RU2137278C1 - Method and device for protecting saturation-controlled reactor against internal short circuits - Google Patents
Method and device for protecting saturation-controlled reactor against internal short circuits Download PDFInfo
- Publication number
- RU2137278C1 RU2137278C1 RU97114970A RU97114970A RU2137278C1 RU 2137278 C1 RU2137278 C1 RU 2137278C1 RU 97114970 A RU97114970 A RU 97114970A RU 97114970 A RU97114970 A RU 97114970A RU 2137278 C1 RU2137278 C1 RU 2137278C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- current
- magnetization
- internal short
- short circuits
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 8
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 31
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000004224 protection Effects 0.000 description 16
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000001012 protector Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может использоваться для защиты от витковых замыканий и замыканий на корпус обмоток управляемых подмагничиванием реакторов. The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to protect against windings and short circuits on the body of windings controlled by magnetization of reactors.
Известны традиционные способы для защиты от коротких замыканий реакторов и трансформаторов, применяющие максимальные токовые, газовые или дифференциальные защиты. Known traditional methods for protection against short circuits of reactors and transformers, using maximum current, gas or differential protection.
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. Maximum protections have insufficient sensitivity, gas protections have low speed, therefore, both cannot serve as the main high-speed protection against internal damage during short-circuiting of the windings.
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 всех 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. In powerful transformers and reactors, differential longitudinal and transverse protection are widely used as the main ones, having high speed and increased sensitivity. However, for their implementation they require two-sided coverage of all branches of the windings with current transformers, as well as detuning from unbalance currents and transients, which significantly complicates the protection and leads to its insufficient sensitivity with windings of less than 10% of the winding.
Целью предлагаемого способа является повышение чувствительности основной защиты реактора от внутренних коротких замыканий и ее упрощение. The aim of the proposed method is to increase the sensitivity of the main protection of the reactor from internal short circuits and its simplification.
Указанная цель достигается тем, что в качестве основного параметра, позволяющего выявить любое внутреннее замыкание обмоток реактора, применяется напряжение между двумя электрически уравновешенными по переменному току точками обмоток управления, соединенных в треугольник, на которые подается постоянное напряжение от источника подмагничивания реактора. This goal is achieved by the fact that as the main parameter that allows to detect any internal circuit of the reactor windings, voltage is applied between two points of the control windings electrically balanced by alternating current connected in a triangle, to which a constant voltage is supplied from the reactor magnetization source.
На чертеже приведена электрическая схема обмоток реактора, управляемого подмагничиванием. Сетевые обмотки полуфаз реактора соединены в двойную звезду, обмотка управления соединена в треугольник и подключена к источнику подмагничивания реактора. При этом соответствующие сетевые обмотки и обмотки управления полуфаз расположены соосно на каждом из шести стержней магнитной системы реактора. The drawing shows an electrical diagram of the windings of a reactor controlled by magnetization. The network windings of the half-phases of the reactor are connected in a double star, the control winding is connected in a triangle and connected to the source of magnetization of the reactor. In this case, the corresponding network windings and control windings of the half-phases are located coaxially on each of the six rods of the magnetic system of the reactor.
В нормальных режимах работы реактора и при внешних коротких замыканиях в сети сумма векторов напряжений в обмотках управления, соединенных в треугольник, равна нулю, и на электрически уравновешенных по переменному току точках подключения источника подмагничивания реактора присутствует только постоянное напряжение. В случае применения в качестве источника подмагничивания реактора шестиполупериодного выпрямителя это напряжение содержит также шестую гармонику. Напряжение промышленной частоты 50 Гц в этих режимах на выводах источника подмагничивания реактора и в точках его подключения к обмоткам управления отсутствует. In normal operating conditions of the reactor and with external short circuits in the network, the sum of the voltage vectors in the control windings connected in a triangle is zero, and only DC voltage is present at the connection points of the magnetization source of the reactor electrically balanced by alternating current. If a half-wave rectifier is used as the magnetization source of the reactor, this voltage also contains the sixth harmonic. There is an industrial frequency voltage of 50 Hz in these modes at the terminals of the magnetization source of the reactor and at the points of its connection to the control windings.
При возникновении внутренних коротких замыканий, как витковых, так и на корпус или магнитопровод любой обмотки реактора на выводах источника подмагничивания реактора появляется напряжение промышленной частоты 50 Гц, соответствующее числу замкнутых витков обмотки. Это обусловлено тем, что обмотки управления, соединенные в треугольник, выявляют любую несимметрию в магнитосвязанных обмотках реактора. In the event of internal short circuits, both winding, and to the body or magnetic circuit of any reactor winding, voltage of an industrial frequency of 50 Hz appears on the terminals of the reactor magnetization source, corresponding to the number of closed winding turns. This is due to the fact that the control windings connected in a triangle reveal any asymmetry in the magnetically connected reactor windings.
