УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЦЕЛОСТИ ВТОРИЧНЫХ ЦЕПЕЙ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА В ТРЕХФАЗНЫХ СЕТЯХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ
DEVICE FOR MONITORING INTEGRITY OF SECONDARY CIRCUITS OF CURRENT TRANSFORMERS IN THREE-PHASE NETWORKS WITH ISOLATED NEUTRAL

Изобретение относится к области релейной защиты и измерений токов элементов электроснабжения и может быть использована в тех случаях, когда в трехфазных силовых цепях переменного тока к одному комплекту вторичных обмоток трансформаторов тока, соединенных в неполную звезду, подключены измерительные приборы, а ко второму комплекту вторичных обмоток трансформаторов тока, соединенных также в неполную звезду, подключены цепи релейной защиты.
Обрыв вторичной цепи трансформаторов тока, в том числе и внутри обмотки, приводит к перегреву магнитопровода трансформатора тока с последующим разрушением магнитопровода, обмоток и выходу трансформатора тока из строя.
Известно устройство для защиты от обрыва вторичных цепей трансформаторов тока [1], у которого вторичная обмотка шунтируется защитным элементом, состоящим из последовательно встречно включенных стабилитронов, регулировочного сопротивления и реле, причем защитный элемент подключается к одноименным зажимам вторичных обмоток двух трансформаторов тока.
Недостатком этого устройства является невозможность контролировать вторичные цепи трансформаторов тока, установленных в разных фазах.
Известно устройство для контроля целости вторичных цепей трансформаторов тока в трехфазных сетях с нулевым проводом [2], содержащее установленные в трех фазных силовых проводах трансформаторы тока, одни выводы вторичных обмоток которых соединены в звезду, а ко вторым выводам вторичных обмоток подключены нагрузки, соединенные в звезду, которая соединена со звездой вторичных обмоток трансформаторов тока нулевым проводом вторичной цепи, в рассечку которого включена первая обмотка реагирующего органа, а встречно с первой обмоткой включена вторая обмотка реагирующего органа, подключенная ко вторичной цепи дополнительного трансформатора тока, первичная обмотка которого включена в рассечку нулевого провода силовой сети, причем выход реагирующего органа через элемент выдержки времени соединен с исполнительным органом.
Недостатком этого устройства является невозможность контролировать целость вторичных цепей у двух трансформаторов тока с двумя вторичными обмотками, установленных в разных фазах.
Наиболее близким к предполагаемому изобретению является устройство подключения вторичных цепей к трансформаторам тока [3], содержащее в двух фазах по одному трансформатору тока с двумя вторичными обмотками, концы первых вторичных обмоток трансформаторов тока соединены в первую неполную звезду, а к началам первых вторичных обмоток подключены токовые цепи измерительных приборов, выходы которых соединены также в неполную звезду, соединенную с первой неполной звездой первым обратным проводом, и концы вторых вторичных обмоток трансформаторов тока соединены во вторую неполную звезду, а к началам вторых вторичных обмоток подключены токовые цепи приборов релейной защиты, выходы которых соединены также в неполную звезду, соединенную со второй неполной звездой вторым обратным проводом
Недостатком этого устройства является отсутствие контроля целости вторичных цепей трансформаторов тока.
В предлагаемом устройстве для контроля целости вторичных цепей трансформаторов тока в трехфазных сетях с изолированной нейтралью, содержащем в двух фазах по одному трансформатору тока с двумя вторичными обмотками, концы первых вторичных обмоток трансформаторов тока соединены в первую неполную звезду, а к началам первых вторичных обмоток подключены токовые цепи измерительных приборов, выходы которых соединены также в неполную звезду, соединенную с первой неполной звездой первым обратным проводом, и концы вторых вторичных обмоток трансформаторов тока соединены во вторую неполную звезду, а к началам вторых вторичных обмоток подключены токовые цепи приборов релейной защиты, выходы которых соединены также в неполную звезду, соединенную со второй неполной звездой вторым обратным проводом, в рассечку которого включена первая обмотка двухобмоточного реагирующего органа, а в рассечку второго обратного провода включена встречно с первой обмоткой вторая обмотка двухобмоточного реагирующего органа, причем выход двухобмоточного реагирующего органа через выдержку времени соединен с исполнительным органом
На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства.
От распределительного устройства подстанции 1 отходит линия с тремя силовыми фазами 2, 3, 4, в которых протекают токи 2.1, 3.1, 4.1 до потребительских трансформаторов 5. В рассечку силовой фазы 2 включен первичной обмоткой 7 трансформатор тока 6, который имеет первую вторичную обмотку 8 и вторую вторичную обмотку 9. В рассечку силовой фазы 4 включен первичной обмоткой 11 трансформатор тока 10, который имеет первую вторичную обмотку 12 и вторую вторичную обмотку 13. Трансформаторы тока 6 и 10 имеют одинаковый коэффициент трансформации.
Концы первых вторичных обмоток 8 и 12 двух трансформаторов тока соединены в первую неполную звезду, а к началам первых вторичных обмоток 8 и 12 (обозначены звездочками) подключены токовые цепи измерительных приборов 14 и 15, выходы которых соединены в неполную звезду, соединенную с первой неполной звездой первым обратным проводом 16. Концы вторых вторичных обмоток 9 и 13 двух трансформаторов тока соединены во вторую неполную звезду, а к началам вторых вторичных обмоток 9 и 13 (обозначены звездочками) подключены токовые цепи приборов релейной защиты 17 и 18, выходы которых соединены в неполную звезду, соединенную с второй неполной звездой вторым обратным проводом 19.
