УСТРОЙСТВО РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ДЛЯ БЛИЖНЕГО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ЗАЩИТ АВТОТРАНСФОРМАТОРА
DEVICE OF RELAY PROTECTION FOR LOCAL BACKUP OF AUTO-TYPE TRANSFORMER PROTECTIONS

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите, и может быть использовано для ближнего резервирования релейной защиты автотрансформатора при коротких замыканиях на стороне низшего напряжения (далее, НН).
Известен аналог устройства для резервной защиты автотрансформатора (SU 1173483 A1, опубликовано 15.08.1985), содержащий по числу сторон автотрансформатора орган тока обратной последовательности и органы направления мощности обратной последовательности двустороннего действия, дистанционные органы, выходы которых подсоединены к логическим блокам по числу сторон автотрансформатора, в состав которых входят цепочки из последовательно соединенных замыкающих контактов органов тока обратной последовательности и контактов органов направления мощности обратной последовательности, ориентированных в сторону шин, и параллельно подключенных замыкающих контактов дистанционного органа, выходы логических органов подключены к органам выдержки времени резервирования смежных защит, выходы которых подключены к цепям отключения выключателей соответствующей стороны автотрансформатора, логический блок от внутренних повреждений, содержащий параллельные цепи из замыкающих контактов органов тока обратной последовательности, соединенных с параллельно включенными цепочками, из последовательно соединенных замыкающих контактов органов направления мощности, ориентированных в сторону автотрансформатора и установленных на одной из сторон, и размыкающих контактов органов направления мощности, ориентированных в сторону шин и установленных на остальных сторонах автотрансформатора, выход логического блока при внутренних повреждениях подключен к органу выдержки времени резервирования защит от внутренних повреждений, выходы которого подключены к цепям отключения выключателей всех сторон автотрансформатора. С целью повышения быстродействия при отключении внутренних повреждений введены дополнительный орган выдержки времени и орган контроля напряжения, установленный на стороне низкого напряжения автотрансформатора, замыкающие контакты которого подключены к дополнительному органу выдержки времени, замыкающие контакты которого включены в логический блок от внутренних повреждений между цепочками из параллельно соединенных контактов органов тока обратной последовательности и цепочками из соединенных последовательно-параллельно контактов органов направления мощности обратной последовательности.
Известный аналог не осуществляет ближнее резервирование защит автотрансформатора, отказавших при коротких замыканиях на стороне низшего напряжения.
Известен автотрансформатор с устройством резервной защиты (SU 1615834 A1, опубликовано 23.12.1990 г.). Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите, и предназначено для селективного отключения защищаемого автотрансформатора в случае отказа защиты ошиновки или основной защиты автотрансформатора. Цель изобретения - повышение селективности и быстродействия при отключениях коротких замыканий на ошиновках. При коротком замыкании (далее, КЗ) на ошиновке высшего напряжения (далее, ВН) и двухстороннем питании автотрансформатора замыкаются контакты и реле мощности. В цепи реле времени происходит отключение всех выключателей автотрансформатора. В режиме КЗ на ошиновке высшего напряжения и отсутствии питания со стороны среднего напряжения отключение выключателей обеспечивается за счет замыкания контактов и в цепи реле времени. В случае КЗ на ошиновке ВН и отсутствии питания со стороны ВН происходит отключение автотрансформатора по цепи контактов и вновь введенных контактов реле положения "включено" выключателя.
Недостаток известного аналога - не осуществляет ближнее резервирование защит автотрансформатора, отказавших при коротких замыканиях на стороне низшего напряжения.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является устройство релейной защиты автотрансформатора - токовая защита обратной последовательности автотрансформатора с измерительным органом - токовой приставкой для действия при коротких замыканиях с выдержкой времени (Руководящие указания по релейной защите. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110-500 кВ. Выпуск 13А, с. 45-49, 82-98, п. 2.1.4.1, рис 2.1, 2.3. Схемы. Москва. Энергоатомиздат. 1985 г.), содержащее измерительные органы - реле тока, входы которых подключены к трансформаторам тока на стороне высокого напряжения автотрансформатора, выходы измерительных органов подключены ко входу органа выдержки времени, выход которого подключен ко входу исполнительного органа 4, выход которого подключен к цепям отключения выключателей автотрансформатора со стороны высокого, среднего и низшего напряжения.
Прототип имеет недостатки. Поскольку уставка токовой приставки выбирается по отстройке от максимального сквозного тока нагрузки, защита во многих случаях оказывается нечувствительной к трехфазным коротким замыкании на стороне низшего напряжения. Токовая защита обратной последовательности по принципу своего действия не срабатывает при трехфазных коротких замыканиях, наиболее частых повреждениях на стороне низшего напряжения автотрансформатора. Двухфазные короткие в сети низшего напряжения, к которым защита обратной последовательности имеет высокую чувствительность, как правило, за время, меньшее времени срабатывания защиты, переходят в трехфазные короткие замыкания, что приводит к отказу защиты. Защиту сложно согласовывать с защитами от несимметричных коротких замыканий в сети высокого и среднего напряжений и обеспечить необходимую селективную настройку.
Целью предлагаемого изобретения является создание эффективного устройства релейной защиты, осуществляющее ближнее резервирование защит автотрансформатора, действующего при всех видах коротких замыканий на стороне низшего напряжения.
