RU156887U1

RU156887U1 - DEVICE FOR INTEGRITY CONTROL OF SECONDARY CIRCUITS OF CURRENT TRANSFORMERS IN THREE-PHASE NETWORKS WITH ZERO WIRE

Info

Publication number: RU156887U1
Application number: RU2015106478/07U
Authority: RU
Inventors: Николай Малафеевич Попов; Владимир Викторович Кичигин
Priority date: 2015-02-25
Filing date: 2015-02-25
Publication date: 2015-11-20

Abstract

Устройство для контроля целости вторичных цепей трансформаторов тока в трехфазных сетях с нулевым проводом, содержащее установленные в трехфазных силовых проводах трансформаторы тока, одни выводы вторичных обмоток которых соединены в звезду, а ко вторым выводам вторичных обмоток подключены нагрузки, выходами объединенные в звезду, соединенную со звездой вторичных обмоток трансформаторов тока нулевым проводом вторичной цепи, в рассечку которого на сумму вторичных токов включена первая обмотка реагирующего органа, отличающееся тем, что в схему дополнительно введена вторая обмотка реагирующего органа, подключенная ко вторичной обмотке дополнительно введенного трансформатора тока, установленного в рассечку нулевого провода силовой сети, причем выход реагирующего органа через выдержку времени соединен с исполнительным органом.A device for monitoring the integrity of the secondary circuits of current transformers in three-phase networks with a zero wire, containing current transformers installed in three-phase power wires, one of the terminals of the secondary windings of which are connected to a star, and loads are connected to the second conclusions of the secondary windings, the outputs combined into a star connected to a star secondary windings of current transformers with a zero wire of the secondary circuit, in the cut of which the first winding of the reacting organ is included in the sum of the secondary currents, characterized in that a circuit additionally introduced second winding responsive body, connected to the secondary winding of the transformer is further inputted current value set in the crosscuts mains zero wire, the output of reacting body through the time delay is connected to the actuating body.

Description

Полезная модель относится к области релейной защиты и измерений элементов электроснабжения и может быть использована в тех случаях, когда в трехфазных силовых цепях переменного тока с нулевым проводом используют по одному в каждой фазе три трансформаторы тока. Вторичные обмотки трансформаторов тока и нагрузка соединены в полные звезды, нулевые точки которых соединены между собой нулевым проводом вторичной цепи. Обрыв вторичной цепи трансформаторов тока, в том числе и внутри обмотки, приводит к перегреву магнитопровода трансформатора тока с последующим разрушением магнитопровода, обмоток и выходу трансформатора тока из строя.The utility model relates to the field of relay protection and measurements of power supply elements and can be used in cases where three current transformers are used in three phase AC power circuits with a zero wire. The secondary windings of current transformers and the load are connected in full stars, the zero points of which are interconnected by the neutral wire of the secondary circuit. An open circuit in the secondary circuit of current transformers, including inside the winding, leads to overheating of the magnetic circuit of the current transformer, followed by the destruction of the magnetic circuit, windings and the failure of the current transformer.

Известно устройство для защиты от обрыва вторичных цепей трансформаторов тока [1], содержащее последовательно соединенные резистор, зашунтированную конденсатором обмотку реле, подключенные к источнику питания через геркон, встроенный в отверстие, выполненное по продольной оси трансформатора тока.A device for protecting against a break in the secondary circuits of current transformers [1], containing a series-connected resistor, a capacitor shunted by a relay coil connected to a power source through a reed switch, is embedded in a hole made along the longitudinal axis of the current transformer.

Недостатком этого устройства является невозможность осуществить контроль целости вторичной цепи у нескольких трансформаторов тока.The disadvantage of this device is the inability to monitor the integrity of the secondary circuit of several current transformers.

Известно также устройство для защиты от обрыва вторичных цепей трансформаторов тока [2], у которого вторичная обмотка шунтируется защитным элементом, состоящим из последовательно встречно включенных стабилитронов, регулировочного сопротивления и реле, причем защитный элемент подключается к одноименным зажимам вторичных обмоток двух трансформаторов тока.A device is also known for protecting against breaking off the secondary circuits of current transformers [2], in which the secondary winding is shunted by a protective element consisting of zener diodes in series, regulating resistance and relays, the protective element being connected to the terminals of the secondary windings of two current transformers of the same name.

Недостатком этого устройства является невозможность контролировать вторичные цепи у трех трансформаторов тока, установленных в разных фазах.The disadvantage of this device is the inability to control the secondary circuits of three current transformers installed in different phases.