Благодаря этому свойству эффективно и просто реализуется быстродействующая защита реактора от всех видов внутренних коротких замыканий. Для этого достаточно подключить к выводам источника подмагничивания реактора два встречно-параллельновключенных неуправляемых тиристора 1...2 класса (в зависимости от номинального напряжения подмагничивания) или стабилитрона, пропустив их ошиновку через типовой трансформатор тока с коэффициентом трансформации, например, 100/5 и подключив к трансформатору тока токовое реле с действием на отключение выключателя и снятие импульсов системы управления. Due to this property, the fast-acting reactor protection against all types of internal short circuits is effectively and simply implemented. To do this, it is enough to connect two counter-parallel connected uncontrolled thyristors of class 1 ... 2 (depending on the rated bias voltage) or a zener diode to the terminals of the bias source of the reactor, passing their busbar through a standard current transformer with a transformation coefficient, for example, 100/5 and connecting a current relay to the current transformer with the effect of opening the circuit breaker and removing the pulses of the control system.
Устройство, реализующее предлагаемый способ, состоит из двух встречно-параллельновключенных неуправляемых тиристоров или стабилитронов на выводах источника подмагничивания реактора, трансформатора тока, охватывающего ошиновку этих тиристоров или стабилитронов, и максимального токового реле, подключенного на вторичную обмотку трансформатора тока с действием своими выходными контактами на отключение сетевого выключателя и системы управления реактора. A device that implements the proposed method consists of two counter-parallel connected uncontrolled thyristors or zener diodes at the terminals of the bias source of the reactor, a current transformer, covering the busbar of these thyristors or zener diodes, and a maximum current relay connected to the secondary winding of the current transformer with the action of its output contacts to trip network switch and reactor control system.
Устройство работает следующим образом. При появлении внутреннего замыкания в любой обмотке с числом замкнувшихся витков свыше 5% на встречновключенных неуправляемых тиристорах появляется напряжение, достаточное для их самопроизвольного открытия либо пробоя, что сопровождается броском тока короткого замыкания через тиристор одного из направлений и, соответственно, через первичную обмотку трансформатора тока. Появившийся на выходе трансформатора тока вторичный ток приводит без выдержки времени к срабатыванию максимального токового реле и к отключению системы управления и сетевого выключателя. При значительном напряжении несимметрии и, соответственно, большом токе короткого замыкания, практически одновременно с действием реле происходит полный пробой или перекрытие встречновключенных тиристоров низкого класса напряжения. Это позволяет, во-первых, предотвратить прохождение высоких аварийных перенапряжений в источник подмагничивания реактора, во-вторых, приводит в действие максимальную токовую защиту самого источника подмагничивания реактора за счет закорачивания его выводов и, в-третьих, резервирует и ускоряет действие основных защит реактора, в том числе токового реле в описанном устройстве, за счет увеличения их тока срабатывания. The device operates as follows. When an internal short circuit occurs in any winding with a number of closed turns of more than 5%, the on-switched uncontrolled thyristors generate a voltage sufficient for their spontaneous opening or breakdown, which is accompanied by a surge of short circuit current through the thyristor in one of the directions and, accordingly, through the primary winding of the current transformer. The secondary current appearing at the output of the current transformer leads without delay to the operation of the maximum current relay and to the shutdown of the control system and network switch. With a significant asymmetry voltage and, accordingly, a large short-circuit current, almost simultaneously with the action of the relay, a complete breakdown or overlap of on-connected thyristors of a low voltage class occurs. This allows, firstly, to prevent the passage of high emergency overvoltages to the source of magnetization of the reactor, secondly, it activates the maximum current protection of the source of magnetization of the reactor by shorting its conclusions and, thirdly, reserves and accelerates the main protection of the reactor, including the current relay in the described device, by increasing their trip current.
