Пристрій для релейного захисту трансформаторів від внутрішніх замикань

Пристрій для релейного захисту трансформаторів від внутрішніх замикань, що містить індукційні датчики у вигляді плоских вимірювальних котушок, встановлених певним чином відносно фазних обмоток трансформатора, який відрізняється тим, що вимірювальні котушки виконані відповід 3 нання забезпечується практично нульовий рівень сигналу напруги в симетричному режимі і різке стрибкоподібне у десятки разів збільшення сигналу при короткому замиканні. В результаті досягається підвищення чутливості релейного захисту, усування "мертвої зони" у середній частині обмоток трансформатора і при цьому легке встановлення вимірювальних котушок в процесі ремонту або модернізації трансформатора. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для релейного захисту трансформаторів від внутрішніх замикань, що містить індукційні датчики у вигляді плоских вимірювальних котушок, встановлених певним чином щодо фазних обмоток трансформатора, відповідно до корисної моделі вимірювальні котушки виконані відповідними висоті фазних обмоток трансформатора, встановлені із зовнішнього боку обмоток або в зазорі між первинною і вторинною обмотками і з'єднані між собою у розімкнутий трикутник, при цьому кожна вимірювальна котушка складається з двох секціонованих частин, одна з яких має дві переважно однакові секції, а друга - три секції, крайні з яких мають довжину, що становить переважно чверть довжини котушки, а стичні секції обох частин вимірювальної котушки мають зустрічні намотки. Між сукупністю суттєвих ознак корисної моделі, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, існує наступний причиннонаслідковий зв'язок. Зміна розташування вимірювальних котушок щодо фазних обмоток, їх структури і їх з'єднання, а саме: - виконання вимірювальних котушок відповідними висоті фазних обмоток трансформатора; - встановлення вимірювальних котушок із зовнішнього боку обмоток або в зазорі між первинною і вторинною обмотками; - з'єднання вимірювальних котушок у розімкнутий трикутник; - складання кожної вимірювальної котушки з двох секціонованих частин, одна з яких має дві переважно однакові секції, а друга - три секції, крайні з яких мають довжину, що становить переважно чверть довжини котушки, а стичні секції обох частин вимірювальної котушки мають зустрічні намотки; у сукупності з відомими ознаками корисної моделі, що заявляється, забезпечує у контурі трикутника при будь-якому розміщенні вимірювальних котушок відносно відповідних фазних обмоток близьку до нуля сумарну електрорушійну силу (ЕРС). При збільшенні або зменшенні струмів в обмотках трансформатора ця ЕРС виявляється скомпенсованої, що спричиняє структурну відстройку чутливого елемента (що включає три котушки за схемою розімкнутого трикутника) від навантажувальних струмів. При міжвиткових замиканнях, незалежно від місця КЗ і від обмотки (первинна або вторинна), у якій відбулося КЗ, у зоні короткого замикання утворюється різке збільшення магнітного поля розсіювання, яке створює потокозчеплення й наводить некомпенсовану ЕРС у тій вимірювальній 42330 4 котушці, яка належить до ушкодженої фази. У результаті на виході трикутника з'являється сигнал напруги, у багато разів переважаючий сигнал небалансу (сигнал при симетричному режимі й неушкоджених фазах). Поява сигналу відбувається незалежно від фази, у якій відбулося КЗ і від обмотки - первинної або вторинної. Таким чином підвищується чутливість релейного захисту, усуваються "мертві зони" у середній частині обмоток трансформатора при легкому встановленні вимірювальних котушок в процесі ремонту або модернізації трансформатора. Сутність запропонованої корисної моделі пояснюється кресленнями, де на Фіг.1 зображена схема захисту трансформатора від внутрішніх КЗ, на Фіг.2 - схема чутливого елементу - індукційного датчика, на Фіг.3 - структура вимірювальної котушки; на Фіг.4 - електрична схема фазного ланцюга індукційного датчика. Пристрій для релейного захисту трансформаторів від внутрішніх замикань містить трансреактори TAV І - TAV III, включені відповідно в кожну фазу обмотки високої напруги трансформатора (Фіг.1). Як чутливі елементи (Фіг.2) використані спеціальні подовжені вимірювальні котушки 1, що відповідають висоті фазних обмоток 2, 3 трансформатора. Вимірювальні котушки 1 встановлюють або із зовнішнього боку фазних обмоток 3 або у зазор "d" між первинною обмоткою 2 і вторинною обмоткою 3 фази. Вимірювальні котушки 1 трьох фаз з'єднані в розімкнутий трикутник (Фіг.1). Кожна вимірювальна котушка 1 (Фіг.3) складається з двох однакових секціонованих частин. Одна частина розділена навпіл на дві секції, а друга має три секції, крайні з яких мають довжину, що становить чверть довжини котушки 1, а стичні секції обох частин вимірювальної котушки мають зустрічні намотки. Пристрій працює таким чином. При розташуванні вимірювальної котушки 1 із зовнішнього боку фазних обмоток 3, в ній буде індуктуватися ЕРС еі, що наводиться різницею полів розсіювання первинного І1 і вторинного І2 струмів. Якщо ж встановити вимірювальну котушку 1 в зазор "d" між обмотками 2. 