Наиболее близким по технической сущности к предполагаемому полезной модели является устройство токовых цепей релейной защиты, в котором установлены в трех фазных силовых проводах три трансформатора тока, одни выводы вторичных обмоток которых соединены в первую звезду, а ко вторым выводам вторичных обмоток подключены нагрузки, соединенные во вторую звезду, которая соединена со звездой вторичных обмоток трансформаторов тока нулевым проводом вторичной цепи, в рассечку которого включен реагирующий орган. [3].The closest in technical essence to the proposed utility model is the device of relay protection current circuits, in which three current transformers are installed in three phase power wires, one of the terminals of the secondary windings of which are connected to the first star, and loads connected to the second are connected to the second conclusions of the secondary windings a star, which is connected to the star of the secondary windings of current transformers with a zero wire of the secondary circuit, in the cut of which a reacting organ is included. [3].

Недостатком этого устройства является отсутствие контроля целости вторичных цепей.The disadvantage of this device is the lack of integrity control of the secondary circuits.

Предлагаемое устройство для контроля целости вторичных цепей трансформаторов тока в трехфазных сетях с нулевым проводом, содержит установленные в трех фазных силовых проводах три трансформатора тока, одни выводы вторичных обмоток которых соединены в первую звезду, а ко вторым выводам вторичных обмоток подключены нагрузки, соединенные во вторую звезду, которая связана со звездой вторичных обмоток трансформаторов тока нулевым проводом вторичной цепи, в рассечку которого на сумму вторичных токов контролируемых трансформаторов тока включена первая обмотка реагирующего органа, а вторая обмотка реагирующего органа подключена ко вторичной обмотке дополнительно введенного трансформатора тока, установленного в рассечку нулевого провода силовой сети на сумму первичных токов, причем выход реагирующего органа через выдержку времени соединен с исполнительным органом.The proposed device for monitoring the integrity of the secondary circuits of current transformers in three-phase networks with a zero wire contains three current transformers installed in three phase power wires, one of the terminals of the secondary windings of which are connected to the first star, and loads connected to the second star are connected to the second terminals of the secondary windings , which is connected with the star of the secondary windings of current transformers with the zero wire of the secondary circuit, into the cut of which the total of secondary currents of the controlled current transformers is on The first winding of the reacting organ has been opened, and the second winding of the reacting organ is connected to the secondary winding of an additionally introduced current transformer installed in the cut-off of the neutral wire of the power network by the sum of the primary currents, and the output of the reacting organ through a time delay is connected to the executive organ.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства. Устройство установлено в трехфазной сети с нулевым проводом, включающей силовой трансформатор, трансформаторы тока, линию электропередачи и нагрузки. Силовой трансформатор 1 содержит первичные обмотки 2, вторичные обмотки 3, соединенные в звезду с нулевым проводом 4. К фазам вторичных обмоток 3 силового трансформатора 1 подключены: первый основной трансформатор тока с первичной обмоткой 5 и со вторичной обмоткой 6; второй основной трансформатор тока с первичной обмоткой 7 и со вторичной обмоткой 8; третий основной трансформатор тока с первичной обмоткой 9 и со вторичной обмоткой 10. Через первичные обмотки 5, 7, 9 основных трансформаторов тока запитаны однофазные нагрузки 11, 12, 13, общая точка которых через трансформатор тока с первичной обмоткой 22 и со вторичной обмоткой 21 соединена нулевым проводом 4 с нулевой точкой вторичных обмоток 3 питающего трансформатора 1.In FIG. 1 shows a schematic diagram of a device. The device is installed in a three-phase network with a zero wire, including a power transformer, current transformers, power line and load. The power transformer 1 contains primary windings 2, secondary windings 3 connected to a star with a neutral wire 4. The phases of the secondary windings 3 of the power transformer 1 are connected: the first main current transformer with primary winding 5 and with secondary winding 6; a second main current transformer with a primary winding 7 and with a secondary winding 8; the third main current transformer with a primary winding 9 and with a secondary winding 10. Through the primary windings 5, 7, 9 of the main current transformers are powered single-phase loads 11, 12, 13, the common point of which is connected through the current transformer to the primary winding 22 and to the secondary winding 21 neutral wire 4 with zero point of the secondary windings 3 of the supply transformer 1.