В рассечку первого обратного провода 16 включена первая обмотка 21 двухобмоточного реагирующего органа 20, а в рассечку второго обратного провода 19 включена встречно с первой обмоткой вторая обмотка 22 двухобмоточного реагирующего органа 20, выход 23 двухобмоточного реагирующего органа 20 через выдержку времени 24 соединен с исполнительным органом 25.
Работа устройства разъясняется по векторным диаграммам, представленным на фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4. В нормальном трехфазном режиме по трем фазам силовой сети протекают токи, представленные векторами 2.1, 3.1, 4.1, сдвинутыми друг относительно друга на 120°. В нормальном режиме работы сети (фиг. 2) В первом комплекте вторичных обмоток 8 и 12 из вторичной обмотки 8 трансформатора тока 6 вытекает и протекает через токовую обмотку измерительного прибора 14 вторичный ток 8.2, вектор которого совпадает по направлению с вектором первичного тока 2.1. Из вторичной обмотки 12 трансформатора тока 10 вытекает и протекает через токовую обмотку измерительного прибора 15 вторичный ток 12.2, вектор которого совпадает по направлению с вектором первичного тока 4.1. Геометрическая сумма векторов токов 8.2 и 12.2 представляет собой вектор 16.2, который протекает от конца к началу (обозначено звездочкой) первой обмотки 21 двухобмоточного реагирующего органа 20 и по первому обратному проводу 16 притекает к концам вторичных обмоток 8 и 12.
Во втором комплекте вторичных обмоток 9 и 13 в нормальном же режиме работы сети (фиг. 2) из вторичной обмотки 9 трансформатора тока 6 вытекает и протекает через токовую обмотку реле 17 вторичный ток 9.2, вектор которого совпадает по направлению с вектором первичного тока 2.1. Из вторичной обмотки 13 трансформатора тока 10 вытекает и протекает через токовую обмотку реле 18 вторичный ток 13.2, вектор которого совпадает по направлению с вектором первичного тока 4.1. Геометрическая сумма векторов токов 9.2 и 13.2 представляет собой вектор 19.2, который протекает от начала (обозначено звездочкой) к концу второй обмотки 22 двухобмоточного реагирующего органа 20 и по второму обратному проводу 19 притекает к концам вторичных обмоток 9 и 13. Таким образом, через обмотку 22 двухобмоточного реагирующего органа 20 протекает ток 19.2 от начала к концу, а через обмотку 21 протекает ток 16.2, равный по величине току 19.2, но в направлении от конца к началу обмотки, то есть -16.2 на векторной диаграмме. Сумма токов в двух обмотках реле 20 равна нулю, поэтому реагирующий орган 20 не срабатывает.
На фиг. 3 представлено соотношение вторичных токов трансформаторов тока при нарушении целости обратного провода 16 в точке 26 (обрыв обратного провода показан крестиком на фиг. 1 и на фиг. 3). В этом случае ток через обмотку 21 двухобмоточного реагирующего органа 20 не протекает. В первом комплекте вторичных обмоток 8 и 12 вторичные токи циркулируют по контуру: от начала вторичной обмотки 8 через токовую обмотку измерительного прибора 14, через токовую обмотку измерительного прибора 15, к концу вторичной обмотки 12 и к концу вторичной обмотки 8. Во втором комплекте вторичных обмоток 9 и 13 растекание вторичных токов остается таким же, как при нормальном режиме работы. Векторы токов 9.2 и 13.2 геометрически суммируются, в сумме получаем вектор 19.2. Этот ток протекает через обмотку 22 двухобмоточного реагирующего органа 22, реле срабатывает, замыкает свои контакты 23, и через выдержку времени 24 срабатывает исполнительный орган 25 и подает сигнал о неисправности.
На фиг. 4 представлено соотношение вторичных токов трансформаторов тока при обрыве в точке 27 в цепи вторичной обмотки 13 (обрыв показан крестиком на фиг. 1 и на фиг. 4). В первом комплекте вторичных обмоток 8 и 12 растекание вторичных токов остается, как при нормальном режиме работы. Векторы вторичных токов 8.2 и 12.2 геометрически суммируются, в сумме получаем вектор 16.2, который протекает от конца к началу обмотки 21 двухобмоточного реагирующего органа 20, на векторной диаграмме обозначаем вектор - 16.2. Во втором комплекте вторичных обмоток 9 и 13 ток 13.2 от вторичной обмотки 13 не протекает, а от вторичной обмотки 9 вторичный ток 9.2 протекает через реле 17, от начала к концу обмотки 22 двухобмоточного реагирующего органа 20 и по второму обратному проводу 19 возвращается ко вторичной обмотке 9. В обмотках 21 и 22 двухобмоточного реагирующего органа 20 сумма векторов токов - 16.2+9.2 равна по величине вторичному току 9.2. От этого тока реагирующий орган 20 срабатывает, замыкает свои контакты 23, и через выдержку времени 24 срабатывает исполнительный орган 25 и подает сигнал о неисправности.
Таким образом обеспечивается контроль целости вторичных цепей установленных в двух фазах силовой сети трансформаторов тока с двумя вторичными обмотками,
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №725139 «Устройство для защиты от обрыва вторичной цепи трансформаторов тока». Н02Н 5/10. Опубликовано 30.03.80. Бюллетень №12.
2. Патент на полезную модель №156 887 МПК Н02Н 5/10. «Устройство для контроля целости вторичных цепей трансформаторов тока в трехфазных сетях с нулевым проводом», Опубликовано 20.11.2015. Бюллетень №32.
3. Баптиданов, Л.Н. Электрооборудование электрических станций и подстанций / Л.Н. Баптиданов, В.И. Тарасов. Том. 2. - М.-Л.: ГЭИ, 1959. - 320 с. (стр. 211).