ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО БЫСТРОЙ БЛОКИРОВКИ ДИФФЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРА
ELECTRONIC DEVICE FOR FAST BLOCKING OF TRANSFORMER DIFFERENTIAL PROTECTION

Изобретение относится к электротехнике, а именно к дифференциальной защите трансформатора, когда от нее требуется быстрое принятие решения о возникновении броска тока намагничивания при его включении на холостой ход или о коротком замыкании. При этом полагается, что в месте установки защиты имеется доступ через трансформаторы напряжения к напряжению, под действием которого возникают эти режимы.
Широко известны и широко используются дифференциальные реле с насыщающимися трансформаторами типа РНТ [1]. За счет насыщения промежуточного трансформатора и наличия короткозамкнутых обмоток реле отстраивается даже от броска, трансформированного через измерительный трансформатор тока, когда появляются полуволны, обратные постоянной составляющей тока включения. Однако быстродействие и степень указанной отстройки реле требуется улучшать, особенно для мощных высоковольтных трансформаторов.
Известна электронная дифференциальная защита с реле, содержащим трансреактор, преобразователь в виде выпрямительного моста, резонансный контур, настроенный на частоту сети, и выходные релейные элементы [2].
Добротность резонансного контура этого аналога и, следовательно, его избирательность ограничена необходимым быстродействием.
Известен прототип предлагаемого устройства [3], содержащий резонансный контур, настроенный уже на вторую гармонику защищаемой сети, поэтому быстродействие защиты улучшается, однако все недостатки, связанные с инерционностью применяемых резонансных контуров, сохраняются.
И в аналоге, и в прототипе при использовании резонансных контуров используется преобразование исследуемой реализации тока броска или тока к.з. в виде известного интеграла наложения - интеграла Дюамеля, в котором интеграл берется от произведения указанной реализации и свободных колебаний фильтра в виде гармонического образца. В этом случае для установления этих свободных колебаний всегда требуется время, которое и снижает быстродействие релейных защит с резонансными фильтрами.
В заявляемом устройстве для вычисления интеграла наложения вместо медленно устанавливающихся образцовых колебаний берется колебание, сформированное заранее еще до момента броска или к.з. на специально предлагаемых простых моделях, что убыстряет защиту и ранее не было известно. Более того, используемые образцы гораздо ближе к реальным.
На чертеже показана блок-схема одной фазы предлагаемого быстродействующего устройства блокировки диффзащиты при бросках. Здесь 1 - питающая система, 2 - выключатель, 3 - сборные шины подстанции с силовым трансформатором 4, выключателем 5 и измерительным трансформатором тока 6 с активным сопротивлением нагрузки 7. К шинам 3 через предохранитель подключен измерительный трансформатор напряжения - 9. Входными зажимами устройства блокировки являются клеммы - 10, 11. Активные резисторы - 12, 15, 17, 18, 19, 20, 22. Диод - 21. Блоки умножения - 23, 28. Интеграторы - 24, 29. Выпрямители 25, 30. Схема сравнения - 26. Реагирующий орган - 27.
Схема функционирует следующим образом. Подстанция со сборными шинами 3 питается от системы 1 через выключатель 2. От сборных шин 3 отходит выключатель 5, к которому через измерительный трансформатор 6 подключен защищаемый трансформатор 4. С сопротивления 7 снимается напряжение, пропорциональное току трансформатора 4, а с фазы измерительного трансформатора напряжения - напряжение, пропорциональное напряжению на шинах. Это напряжение в динамическом режиме запоминается на индуктивно-емкостном колебательном контуре 14, 13 и сохраняется значительное время за счет резисторов 12, 15. Важно, что это напряжение уже имеется до момента к.з. или броска и это обеспечивает быстродействие. Оно сохраняется после к.з. и после включения трансформатора 4 на холостой ход. Для моделирования индуктивных токов к.з. и броска напряжение контура сдвигается на запаздывание инерционной цепочкой: резистор 15 - емкость 16. Далее информация о форме тока к.з. выявляется на делителе 17-18, а форма броска конструируется в виде полуволны с постоянной составляющей, когда полуволна тока проходит через диод 21, а меньшая обратная полуволна через резистор 20 приближенно моделирует обратную трансформированную полуволну, обеспечивающую необходимый расчетный коэффициент смещения. При номинальном напряжении на шинах 3 на резисторах 18 и 22 образуются ожидаемые формы тока к.з. и тока броска, причем с помощью расчета величин сопротивлений действующие значения этих образцов токов устанавливают одинаковыми. Далее вычисляется взаимная корреляционная функция между образцами и текущей реализацией путем их умножения на блоках 23, 28, интегрирования блоками 24, 29 и усреднения на блоках выпрямления 25, 30. На блоке 25 образуется наибольшее напряжение при к.з. и в режиме нагрузки. При броске напряжение на выходе блока 30 наоборот превышает напряжение на блоке 25. Схема сравнения 26 фиксирует эту ситуацию и через реагирующий орган 27 разрешает или запрещает действие защиты.
Испытание предлагаемого устройства показало, что при соответствующем выборе формы образца тока броска с отрицательной полуволной блокировка начинается в момент включения трансформатора на холостой ход и продолжается даже при последующей значительной потере постоянной составляющей тока, замыкающейся в цепь намагничивания измерительного трансформатора. Время выявления броска составляет порядка одного - двух периодов, а ток срабатывания может быть меньше номинального при соответствующем устранении тока небаланса плеч дифференциальной защиты.
Литература
1. Л.И.Какуевицкий и Т.В.Смирнова. Справочник реле защиты и автоматики. Под редакцией М.Э.Хейфица. Изд. 3-е, переработ. и доп. М.: Энергия, 1972.
2. А.С. СССР № 439876, кл. Н02Н 3/28, 15.08.74. Бюл. № 30.
3. А.С. СССР № 1101946, кл. Н02Н 1/045, 07.07.84. Бюл. № 25.