Ко вторичной обмотке 6 первого трансформатора тока подключена нагрузка 14, ко вторичной обмотке 8 второго трансформатора тока подключена нагрузка 15, ко вторичной обмотке 10 третьего трансформатора тока подключена нагрузка 16. Выходы нагрузок 14, 15, 16 связаны в звезду, соединенную вторичным нулевым проводом 17 с нулевой точкой вторичных обмоток 6, 8, 10 трансформаторов тока. В рассечку вторичного нулевого провода 17 включена первая обмотка 19 реагирующего органа 18. Вторая обмотка 20 реагирующего органа 18 подключена ко вторичной обмотке 21 трансформатора тока, первичная обмотка 22 которого включена в рассечку нулевого провода 4, соединяющего нулевую точку вторичных обмоток 3 силового трансформатора 1 и нулевую точку потребителей 11, 12, 13. Выходной элемент 23 реагирующего органа 18 соединен с исполнительным органом 25 через элемент выдержки времени 24.A load 14 is connected to the secondary winding 6 of the first current transformer, a load 15 is connected to the secondary winding 8 of the second current transformer, a load 16 is connected to the secondary winding 10 of the third current transformer. The outputs of the loads 14, 15, 16 are connected to a star connected by a secondary neutral wire 17 s the zero point of the secondary windings of 6, 8, 10 current transformers. The first winding 19 of the reacting organ 18 is included in the cut of the secondary neutral wire 17. The second winding of the reacting organ 18 is connected to the secondary winding of the current transformer 21, the primary winding of which 22 is included in the cut of the neutral wire 4 connecting the zero point of the secondary windings 3 of the power transformer 1 and the zero consumer point 11, 12, 13. The output element 23 of the responsive body 18 is connected to the actuator 25 through the time delay element 24.

Работа схемы поясняется с помощью векторных диаграмм. На фиг. 2 представлены векторные диаграммы первичных и вторичных токов при несимметрии токов в силовой сети. (В действующих четырехпроводных сетях несимметрия токов наблюдается всегда). В силовых фазных проводах через первичные обмотки 5, 7, 9 трансформаторов тока протекают разные по величине токи, представленные векторами 5.1, 7.1, 9.1, сдвинутыми друг относительно друга на 120 градусов. (Векторы обозначаем подчеркиванием чертой снизу). В результате сложения векторов трех токов в фазах получаем сумму первичных токов 5.1+7.1+9.1. Вектор тока 4.1 в нулевом проводе 4 направлен в сторону, противоположную сумме трех фазных токов, так как векторы 5.1, 7.1, 9.1 направлены от силового трансформатора 1 к нагрузкам, а вектор тока 4.1 направлен от нагрузок к силовому трансформатору 1, поэтому сумма векторов токов 5.1, 7.1, 9.1 и 4,1 в четырех проводах силовой сети в любом режиме равна нулю.The operation of the circuit is illustrated using vector diagrams. In FIG. 2 shows vector diagrams of primary and secondary currents with asymmetry of currents in the power network. (In current four-wire networks, current asymmetry is always observed). In the phase power wires through the primary windings 5, 7, 9 of the current transformers flow different in magnitude currents, represented by vectors 5.1 , 7.1 , 9.1 , shifted relative to each other by 120 degrees. (Vectors are denoted by an underscore underneath). As a result of adding the vectors of the three currents in the phases, we obtain the sum of the primary currents 5.1 + 7.1 + 9.1 . The current vector 4.1 in the neutral wire 4 is directed in the direction opposite to the sum of the three phase currents, since the vectors 5.1 , 7.1 , 9.1 are directed from the power transformer 1 to the loads, and the current vector 4.1 is directed from the loads to the power transformer 1, so the sum of the current vectors 5.1 , 7.1 , 9. 1 and 4.1 in the four wires of the power network in any mode is zero.