Исследования макета устройства, реализующего описанный способ, показали, что чувствительность защиты достаточна для надежного выявления замыкания более 5% витков любой из обмоток реактора. При числе витков в обмотках управляемых реакторов классов напряжений 110...500 кВ порядка одной-двух тысяч защита охватывает более 95% витков как сетевой обмотки, так и обмотки управления, что значительно превышает показатели традиционно применяемых защит трансформаторов и реакторов. При этом надежно выявляются наиболее вероятные замыкания катушек и слоев любой обмотки, поскольку число витков в них превышает указанные 5% чувствительности защиты. Studies of the layout of the device that implements the described method showed that the sensitivity of the protection is sufficient to reliably detect the circuit of more than 5% of the turns of any of the windings of the reactor. With the number of turns in the windings of controlled reactors of voltage classes of 110 ... 500 kV of the order of one or two thousand, protection covers more than 95% of the turns of both the network winding and the control winding, which significantly exceeds the performance of traditionally used transformer and reactor protectors. In this case, the most probable short circuits of the coils and layers of any winding are reliably detected, since the number of turns in them exceeds the specified 5% of the protection sensitivity.
При этом схемотехника реализации предлагаемого способа защиты проста, надежна и может быть выполнена на любой элементной базе - электромеханической, полупроводниковой или цифровой. При выходе из строя встречновключенных тиристоров они легко поддаются замене в силу своей дешевизны и расположения вне бака реактора. Их роль могут играть также стабилитроны или другие аналогичные приборы соответствующего класса по напряжению и току. Moreover, the circuitry for the implementation of the proposed method of protection is simple, reliable and can be performed on any element base - electromechanical, semiconductor or digital. In the event of failure of the on-connected thyristors, they are easily replaceable due to their low cost and location outside the reactor tank. Zener diodes or other similar devices of the corresponding class in voltage and current can also play their role.
Источник информации
Федосеев А.М. Релейная защита электрических систем. - М.: Энергия, 1976.Sourse of information
Fedoseev A.M. Relay protection of electrical systems. - M .: Energy, 1976.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97114970A RU2137278C1 (en) | 1997-08-18 | 1997-08-18 | Method and device for protecting saturation-controlled reactor against internal short circuits |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97114970A RU2137278C1 (en) | 1997-08-18 | 1997-08-18 | Method and device for protecting saturation-controlled reactor against internal short circuits |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU97114970A RU97114970A (en) | 1999-06-27 |
RU2137278C1 true RU2137278C1 (en) | 1999-09-10 |
Family
ID=20196927
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97114970A RU2137278C1 (en) | 1997-08-18 | 1997-08-18 | Method and device for protecting saturation-controlled reactor against internal short circuits |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2137278C1 (en) |
-
1997
- 1997-08-18 RU RU97114970A patent/RU2137278C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Электротехника, N 2, 1991, c.2-4, 16-18, 24-29, 41-44, 49-52. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Moran et al. | A fault protection scheme for series active power filters | |
US4389695A (en) | Equipment for protecting electronic equipment and personnel against inadvertent occurrence of extended or transient high voltages and method | |
Das et al. | Grounding of AC and DC low-voltage and medium-voltage drive systems | |
US4068276A (en) | Protective system for electrical appliances | |
US6178077B1 (en) | Electronic branch switching device | |
Guillod et al. | Protection of MV/LV solid-state transformers in the distribution grid | |
EP0483164B1 (en) | A ground fault circuit interrupter | |
EP0154450A1 (en) | Earth leakage protective circuit | |
RU2137278C1 (en) | Method and device for protecting saturation-controlled reactor against internal short circuits | |
JP7557768B2 (en) | Power Conversion Equipment | |
Filipova-Petrakieva et al. | The “artificial” short circuit in the input of the electrical devices realizing overcurrents protection | |
JPH0630525A (en) | Three-phase AC power supply device for electronic equipment | |
GB2251741A (en) | Rapid response ground fault circuit interrupter | |
Lulbadda et al. | Protection Schemes of Solid State Transformers for Different Fault Conditions | |
JP3374952B2 (en) | How to protect a series inverter circuit | |
SU907654A1 (en) | Device for limiting overvoltages and short-circuiting currents at high-voltage substation | |
RU2124794C1 (en) | Device for protective disconnection in ac circuit with grounded neutral | |
RU2805669C1 (en) | Device for protecting three-phase transformer windings from turn failures | |
SU920952A1 (en) | Device for earthing transformer neutral wire in electric networks | |
SU864423A1 (en) | Device for limiting short-circuiting currents and overvoltages at high-voltage substation | |
SU1704214A1 (en) | Device to protect high-voltage electrical equipment against overvoltage | |
Vetrivelan et al. | AC Crowbar Protection Scheme for Medium-Voltage Solid-State Transformers | |
SU928523A1 (en) | Device for earthing power transformer neutral wire | |
SU657514A1 (en) | Device for protection of humans against electric shock | |
RU2124259C1 (en) | Method for protecting controlled reactor against internal short circuits |