устройство защиты от коротких замыканий параллельных линий электропередач переменного тока

Формула изобретения

Устройство защиты от витковых коротких замыканий электропередач переменного тока, имеющей две параллельные линии в каждой фазе, содержащее общий выключатель, трансформаторы тока с обмотками на магнитопроводах, первичные обмотки которых выполнены с одинаковым числом витков, а вторичные - подключены к реагирующему органу, отличающееся тем, что в цепь каждой фазы указанной электропередачи включен один трансформатор тока с двумя первичными обмотками, которые выполнены слоевыми многовитковыми, включены друг относительно друга встречно и намотаны на общий магнитопровод так, что их витки в слое чередуются между собой, причем в цепь каждой параллельной линии указанной электропередачи последовательно включена одна из двух первичных обмоток трансформатора тока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электротехники, а именно релейной защиты электрических сетей, в частности к защите параллельных линий электропередач переменного тока с общим выключателем.

Известны схемы релейной защиты, предусматриваемые для параллельных линий электропередач с общим выключателем на дифференциальном принципе - так называемые поперечные дифференциальные защиты /1/.

Такие устройства защиты от коротких замыканий параллельных линий электропередачи переменного тока содержат общий выключатель, трансформаторы тока с обмотками на магнитопроводах в каждой фазе электропередачи, первичные одновитковые обмотки которых последовательно включены в каждую параллельную линию фазы, а вторичные - соединены по дифференциальной схеме и подключены к реагирующему органу (реле).

Основным недостатком такой защиты является наличие значительной "мертвой зоны" (зоны недействия защиты) при повреждениях в конце защищаемых линий по отношению к месту установки защиты.

Величина зоны недействия защиты (m) определяется соотношением:

m=I_с.з. /I_к.з.L, (1)

где I_с.з. - ток срабатывания защиты;

I_к.з. - величина тока короткого замыкания в конце защищаемого участка;

L - длина (протяженность) защищаемой линии.

Из выражения (1) следует, что величина зоны недействия тем меньше, чем меньше ток срабатывания (I_с.з.).

Ток срабатывания защиты определяется по формуле:

I_с.з.=К(I_нб.п.ц.+I_нб.т.т.), (2)

где I_нб.п.ц. - ток небаланса защищаемых параллельных цепей, вызванный неточным равенством сопротивления этих цепей;

I_нб.т.т. - ток небаланса от погрешностей трансформаторов тока;

К - коэффициент надежности (К=1,2-1,5).

Наличие тока небаланса от погрешностей трансформаторов тока в цепях одноименных фаз каждой линии требует значительного увеличения тока срабатывания, что резко увеличивает зону недействия защиты, снижая таким образом ее эффективность.

Задачей данного предложения является резкое сокращение длины зоны недействия защиты ("мертвой зоны") и повышение ее чувствительности.

Указанный технический эффект обеспечивается тем, что в устройстве защиты от коротких замыканий электропередачи переменного тока, имеющей две параллельные линии в каждой фазе, содержащем общий выключатель, трансформаторы тока с обмотками на магнитопроводах, первичные обмотки которых с одинаковым числом витков, а вторичные - подключены к реагирующему органу (реле), в каждую фазу электропередачи переменного тока включен один трансформатор тока с двумя первичными обмотками, которые выполнены слоевыми многовитковыми, включены друг относительно друга встречно и намотаны на общий магнитопровод так, что их витки в слое чередуются между собой, причем, в цепь каждой параллельной линии последовательно включена одна из двух первичных обмоток трансформатора тока.

На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства защиты в одной фазе электропередачи переменного тока, содержащей две параллельные линии в каждой фазе, на фиг.2 схематично показана часть магнитопровода со слоем первичных обмоток трансформатора тока.

Устройство релейной защиты содержит линию электропередач с общим выключателем 1, имеющую две параллельные линии 2 в каждой фазе, трансформатор тока 3 (дифференциальный), две первичные обмотки 4 и вторичная обмотка 5 которого намотаны на магнитопроводе 6. В цепь каждой параллельной линии 2 последовательно включена одна из двух первичных обмоток 4 трансформатора тока 3, при этом обмотки 4 между собой включены встречно. Вторичная обмотка 5 подключена к реагирующему органу (реле) 7. Первичные слоевые многовитковые обмотки 4 имеют одинаковое число витков и намотаны на магнитопровод 6 так, что их витки в слое чередуются (см. фиг.2). На фиг.2 в сечениях витков одной и второй встречно включенных обмоток 4, отмеченных различной штриховкой, показаны направления токов, протекающих в них.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. В нормальном режиме, при любых внешних возмущениях (в том числе и внешних коротких замыканиях) и отсутствии повреждений в рассматриваемой фазе электропередачи переменного тока токи в параллельных линиях 2 этой фазы практически равны, первичные обмотки трансформатора тока, выполненные с одинаковым числом витков и включенные встречно, обеспечивают практическое отсутствие результирующей магнитодвижущей силы в магнитопроводе трансформатора тока. При этом во вторичной обмотке ток практически равен нулю, что обеспечивает бездействие реагирующего органа защиты (реле).

При коротких замыканиях на одной из параллельных линий (возникновении тока короткого замыкания) нарушается равенство токов, протекающих по первичным обмоткам трансформатора тока, под влиянием результирующей магнитодвижущей силы, возникшей в магнитопроводе трансформатора тока, во вторичной обмотке его наводится ЭДС и протекает ток, приводящий в действие реагирующий орган защиты, который посылает сигнал на отключение защищаемой электропередачи.

При использовании предлагаемого устройства защиты величина его тока срабатывания определяется практически только одним фактором - неравенством токов в параллельных линиях одноименных фаз защищаемой электропередачи в нормальном режиме и при коротких замыканиях вне защищаемой зоны и определяется выражением:

I_с.з.=KI_нб.п.ц. (3)

Выполнение первичных обмоток трансформатора тока многовитковыми увеличивает магнитодвижущую силу в магнитопроводе трансформатора тока пропорционально числу витков этих обмоток, а чередование в слое витков этих обмоток устраняет ток небаланса, вызываемый конструктивными различиями выполнения первичных цепей трансформатора тока.

Все вышеперечисленное обеспечивает возможность значительного уменьшения тока срабатывания защиты и, следовательно, позволяет уменьшить ее зону недействия ("мертвую" зону) и повысить чувствительность при повреждениях в защищаемых электропередачах переменного тока.

Следует отметить, что данное устройство может быть использовано для защиты как кабельных, так и воздушных параллельных линий электропередач с общим выключателем.

Источники информации

1. Чернобровов Н.В. и Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем. М., "Энергоатомиздат", 1998, с.342-346.