Векторы вторичных токов 6.1, 8.1, 10.1 трансформаторов тока уменьшены на фиг.2 в два раза по величине по сравнению с первичными токами, но имеют тоже направление, что и первичные токи 5.1, 7.1, 9.1, трансформаторов тока. Сумма трех вторичных токов 6.1+8.1+10.1 представлена вектором 17.1. Вектор первичного тока 4.1, протекающий по нулевому проводу 4 силовой сети через первичную обмотку 22 дополнительного трансформатора тока, преобразуется и во вторичной обмотке 21 протекает ток, представленный вектором 21.1, совпадающим по направлению с вектором первичного тока 4.1. Ток в проводе 17, представленный вектором 17.1, протекает по первой обмотке 19 реагирующего органа 18. По второй обмотке 20 реагирующего органа 18 протекает ток, представленный вектором 21.1. Векторы вторичных токов 21.1 и 17.1 встречно направлены, их геометрическая сумма равна нулю, поэтому реагирующий орган 18 не срабатывает.The vectors of the secondary currents 6.1 , 8.1 , 10.1 of the current transformers are reduced in figure 2 by half in size compared with the primary currents, but have the same direction as the primary currents 5.1 , 7.1 , 9.1 , current transformers. The sum of the three secondary currents 6.1 + 8.1 + 10.1 is represented by the vector 17.1 . The primary current vector 4.1 , flowing through the neutral wire 4 of the power network through the primary winding 22 of an additional current transformer, is converted and current flows in the secondary winding 21, represented by vector 21.1 , which coincides in direction with the primary current vector 4.1 . The current in the wire 17, represented by the vector 17.1 , flows along the first winding 19 of the reacting organ 18. The current represented by the vector 21.1 flows through the second winding 20 of the reacting organ 18. The vectors of the secondary currents 21.1 and 17.1 are opposed, their geometric sum is zero, so the reacting organ 18 does not work.

На фиг. 3 представлены векторные диаграммы токов при обрывах вторичных цепей трансформаторов тока.In FIG. Figure 3 shows the vector diagrams of currents during interruptions of the secondary circuits of current transformers.

В случае обрыва в любой точке вторичной цепи, получающей питание от обмотки 6 первого основного трансформатора тока, первичные токи 5.1, 7.1, 9.1, 4.1 остаются без изменения, а на диаграмме вторичных токов исключен вектор тока 6.1, тогда сумма двух оставшихся вторичных токов 10.1, 8.1, составит ток, представленный вектором 17.2, который протекает по первой обмотке 19 реагирующего органа 18. Вторичный ток 21.1 трансформатора тока, установленного в нулевом проводе 4 силовой цепи остается без изменения. Геометрическая сумма токов, протекающих в обмотках 19 и 20 реагирующего органа 18 представлена вектором 21.1+17.2.In the event of a break at any point in the secondary circuit powered by the winding 6 of the first main current transformer, the primary currents 5.1 , 7.1 , 9.1 , 4.1 remain unchanged, and the current vector 6.1 is excluded from the secondary current diagram, then the sum of the two remaining secondary currents 10.1 , 8.1 , the current represented by vector 17.2 will be drawn, which flows along the first winding 19 of the reacting organ 18. The secondary current 21.1 of the current transformer installed in the neutral wire 4 of the power circuit remains unchanged. The geometric sum of the currents flowing in the windings 19 and 20 of the reacting organ 18 is represented by the vector 21.1 + 17.2 .

От воздействия суммы двух токов реагирующий орган 18 сработает, на выходе элемента 23 появится сигнал и через элемент выдержки времени 24 сработает исполнительный орган 25, сигнализируя о неисправности.From the influence of the sum of two currents, the reacting organ 18 will work, a signal will appear at the output of the element 23, and the actuator 25 will work through the time delay element 24, signaling a malfunction.

В случае обрыва в любой точке вторичной цепи, получающей питание от обмотки 9 второго основного трансформатора тока, первичные токи 5.1, 7.1, 9.1, 4.1 остаются без изменения, а на диаграмме вторичных токов исключен вектор тока 8.1, тогда сумма двух оставшихся вторичных токов 6.1, 10.1, составит ток, представленный вектором 17.3, который протекает по первой обмотке 19 реагирующего органа 18. Вторичный ток 21.1 трансформатора тока, установленного в нулевом проводе 4 силовой цепи остается без изменения. Геометрическая сумма токов, протекающих в обмотках 19 и 20 реагирующего органа 18 представлена вектором 21.1+17.3. От воздействия суммы двух токов реагирующий орган 18 сработает, на выходе элемент 23 появится сигнал и через элемент выдержки времени 24 сработает исполнительный орган 25, сигнализируя о неисправности.In the event of a break at any point in the secondary circuit receiving power from the winding 9 of the second main current transformer, the primary currents 5.1 , 7.1 , 9.1 , 4.1 remain unchanged, and the current vector 8.1 is excluded from the secondary current diagram, then the sum of the two remaining secondary currents 6.1 , 10.1 , will make the current represented by vector 17.3 , which flows along the first winding 19 of the reacting organ 18. The secondary current 21.1 of the current transformer installed in the neutral wire 4 of the power circuit remains unchanged. The geometric sum of the currents flowing in the windings 19 and 20 of the reacting organ 18 is represented by the vector 21.1 + 17.3 . From the influence of the sum of the two currents, the reacting body 18 will work, a signal will appear at the output of the element 23, and the executive body 25 will work through the time delay element 24, signaling a malfunction.

