УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ПЕЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА
FURNACE TRANSFORMER PROTECTION DEVICE

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано в качестве устройства защиты печного трансформатора от коротких замыканий.
Известно устройство защиты печного трансформатора от междуфазных замыканий [Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. - М.: Высш. шк., 1991. - С. 496], содержащее реле тока, подключенное к трансформаторам тока, реле времени, подключенное к контактам реле тока, промежуточное реле, подключенное к контактам реле времени, и исполнительный орган, подключенный к контактам промежуточного реле.
Недостатком этого устройства является невозможность выявления междуфазных замыканий за трансформатором и замыканий между отдельными проводниками одной фазы.
Известно устройство защиты печного трансформатора [Метелица Я.В., Павликов С.А., Чечушков Г.А. Релейная защита питающего трансформатора и сети низкого напряжения электропечной установки // Промышленная энергетика, 1984, №7, С. 12-13], выбранное в качестве прототипа, содержащее блок измерения тока и напряжения, блок логики, входами подключенный к выходу блока измерения тока и напряжения, а выходами к выходному реле, контакты которого подключены к катушке отключения выключателя печного трансформатора.
Недостатком этого устройства является невозможность выявления обрыва отдельных проводников одной фазы и замыканий между ними.
Задачей изобретения является выявление обрыва отдельных проводников одной фазы и замыканий между ними.
Поставленная задача решена за счет того, что устройство защиты печного трансформатора, также как и в прототипе, содержит блок измерения тока и напряжения, первый блок логики, входами подключенный к выходу блока измерения тока и напряжения, а выходами к выходному реле, контакты которого подключены к катушке отключения выключателя печного трансформатора.
Согласно изобретению введены первая, вторая и третья катушки Роговского, первый, второй и третий разделительные трансформаторы, подключенные соответственно к обмоткам первой, второй и третьей катушек Роговского, первый, второй и третий выпрямители, подключенные к вторичной обмотке первого, второго и третьего разделительных трансформаторов соответственно, первый, второй и третий вычитатели, первая, вторая и третья схемы сравнения, первый, второй и третий задатчики эталонов, второй блок логики, выполненный в виде первого, второго и третьего элементов И, и элемента ИЛИ. К входам первого вычитателя подключены выходы первого и второго выпрямителя. К входам второго вычитателя подключены выходы второго и третьего выпрямителя. К входам третьего вычитателя подключены выходы первого и третьего выпрямителя. К входам первой, второй и третьей схем сравнения подключены выходы первого, второго и третьего вычитателей и выходы первого, второго и третьего задатчиков эталонов соответственно. Входы первого элемента И подключены к выходам первой и второй схем сравнения. Входы второго элемента И подключены к выходам второй и третьей схем сравнения. Входы третьего элемента И подключены к выходам первой и третьей схем сравнения. Выходы первого, второго и третьего элементов И подключены к элементу ИЛИ, выход которого подключен к выходному реле.
Введение катушек Роговского, разделительных трансформаторов, выпрямителей, вычитателей, введение схем сравнения, задатчиков эталонов, блока логики позволяет, по сравнению с прототипом, выявлять обрыв отдельных проводников одной фазы и замыкания между ними.
На фиг. 1 показана часть устройства, служащая для выявления коротких замыканий в трансформаторе.
На фиг. 2 показана часть устройства, служащая для защиты отдельных проводников фазы.
Устройство защиты печного трансформатора содержит: блок измерения тока и напряжения 1 (БИ) (фиг. 1), первый 2 (БЛ1) и второй 3 (БЛ2) блоки логики, выходами подключенные через выходное реле 4 (Р) к катушке отключения выключателя 5 (В) печного трансформатора 6; первую 7, вторую 8 и третью 9 катушки Роговского (фиг. 2), охватывающие первую 10, вторую 11 и третью 12 группы проводников соответственно; выходы с первой 7, второй 8 и третьей 9 катушек Роговского через первый 13, второй 14 и третий 15 разделительные трансформаторы подключены к первому 16 (ВПР1), второму 17 (ВПР2) и третьему 18 (ВПР3) выпрямителям соответственно; к входам первого вычитателя 19 (ВЫЧ1) подключены выходы первого 16 (ВГГР1) и второго 17 (ВПР2) выпрямителей, к входам второго вычитателя 20 (ВЫЧ2) подключены выходы второго 17 (ВПР2) и третьего 18 (ВПР3) выпрямителей, к входам третьего вычитателя 21 (ВЫЧ3) подключены выходы первого 16 (ВПР1) и третьего 18 (ВПР3) выпрямителей; к входам первой 22 (СС1), второй 23 (СС2) и третьей 24 (СС3) схем сравнения подключены выходы первого 19 (ВЫЧ1), второго 20 (ВЫЧ2) и третьего 21 (ВЫЧ3) вычитателей и выходы первого 25 (ЗЭ1), второго 26 (ЗЭ2) и третьего 27 (ЗЭ3) задатчиков эталонов соответственно; второй блок логики 3 (БЛ2) выполнен в виде первого 28 (И1), второго 29 (И2) и третьего 30 (И3) элементов И, и элемента ИЛИ 31 (ИЛИ); входы первого элемента И 28 (И1) подключены к выходам первой 22 (СС1) и второй 23 (СС2) схем сравнения, входы второго элемента И 29 (И2) подключены к выходам второй 23 (СС2) и третьей 24 (СС3) схем сравнения, входы третьего элемента И 30 (И3) подключены к выходам первой 22 (СС1) и третьей 24 (СС3) схем сравнения; первый 28 (И1), второй 29 (И2) и третий 30 (И3) элементы И выходами подключены к элементу ИЛИ 31 (ИЛИ); выход элемента ИЛИ 31 (ИЛИ) подключен к выходному реле 4 (Р).
