле путем шунтирования балластного резистора контура дополнительными замыкающимися контактами исполнительного реле. Это позволяет в начале процесса измерения сначала сохранить необходимый уровень напряжения на стабилитронах и обеспечить разделение режимов броска и к.з., а затем увеличить ток в реле контура указанным шунтированием и повысить нажатие в контактах исполнительного реле и реальный коэффициент чувствительности защиты.
Для устранения возможных ложных, хотя и маловероятных за счет наличия резонансного контура, кратковременных срабатываний реле отсечки и последующего нежелательного подхвата этого срабатывания замыкающимися контактами предусматривается использовать эти контакты одновременно с введением в конструкцию исполнительного реле инерционного барабана с сыпучим наполнителем, гасящим кратковременные срабатывания подобно известному эффективному процессу гашения вибрации якоря измерительного реле на переменном токе.
На чертеже приведена схема предлагаемого устройства. Здесь элементы 1-13 известны из устройства прототипа. 1 - измерительный трансформатор тока. 2 - дифференциальный выход вторичных обмоток измерительных трансформаторов, нагруженный на активный низкоомный термоустойчивый резистор 3. Далее 4, 5 - зарядный и разрядный резисторы и конденсатор 6 в инерционной цепочке, являющейся фильтром низкой частоты. 7 - балластный резистор стабилитронов 8. 9 - разделительный конденсатор. Повышающий трансформатор 10. 11 - балластный резистор резонансного контура с конденсатором 12 и индуктивностью 13 в виде обмотки исполнительного измерительного реле. Однако в отличие от прототипа резистор 11 в заявляемом устройстве зашунтирован дополнительными замыкающимися контактами 14 измерительного реле. Видно, что при срабатывании реле 14 его контакты 11 замыкаются и ток в реле теперь непосредственно поступает от стабилитронов 8, т.е. увеличивается. Повышается надежность срабатывания отсечки и более полно реализуется расчетный коэффициент чувствительности.
Испытания предлагаемого устройства, имеющего новую целенаправленную совокупность элементов, включая и известное многовитковое РТ-40 в качестве исполнительного реле с противовибрационным устройством, подтвердили более четкую работу контактов и отсутствие ложных «клевков» якоря реле.
Литература
1. Реле дифференциальное защиты, а.с. СССР №439876, 07.03.75, БИ №30.
2. Устройство для дифференциальной защиты трансформатора, а.с. СССР №1101946, 07.07.84, БИ №25.
3. Реле для дифференциальной отсечки трансформатора, RU 2356153 C1, 20.05.09, БИ №14.