устройство защиты управляемого реактора от внутренних коротких замыканий

Формула изобретения

Устройство защиты управляемого реактора от внутренних коротких замыканий, состоящее из защиты нулевой последовательности с блокировкой по напряжению, отличающееся тем, что в него дополнительно введен блок определения уставки, связанный своим входом с системой управления реактором, а выходом - с нульорганом защиты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться для защиты трехфазных шунтирующих управляемых реакторов 35...220 кВ от внутренних коротких замыканий.

Для трансформаторов и реакторов класса напряжения 35 кВ и выше применяются максимальные токовые и газовые защиты, однако в силу недостаточной чувствительности первых и низкого быстродействия вторых они не могут служить в качестве основной быстродействующей защиты от внутренних повреждений.

Для мощных трансформаторов и реакторов в качестве основных защит от внутренних повреждений применяются дифференциальные токовые защиты. Однако их реализация требует охвата всех выводов обмоток трансформаторами тока, а отстройка от апериодических составляющих при переходных процессах усложняет защиту.

Поскольку поперечные шунтирующие реакторы не имеют за собой присоединений и соответствующих сквозных токов коротких замыканий вне защищаемой зоны, от которых эффективно применение дифференциальных защит, для таких реакторов возможно было бы ограничиться максимальной токовой и газовой защитами при наличии дополнительной защиты от внутренних повреждений повышенной чувствительности. В качестве таковой можно использовать защиту нулевой последовательности с блокировкой по напряжению.

Однако при общепринятой уставке по току этой защиты порядка 0,3...0,5 номинального тока реактора ее чувствительность при замыканиях витков обмоток на корпус и между собой вблизи нейтрали оказывается недостаточной, в особенности при режимах работы управляемого реактора с малыми рабочими токами, когда подмагничивание магнитопровода незначительно, а индуктивность обмоток велика.

Целью изобретения является повышение чувствительности защиты управляемого реактора от внутренних замыканий. Указанная цель достигается тем, что в известную защиту нулевой последовательности с блокировкой по напряжению дополнительно вводится блок определения уставки, связанный по входу с системой управления режимом реактора.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Схема защиты нулевой последовательности через измерительный трансформатор тока в нейтрали реактора отслеживает наличие тока нулевой последовательности и сравнивает его значение с уставкой, поступающей от дополнительного блока определения уставки, который вычисляет уставку защиты в зависимости от текущего режима управляемого реактора как функцию от его тока нагрузки. Как при номинальном режиме реактора, так и во всех промежуточных режимах, вплоть до режима холостого хода, уставка на выходе блока определения соответствует 0,3...0,5 текущего значения тока реактора. Соответственно, в большинстве режимов работы реактора, когда значение его рабочего тока ниже номинального, уставка защиты снижается, а ее чувствительность существенно увеличивается, поскольку кратность регулирования по току управляемых реакторов достигает 20 и более.

Для пояснения принципа действия предлагаемого изобретения на чертеже приведена функциональная схема управляемого реактора с системой управления и защитой нулевой последовательности с блокировкой по напряжению. Схема содержит высоковольтный выключатель ВВ, управляемый реактор УР со встроенными трансформаторами тока ТТ, систему управления реактора СУ, трансформатор напряжения ТН, защиту нулевой последовательности ЗНП и дополнительно введенный блок определения уставки БОУ, подключенный своим входом к выходу системы управления, а выходом к второму входу нуль-органа защиты нулевой последовательности.

Все перечисленные элементы схемы могут быть любого стандартного исполнения. В частности, УР может выполнятся на различные мощности и класс напряжения, с разными схемами соединения обмоток, с выносными или встроенными трансформаторами тока, с разнообразным набором защит. При отсутствии ТТ в нейтрали или вывода нейтрали ток нулевой последовательности можно получить включением ТТ фаз в фильтр тока нулевой последовательности. Система управления также может иметь различные алгоритмы и исполнение - аналоговое, цифровое или микропроцессорное. Сигнал управления на выходе СУ пропорционален току реактора и только эта информация поступает на БОУ. Более того, можно получать информацию о токе реактора минуя СУ непосредственно с ТТ (такой вариант показан на схеме пунктиром).

Защита нулевой последовательности с блокировкой по напряжению подключена своими входами к ТТ нейтрали, к ТН и к БОУ, а выходом на отключение ВВ. Эта защита может быть релейной, полупроводниковой или микропроцессорной. Таким же образом может функционировать другая токовая защита, например без блокировки или токовая максимальная. Набор элементов в этих защитах может быть различным, но любая из них содержит нуль-орган, обеспечивающий сравнение контролируемого параметра (в данном случае тока нулевой последовательности) с заданной уставкой. В простейшем случае нуль-органом является само токовое реле, срабатывающее при превышении током заданной уставки срабатывания защиты.

На чертеже приведен один из возможных вариантов исполнения предлагаемого изобретения в случае применения защиты нулевой последовательности с блокировкой по напряжению полупроводникового исполнения. В структуру ЗНП в данном случае входят элементы входного преобразователя ВП, нуль-органа НО, блокировки по напряжению Бл и выдержки времени В. (Для максимальной токовой защиты в релейном исполнении вместо них будут только два реле - токовое и времени).

Дополнительно введенный блок определения уставки предназначен для задания уставки нуль-органа защиты, зависимой от тока реактора. В обычных защитах уставка настраивается в соответствии с номинальным током и является постоянной. В предлагаемом изобретении благодаря введению БОУ уставка является переменной, пропорциональной величине рабочего тока реактора. Чем меньше ток реактора, тем меньше уставка и тем выше чувствительность защиты. Внутреннее исполнение БОУ может быть любым - аналоговым, цифровым или алгоритмическим, если БОУ включается в состав систем микропроцессорного исполнения. В простейшем случае это может быть набор масштабирующих резисторов, согласующих с необходимым коэффициентом сигналы на выходе СУ и на входе НО.

Предлагаемое устройство защиты работает следующим образом. В нормальных режимах ток нулевой последовательности и сигнал на входе защиты отсутствуют, поэтому ЗНП не работает. При внешних несимметричных коротких замыканиях появляется ток нулевой последовательности и нуль-орган может сработать, однако блокировка по напряжению препятствует прохождению сигнала на элемент времени и далее на ВВ. Дополнительной отстройкой от внешних несимметричных режимов является также выдержка времени элемента В. При появлении замыкания какой-либо обмотки внутри реактора в нейтрали появляется ток нулевой последовательности, который через ТТ подается на входной преобразователь ЗНП и далее на нуль-огрган, где сравнивается по величине с текущим значением уставки, получаемым с БОУ и зависимым от заданного текущего значения рабочего тока реактора. При превышении величиной тока нулевой последовательности величины уставки БОУ нуль-орган срабатывает и с выдержкой времени через элемент В отключает ВВ, поскольку блокировка по напряжению при нормальном напряжении в сети не работает. Очевидно, что во всех режимах с рабочим током ниже номинального уставка срабатывания соответственно уменьшается и чувствительность защиты к внутренним повреждениям увеличивается.

Таким образом, путем использования уставки, зависимой от текущего режима работы реактора, введением дополнительного блока определения уставки достигается повышение чувствительности защиты нулевой последовательности управляемого реактора от внутренних повреждений. Этим же способом возможно изменять также и уставку максимальной токовой защиты реактора, защиты нулевой последовательности без блокировки и любой другой токовой защиты управляемого реактора. Реализация блока определения уставки проста и может быть выполнена на любой элементной базе.