3 фази, то ЕРС еі буде визначатися сумою полів розсіювання первинної обмотки 2 і вторинної обмотки 3 трансформатора. При будь-якому розміщенні котушок 1 щодо відповідних фазних обмоток 2, 3, якщо котушки 1 з'єднати в розімкнутий трикутник, сумарна ЕРС у контурі трикутника буде близька до нуля. При збільшенні або зменшенні струмів в обмотках 2, 3 трансформатора ця ЕРС виявляється скомпенсованою, що дозволяє говорити про структурну відстройку чутливого елемента, який включає три котушки 1 за схемою розімкнутого трикутника, від навантажувальних струмів. Таке включення запобігає появі помилкового сигналу DUHБ у випадку, коли через трансформатор протікає робочий струм, у тому числі й у випадку несиметричного навантаження. При міжвиткових замиканнях, незалежно від місця КЗ і від обмотки (первинна або вторинна), у якій відбулося КЗ, у зоні короткого замикання 5 утворюється різке збільшення магнітного поля розсіювання. Це поле розсіювання створює потокозчеплення й наводить некомпенсовану ЕРС у тій вимірювальній котушці 1, яка належить до ушкодженої фази. У результаті на виході трикутника з'являється сигнал напруги DU3М (або DUНК), у багато разів переважаючий сигнал небалансу (сигнал при симетричному режимі й неушкоджених фазах). Поява сигналу відбувається незалежно від фази, у якій відбулося КЗ і від обмотки - первинної або вторинної. Для вирівнювання чутливості до замикань у первинній або вторинній обмотках вимірювальні котушки 1 бажано розташовувати в зазорі "d". Чутливі індукційні датчики реагують не на нормальну (перпендикулярну зовнішній поверхні стрижнів магнітопроводу 4), а на поздовжню (уздовж стрижня) складову магнітних полів розсіювання обмоток трансформатора. Це дозволяє "включитися" у роботу тій частині витків (аксіальної поздовжньої, розташованої уздовж осі обмоток), яка опиняється в зоні КЗ незалежно від місця КЗ по висоті обмотки. При розташуванні індукційної котушки між обмотками чутливість до КЗ буде рівною по відношенню як до первинного, так і вторинного боку трансформатора. Через те, що ЕРС витка приблизно однакова як для первинної, так і для вторинної обмоток, то при замиканні, наприклад, через дугу, струми КЗ у витку будуть визначатися опором дуги й, отже, теж будуть приблизно однакові. Таким чином, чутливість датчика до КЗ виявляється приблизно рівною для замикань в обмотках нижчої й вищої напруг трансформатора. Подальше вдосконалення схеми індукційного датчика КЗ полягає у відстройці від можливих неаварійних несиметричних режимів й зовнішніх коротких замикань, при яких у фазних обмотках 2, 3 будуть протікати істотно різні за величиною струми й, отже, на виході датчика з'явиться DU3M¹0 за відсутності внутрішнього короткого замикання. Для 42330 6 відстройки необхідно передбачити у фазних котушках 2, 3 вимірювального органа послідовне включення трансреакторів, що формують сигнал напруги пропорційний току фази трансформатора. Електрична схема такого фазного ланцюга датчика представлена на Фіг.4. При відповідному настроюванні трансреактора маємо: еsi+etav=0. Це можливо у зв'язку з лінійною залежністю ЕРС еsі й etav від струму фазних обмоI' = l ,+l ток Іа'. Тут a 1 2 при розташуванні котушок 1 I' = l ,+l між обмотками 2, 3, або a 1 2 , якщо котушки 1 встановлені із зовнішнього боку обмоток 2, 3. При короткому замиканні розмикається ключ К і в ланцюгу фази аі–хі вимірювальної котушки 1 з'являється нескомпенсована ЕРС евк. Таким чином, будь-яка несиметрична по фазах зміна струму в обмотках трансформатора, внаслідок внутрішньої компенсації ЕРС еsі й etav, не приведе до порушення балансу ЕРС у трикутнику вимірювальних котушок фаз. Вимірювальна котушка фази може бути виконана з перетином у вигляді витягнутого прямокутника, що дозволяє її легко розміщати й розкріплювати в зоні обмоток фази, а також, регулюючи положення стосовно обмоток - балансувати до нуля сумарну ЕРС у контурі розімкнутого трикутника для одержання в симетричному режимі DU3М»0. Додаткове балансування по фазах можна також робити за допомогою трансреакторів. Таким чином пристрій забезпечує високу чутливість релейного захисту, настроюється і реагує одночасно для всіх фазних обмоток трансформатора, усуває "мертві зони" у середній частині обмоток трансформатора, достатньо легко може бути встановлений у процесі ремонту або модернізації трансформатора. 7 42330 8 9 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 42330 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601