В случае обрыва в любой точке вторичной цепи, получающей питание от обмотки 10 третьего основного трансформатора тока, первичные токи 5.1, 7.1, 9.1, 4.1 остаются без изменения, а на диаграмме вторичных токов исключен вектор тока 10.1, тогда сумма двух оставшихся вторичных токов 8.1, 6.1, составит ток, представленный вектором 17.4, который протекает по первой обмотке 19 реагирующего органа 18. Вторичный ток 21.1 трансформатора тока, установленного в нулевом проводе 4 силовой цепи, остается без изменения. Геометрическая сумма токов, протекающих в обмотках 19 и 20 реагирующего органа представлена вектором 21.1+17.4. От воздействия суммы двух токов реагирующий орган 18 сработает, на выходе элемента 23 появится сигнал и через элемент выдержки времени 24 сработает исполнительный орган 25, сигнализируя о неисправности.In the event of a break at any point in the secondary circuit receiving power from the winding 10 of the third main current transformer, the primary currents 5.1 , 7.1 , 9.1 , 4.1 remain unchanged, and the current vector 10.1 is excluded from the secondary current diagram, then the sum of the two remaining secondary currents 8.1 , 6.1 , the current represented by the vector 17.4 will be drawn, which flows along the first winding 19 of the reacting organ 18. The secondary current 21.1 of the current transformer installed in the neutral wire 4 of the power circuit remains unchanged. The geometric sum of the currents flowing in the windings 19 and 20 of the reacting organ is represented by vector 21.1 + 17.4 . From the influence of the sum of two currents, the reacting organ 18 will work, a signal will appear at the output of the element 23, and the actuator 25 will work through the time delay element 24, signaling a malfunction.

Таким образом обеспечивается контроль целости вторичных цепей трех трансформаторов тока, установленных в силовой сети.This ensures the integrity of the secondary circuits of the three current transformers installed in the power network.

Источники информацииInformation sources

1. Авторское свидетельство СССР №725139 «Устройство для защиты от обрыва вторичной цепи трансформаторов тока». H02H 5/10. Опубликовано 30.03.80. Бюллетень №12.1. USSR author's certificate No. 725139 "Device for protection against interruption of the secondary circuit of current transformers." H02H 5/10. Published 03/30/80. Bulletin No. 12.

2. Авторское свидетельство СССР №468331. H02H 3/00. «Устройство для защиты от обрыва вторичных цепей трансформаторов тока», Опубликовано 25.04.75. Бюллетень №15.2. Copyright certificate of the USSR No. 468331. H02H 3/00. “Device for protecting against breakage of the secondary circuits of current transformers”, Published on 04.25.75. Bulletin No. 15.

3. Беркович М.А. Основы техники релейной защиты / М.А. Беркович, В.В. Молчанов, В.А. Семенов. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 376 с. (стр. 119)3. Berkovich M.A. Fundamentals of relay protection technology / M.A. Berkovich, V.V. Molchanov, V.A. Semenov. - M .: Energoatomizdat, 1984. - 376 p. (p. 119)

Claims

Устройство для контроля целости вторичных цепей трансформаторов тока в трехфазных сетях с нулевым проводом, содержащее установленные в трехфазных силовых проводах трансформаторы тока, одни выводы вторичных обмоток которых соединены в звезду, а ко вторым выводам вторичных обмоток подключены нагрузки, выходами объединенные в звезду, соединенную со звездой вторичных обмоток трансформаторов тока нулевым проводом вторичной цепи, в рассечку которого на сумму вторичных токов включена первая обмотка реагирующего органа, отличающееся тем, что в схему дополнительно введена вторая обмотка реагирующего органа, подключенная ко вторичной обмотке дополнительно введенного трансформатора тока, установленного в рассечку нулевого провода силовой сети, причем выход реагирующего органа через выдержку времени соединен с исполнительным органом.

A device for monitoring the integrity of the secondary circuits of current transformers in three-phase networks with a zero wire, containing current transformers installed in three-phase power wires, one of the terminals of the secondary windings of which are connected to a star, and loads are connected to the second conclusions of the secondary windings, the outputs combined into a star connected to a star secondary windings of current transformers with a zero wire of the secondary circuit, in the cut of which the first winding of the reacting organ is included in the sum of the secondary currents, characterized in that a circuit additionally introduced second winding responsive body, connected to the secondary winding of the transformer is further inputted current value set in the crosscuts mains zero wire, the output of reacting body through time delay coupled with the actuating body.