способ защиты управляемого реактора от внутренних коротких замыканий

Формула изобретения

Способ защиты управляемого реактора от внутренних коротких замыканий, заключающийся в том, что контролируют напряжение между электрически уравновешенными по переменному току точками обмоток подмагничивания реактора, соединенных в треугольник, к которым подключается внешний источник постоянного тока, и при появлении между этими точками переменного напряжения промышленной частоты подают сигнал на отключение реактора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехники и может быть использовано для защиты от витковых замыканий и замыканий на корпус обмоток управляемых подмагничиванием реакторов, имеющих внешний источник постоянного тока.

Известны традиционные способы для защиты от коротких замыканий реакторов и трансформаторов, применяющие максимальные токовые, газовые или дифференциальные защиты (1).

Максимальные защиты имеют недостаточную чувствительность, газовые защиты обладают низким быстродействием, поэтому те и другие не могут служить в качестве основной быстродействующей защиты от внутренних повреждений при коротком замыкании обмоток.

В мощных трансформаторах и реакторах широко применяются в качестве основных дифференциальные продольные и поперечные защиты, имеющие высокое быстродействие и повышенную чувствительность. Однако они требуют для своей реализации двустороннего охвата всей ветвей обмоток трансформаторами тока, а также отстройки от токов небаланса и переходных процессов, что существенно усложняет защиту и приводит к ее недостаточной чувствительности при витковых замыканиях менее 10% обмотки.

Целью предлагаемого способа является повышение чувствительности основной защиты реактора от внутренних коротких замыканий и ее упрощение.

Указанная цель достигается тем, что в качестве основного параметра, позволяющего выявить любое замыкание обмоток реактора, применяется напряжение между двумя электрически уравновешенными по переменному току точками обмоток подмагничивания, соединенных в треугольник, на которые подается постоянное напряжение подмагничивания от внешнего источника постоянного тока.

На чертеже приведен один из возможных вариантов электрической схемы соединений обмоток реактора, управляемого подмагничиванием от внешнего источника постоянного тока. Сетевые обмотки СО полуфаз реактора соединены в двойную звезду, обмотка подмагничивания ОУ соединена в треугольник и подключена к внешнему источнику подмагничивания постоянного тока ИП. При этом соответствующие сетевые обмотки и обмотки подмагничивания полуфаз расположены соосно на каждом из шести стержней магнитной системы реактора.

В нормальных режимах работы реактора и при внешних коротких замыканиях в сети сумма векторов напряжений в обмотках подмагничивания, соединенных в треугольник, равна нулю, и на электрически уравновешенных по переменному току точках подключения источника подмагничивания присутствует только постоянное напряжение источника. В случае применения в качестве источника подмагничивания шестиполупериодного выпрямителя это напряжение содержит также шестую гармонику. Напряжение промышленной частоты 50 Гц в этих режимах на выводах источника и в точках его подключения к обмоткам подмагничивания отсутствует.

При возникновении внутренних коротких замыканий, как витковых, так и на корпус или магнитопровод любой обмотки реактора на выводах источника подмагничивания появляется напряжение промышленной частоты 50 Гц, соответствующее числу замкнутых витков обмотки. Это обусловлено тем, что обмотки подмагничивания, соединенные в треугольник, выявляют любую несимметрию в магнитосвязанных обмотках реактора.

Благодаря этому свойству эффективно и просто реализуется быстродействующая защита реактора от всех видов внутренних коротких замыканий. Для этого достаточно через фильтр Ф, пропускающий напряжение 50 Гц, подключить выключателем В к выводам источника подмагничивания реле напряжения РН с уставкой, отстроенной от небалансов естественной несимметрии, вызванных допусками при изготовлении реактора.

Исследования макета устройства, реализующего описанный способ, показали, что чувствительность защиты достаточна для надежного выявления замыкания двух и более витков любой из обмоток реактора. При числе витков в обмотках управляемых реакторов классов напряжений 110...500 кВ порядка одной тысячи защита охватывает более 99% витков как сетевой обмотки, так и обмотки подмагничивания, что значительно превышает показатели традиционно применяемых защит трансформаторов и реакторов.

Эффективность предлагаемого способа и возможный вариант его исполнения не зависят от схемы соединения сетевой обмотки. Обмотка подмагничивания также может иметь различные исполнения, скажем, содержать не 6, а 12 обмоток полуфаз. Существенным является лишь соединение обмоток подмагничивания в треугольник и наличие электрически уравновешенных по переменному току выводов, к которым подключается внешний источник постоянного тока для подмагничивания и на которых любым из существенных способов можно контролировать переменное напряжение, возникающее при внутренних повреждениях реактора. При этом схемотехника реализации предлагаемого способа защиты проста, надежна и может быть выполнена на любой элементной базе - электромеханической, полупроводниковой или цифровой.

Следует также пояснить, что приведенные в описании традиционные способы защит трансформаторов и шунтирующих реакторов от внутренних повреждений не могут являться аналогами предлагаемого изобретения, поскольку их принцип действия и известные варианты реализации совершено отличны от предлагаемого. Максимальная, дифференциальная и газовая защиты упоминаются авторами для выявления преимуществ нового способа защиты перед известными по чувствительности и простоте исполнения. По этим причинам подробное описание упомянутых защит не приведено, а в формуле изобретения отсутствуют общие признаки и ограничительная часть.