Технический результат - предотвращение ущерба от невосстанавливаемого повреждения автотрансформатора вследствие длительного протекания через автотрансформатор тока короткого замыкания, возникшего на стороне низшего напряжения в условиях отказа в срабатывании основной или резервной релейной защиты автотрансформатора.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве релейной защиты для ближнего резервирования защит автотрансформатора, содержащем измерительный орган - реле тока, вход которого подключен к трансформатору тока, трансформатор тока включен в общие части обмоток высокого и среднего напряжения фаз автотрансформатора, а выходами измерительный орган - реле тока последовательно соединен с органом выдержки времени и исполнительным органом, выходы которого соединены со схемами управления выключателей автотрансформатора на сторонах высокого, среднего и низшего напряжения.
В ряде случаев требуется повышение чувствительности и селективности защиты. Для этого в устройство релейной защиты для ближнего резервирования защит автотрансформатора введены второй измерительный орган, который выполнен в виде реле минимального напряжения, и логический элемент «И» с двумя входами, причем вход второго измерительного органа подключен к трансформатору напряжения на стороне низшего напряжения автотрансформатора, а выход соединен с одним из входов введенного логического элемента защиты «И», другой вход которого соединен с выходом первого измерительного органа - реле тока, при этом выход логического элемента «И» соединен с входом органа выдержки времени.
Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве релейной защиты для ближнего резервирования защит автотрансформатора в отличие от прототипа содержатся измерительные органы - реле тока, входы которых подключаются к трансформаторам тока, включенным в общие части обмоток высокого и среднего напряжения фаз автотрансформатора.
При этом устройство релейной защиты для ближнего резервирования защит автотрансформатора приобретает следующие совокупные преимущества:
1. Высокую чувствительность к коротким замыканиям на стороне низшего напряжения автотрансформатора, которая достигается благодаря тому, что к защите подводится сумма токов короткого замыкания от обмоток высокого и среднего напряжения (далее СН).
2. У устройства защиты обеспечивается запас на несрабатывание в условиях протекания максимальных нагрузочных токов автотрансформатора, т.к. при таком подключении токовых цепей к защите подводится разность токов нагрузки стороны высокого и среднего напряжения, следовательно, и уставка защиты выбирается по условию отстройки от разности токов сторон.
На фиг. 1 приведены первичная схема одной фазы автотрансформатора и блок-схема токового устройства ближнего резервирования защит автотрансформатора; на фиг. 2 приведены первичная схема автотрансформатора и блок-схема токового устройства ближнего резервирования защит автотрансформатора с функцией контроля напряжения, где приняты следующие обозначения:
1 - первый измерительный орган - реле тока;
2 - орган выдержки времени;
3 - исполнительный орган;
4 - второй измерительный орган - реле минимального напряжения;
5 - логический элемент защиты «И».
Устройство релейной защиты для ближнего резервирования защит автотрансформатора содержит измерительный орган - реле тока 1, вход которого подключен к трансформатору тока, трансформатор тока включен в общие части обмоток высокого и среднего напряжения фаз автотрансформатора, а выходами измерительный орган - реле тока 1 последовательно соединен с органом выдержки времени 2 и исполнительным органом 3, выходы которого соединены со схемами управления выключателей автотрансформатора на сторонах высокого, среднего и низшего напряжения. В случае, когда требуется повышенная селективность, в устройство релейной защиты для ближнего резервирования защит автотрансформатора введены второй измерительный орган 4, который выполнен в виде реле минимального напряжения, и логический элемент «И» 5 с двумя входами. Вход второго измерительного органа 4 подключен к трансформатору напряжения на стороне низшего напряжения автотрансформатора, а выход соединен с одним из входов введенного логического элемента защиты «И» 5, другой вход которого соединен с выходом первого измерительного органа 1 - реле тока, при этом выход логического элемента «И» 5 соединен с входом органа выдержки времени 2.
Устройство защиты действует следующим образом. При коротком замыкании на стороне НН AT по трансформатору тока в общей части обмоток высокого и среднего напряжения (фиг. 1) протекает сумма токов Iвн и Iсн, что обеспечивает надежное срабатывание реле тока 1 и пуск органа выдержки времени 2. Через выдержку, отстроенную от времени срабатывания резервных защит, установленных на сторонах ВН и СН автотрансформатора, срабатывает орган выдержки времени 2 и действует на исполнительный орган 3, который обеспечивает отключение AT со всех сторон. При внешних коротких замыканиях в сети ВН (СН) автотрансформатора по измерительным органам 1 протекает ток, равный разности Iвн и Iсн, недостаточный для их срабатывания, чем обеспечивается необходимая отстройка защиты от внешних КЗ. Такое техническое решение может быть применено на автотрансформаторах, допускающих протекание токов КЗ длительностью, большей, чем время действия резервных защит.
В тех случаях, когда требуется уменьшить время протекания токов КЗ по обмотке низшего напряжения, защита действует следующим образом. При внешних КЗ в сети ВН (или СН) автотрансформатора напряжение на стороне НН снижается недостаточно для срабатывания реле минимального напряжения 4, которое не выдает сигнал на вход логического элемента защиты «И» 5, чем блокируют действие защиты независимо от состояния реле тока 1. При КЗ на шинах НН остаточное напряжение, подводимое к трансформатору напряжения, имеет минимальное значение, что обеспечивает срабатывание реле минимального напряжения 4 и подается сигнал на вход логического элемента защиты «И» 5. Одновременно с этим срабатывают реле тока 1, вследствие протекания по ним суммы токов Iвн и Iсн, выходы реле тока 1 подают сигнал на второй вход логического элемента защиты «И» 5, который срабатывая, действует на вход органа выдержки 2, выход которого через выдержку времени действует на вход исполнительного органа 3, который обеспечивает отключение AT со всех сторон.