В качестве выходного реле 4 (Р) может быть использовано реле типа РП-215, в качестве разделительных трансформаторов 13-15 - трансформаторы типа KFD0-CS-EX151P. Блок измерения тока и напряжения 1 (БИ) может быть выполнен на микроконтроллере PICI6F873. В качестве первого 16 (ВПР1), второго 17 (ВПР2), третьего 18 (ВПР3) выпрямителей могут быть использованы выпрямители типа ВУК-170/13, в качестве катушек Роговского 7-9 - катушки типа ТТР-40. Первый 2 (БЛ1) и второй 3 (БЛ2) блоки логики, первый 19 (ВЫЧ1), второй 20 (ВЫЧ2) и третий 21 (ВЫЧ3) вычитатели, первая 22 (СС1), вторая 23 (СС2) и третья 24 (СС3) схемы сравнения, первый 25 (ЗЭ1), второй 26 (ЗЭ2) и третий 27 (ЗЭ3) задатчики эталонов могут быть выполнены на микроконтроллере серии 51 производителя atmel AT89S53.
Устройство работает следующим образом.
В рабочем режиме величины токов в фазах производные тока и напряжения, а также соотношения между ними не превосходят заданные пределы и на выходах первого 2 (БЛ1) и второго 3 (БЛ2) блоков логики сигналы отсутствуют.
При двухфазном или трехфазном коротком замыкании между фазами со стороны высшего напряжения трансформатора 6 блок измерения тока и напряжения 1 (БИ) выдает сигналы через первый блок логики 2 (БЛ1) на выходное реле 4 (Р), которое подает сигнал в катушку отключения выключателя 5 (В) печного трансформатора 6, и выключатель 5 (В) отключается.
При коротких замыканиях между фазами со стороны низшего напряжения трансформатора 6, если ток достаточен, то устройство работает так же, как и в предыдущем случае. Если ток мал, то в блоке измерения 1 (БИ) определяются производные тока и напряжения, и, если они превосходят заданные пределы, блок измерения 1 (БИ) выдает сигналы в первый блок логики 2 (БЛ1). Выходное реле 4 (Р) подает сигнал в катушку отключения выключателя 5 (В), который отключается.
э
отс
нб
При замыкании между двумя проводниками в фазе, например, в первой группе проводников 10, изменяется ток в проводниках поврежденной фазы, в результате чего на входы первого 19 (ВЫЧ1) и третьего 21 (ВЫЧ3) вычитателей подаются различные по величине ЭДС. С первого 19 (ВЫЧ1) и третьего 21 (ВЫЧ3) вычитателей подаются напряжения на первую 22 (СС1) и третью 24 (СС3) схемы сравнения, где сравниваются величины напряжения с первым 25 (ЗЭ1) и третьим 27 (ЗЭ3) задатчиками эталонов соответственно. Величина эталонного напряжения U=kU выбирается из учета отстройки от напряжения небаланса в нормальном режиме, которое может возникнуть из-за неравенства витков в катушках Роговского, а главное - из-за несимметричного расположения проводников в каждой группе. Затем с первой 22 (СС1) и третьей 24 (СС3) схем сравнения сигналы поступают на третий элемент И 30 (И3). Два поступающих сигнала с первой 22 (СС1) и третьей 24 (СС3) схем сравнения обеспечивают условие выполнения используемого мажоритарного принципа повышения надежности ("2 из 3"). Сигнал подается в выходное реле 4 (Р), и защита срабатывает.
Таким образом, в предлагаемом устройстве осуществляется автоматическое определение обрыва отдельных проводников одной фазы и замыканий между ними. Экономический эффект заключается в предотвращении разрушения оборудования за счет отключения повреждений в начальной стадии.