Результат интеллектуальной деятельности: ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ РЕЛЕ НА ОСНОВЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ С ВРАЩАЮЩИМСЯ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ

Изобретение относится к области электротехники, а именно к дифференциальной защите электрических сетей, и может быть использовано для дифференциальной защиты любых элементов электрических сетей, как линий электропередач, так и силовых трансформаторов.

Известен однофазный трансформатор с вращающимся магнитным полем (патент №2333562), содержащий четыре первичные обмотки, расположенные на тороидальном сердечнике, балластные резистор и индуктивность, многофазные вторичные обмотки.

Этот трансформатор близок к предлагаемому дифференциальному реле по своим конструктивным особенностям, но сильно отличается по своему назначению.

Известно большое количество типов дифференциального реле тока. Наиболее близким по своей технической сущности является реле статическое токовое дифференциальное РСТ15, предназначенное для использования в схемах релейной защиты в качестве чувствительного органа дифференциальных защит, реагирующих на ток повреждения в пределах зоны действия дифференциальной защиты. Реле РСТ15 содержит следующие основные узлы: трансреактор, выпрямительный мост, полосовой фильтр, компаратор, элемент задержки на срабатывание, выходное реле, элементы питания схемы (Реле тока дифференциальное РСТ15, РСТ16. URL: http://www.rza.org.ua/rele/read/Rele-toka-differencialno; дата обращения: 20.10.2013).

Недостатком этого устройства является то, что оно вследствие конструктивных особенностей имеет низкие параметры по точности работы и низкую надежность. Низкая точность работы связана прежде всего с тем, что входной сигнал подвергается двухполупериодному выпрямлению, что приводит к большой пульсации выходного сигнала. Низкая надежность связана с тем, что реле РСТ15 содержит много элементов для формирования информационного сигнала, в том числе фильтр, конденсаторы и резисторы, которые ухудшают надежность схемы в целом.

Задачей предлагаемого изобретения является надежное, простое и быстрое выявление информационного признака - амплитуды дифференциального тока, без использования сложных технических устройств; осуществление гальванической развязки между измерительными трансформаторами тока и релейной защиты; выравнивание баланса дифференциальных цепей за счет вторичных маломощных обмоток преобразователей с вращающимся магнитным полем (ПВМП).

Техническим эффектом предлагаемого изобретения является увеличение длины защищаемых участков энергосистемы, так как вторичные многофазные обмотки преобразователей с вращающимся магнитным полем (ПВМП) работают в режиме холостого хода. Повышение чувствительности происходит за счет точности определения информационного признака - амплитуды дифференциального тока. Это связано с тем, что благодаря вторичным шестифазным обмоткам ПВМП происходит двенадцатипульсное выпрямление входного сигнала.

Указанный технический результат достигается тем, что дифференциальное реле на основе трансформаторов с вращающимся магнитным полем включает два преобразователя тока, входы которых образуют входы реле, выпрямитель, нуль-индикатор, при этом преобразователи тока выполнены в виде трансформаторов с вращающимся магнитным полем, формирующих поступающие на выпрямитель и сравниваемые нуль-индикатором электрические величины в виде шестифазной системы напряжений, многофазные вторичные обмотки трансформаторов соединены встречно, а выпрямитель также выполнен многофазным.

В предлагаемом дифференциальном реле в качестве преобразователей тока используются трансформаторы с вращающимся магнитным полем, формирующие поступающие на выпрямитель и сравниваемые нуль-индикатором электрические величины в виде шестифазной системы напряжений. Таким образом, дифференциальная защита выполняется на вторичных шестифазных обмотках двух ПВМП, включенных встречно, работающих в режиме холостого хода и формирующих в результате выпрямления сигнала амплитуду дифференциального тока. Описание применяемого в дифференциальном реле трансформатора с вращающимся магнитным полем приведено в патенте РФ №2333562.

На фигуре изображено дифференциальное реле на основе трансформаторов с вращающимся магнитным полем, состоящее из двух ПВМП 1 и 2, каждый с шестифазными вторичными обмотками 3 и 4, которые соединены между собой встречно, многофазного выпрямителя 5 и нуль-индикатора 6.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Входы реле образуют входы ПВМП 1 и 2. К реле подводятся две электрически синусоидально изменяющиеся величины, значение которых в комплексном виде выражено величинами - вторичные токи трансформаторов тока, установленные по концам защищаемого элемента энергосистемы. Область срабатывания реле будет определяться величиной

Для схемы устройства на многофазных вторичных обмотках 3 и 4 формируются следующие величины:

где - постоянные комплексные коэффициенты, зависящие от пространственного расположения и выбора необходимого числа витков вторичных шестифазных обмоток 3 преобразователя 1;

- постоянные комплексные коэффициенты, зависящие от пространственного расположения и выбора необходимого числа витков вторичных шестифазных обмоток 4 преобразователя 2;

- электрические величины, представляющие собой электродвижущие силы вторичной шестифазной обмотки 3 преобразователя 1;

- электрические величины, представляющие собой электродвижущие силы вторичной шестифазной обмотки 4 преобразователя 2.

Условие срабатывания реле выглядит следующим образом:

где - выпрямленное значение напряжения от многофазного выпрямителя 5;

- пороговое значение напряжения срабатывания реле. Согласно схеме устройства формируемая разность электродвижущих сил на электрически соединенных группах многофазных вторичных обмоток 3 и 4 поступает на многофазный выпрямитель 5 и затем сравнивается нуль-индикатором 6.

Таким образом, использование для дифференциальной защиты преобразователей с вращающимся магнитным полем позволяет значительно уменьшить пульсацию выходного информационного сигнала, а также повысить чувствительность, точность и надежность работы предлагаемого дифференциального реле.