Висящев А.Н., Нейман В.В., Якушев Ю.А. Методические указания к лабораторным работам - файл MU_Lab.rabota_RZiA_21.11.07.doc

Висящев А.Н., Нейман В.В., Якушев Ю.А. Методические указания к лабораторным работам
скачать (3953.6 kb.)
Доступные файлы (1):
MU_Lab.rabota_RZiA_21.11.07.doc4590kb.10.09.2010 13:21скачать

MU_Lab.rabota_RZiA_21.11.07.doc

1   2   3   4   5   6

Порядок выполнения работы

Задание 1

1. Собрать схему (см. рис. 21). Движок ЛАТРа установить в крайне левое положение в сторону минимального напряжения. Включить «ГВ», «ВН» и, плавно увеличивая напряжение, определить напряжение срабатывания по вольтметру. Напряжением срабатывания будет являться напряжение, когда срабатывает электромагнитный привод и заработает часовой механизм. Затем, плавно уменьшая напряжение, определить напряжение возврата, при котором якорь электромагнитной привада вернется в исходное положение. Опыт повторить трижды.

2. Выставить на реле напряжение 1,2 UНОМ установить на шкале минимальное значение уставки времени, включить «ГВ», включить «ВС» и снова включить «ГВ». Секундомер после того, как проработает часовой механизм реле, покажет время, действительное для данной уставки времени. Опыт повторить трижды для всех уставок времени по шкале времени. Данные занести в табл. 9.

Результаты измерений Таблица 9

Уставка по шкале времени, с


Действительное время срабатывания, с


1


2


3


Среднее












Задание 2

1. Собрать схему (см. рис. 21) Движок реостата установить в положение минимального напряжения. Включить «ВС» и, медленно увеличивая напряжение, определить напряжение срабатывания. Напряжение срабатывания - это напряжение, при котором якорь реле втянется и произойдет срабатывание часового механизма. Затем, медленно уменьшая напряжение, определить напряжение возврата, когда якорь вернется в исходное положение. Опыт повторить трижды и определить среднее значение напряжений срабатывания и возврата.

2. Выставить на реле напряжение, равное 1,2 UНОМ отключить «ВС», включить «ГВ» и затем снова включить «СВ». Секундомер после того, как проработает часовой механизм реле, покажет действительное время срабатывания реле при данной уставке времени. Опыт повторить трижды для каждой из уставок времени по шкале. Данные опыта занести в таблицу.

Содержание и оформление отчета


В отчете необходимо представить: тип и паспортные данные реле, схемы внутренних соединений реле, табл. с результатами испытаний и выводы по результатам испытаний.

Контрольные вопросы

1. Назначение реле времени.

2. Устройство и принцип действия реле.

3. Начертить схему внутренних соединений реле времени ЭВ-12

4. На реле времени ЭВ-100 требуется установить время действия 1 с при возможном номинальном разбросе. Какое реле целесообразно использовать: со шкалой 0,1-1,3 с или 0,5-9 с?

5. Отличие реле времени типа ЭВ-100 и ЭВ-200 и их назначение.

6. Начертить схему термостойкого реле ЭВ-100.

7. Как устроен часовой механизм?

Лабораторная работа 6

МАКСИМАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА ЛЭП

Цель работы; изучение принципа действия защиты, расчет уставок защиты, проверка правильности работы защиты, проверка работы АПВ.

Основные понятия

Одним из признаков возникновения короткого замыкания (КЗ) является увеличение тока в линии. Этот признак используется для выполнения защит, называемых токовыми. Токовые защиты приходят в действие при увеличении тока в фазах линии сверх определенного значения. В качестве реле, реагирующих на возрастание тока, служат максимальные токовые реле (КА).

Токовые защиты подразделяются на максимальные токовые защиты (МТЗ) и токовые отсечки (ТО). Главное различие между ними заключается в способе обеспечения селективности. Селективность действия МТЗ достигается с помощью выдержки времени, селективность действия токовой отсечки ограничением ее зоны действия.

Максимальные токовые защиты являются основным видом защит для сетей с односторонним питанием. В сетях более сложной конфигураций МТЗ применяется как резервная защита в отдельных случаях. В сетях с односторонним питанием МТЗ должна устанавливаться в начале каждой линии со стороны источника питания (рис. 23). При таком расположении защит каждая линия имеет самостоятельную защиту, которая действует при коротком замыкании на линии или на линиях, питающихся от линии подстанции.

При коротком замыкании в любой точке сети, например, в точке К1, (рис. 23а), ток короткого замыкания проходит от всех источников питания к месту короткого замыкания, в результате чего приходят в действие все защиты (1, 2, 3, 4). Однако по условию селективности сработать на отключение должна только защита 4, установленная на поврежденной линии.

Для обеспечения указанной селективности максимальные токовые защиты выполняются с выдержками времени, значение которых увеличивается от потребителей к источнику питания (рис. 23б). Поэтому при коротком замыкании в точке К1 с меньшей выдержкой времени срабатывает защита 4 (см. рис. 23), имеющая меньшую выдержку времени (t4),и произойдёт отключение поврежденной линии.

Защиты 1, 2 и 3 вернутся в начальное положение и не подействуют на отключение своих линий. Рассмотренный принцип выбора уставок выдержек времени называется ступенчатым. Защита выполнена на реле РТ-40, РВ, РП-23, РПВ-258, находящихся в промышленной эксплуатации.

Назначение АПВ - быстрое восстановление нормальной схемы сети или подстанции, а в ряде случаев - и питание потребителей путем автоматического включения выключателей, отключившихся без оперативной команды.

frame16

Успешность АПВ определяется тем, что большинство Коротких замыканий на линии электропередач и шин (75-85% случаев) является неустойчивым и самоустраняется при снятии напряжения. При этом случаях после АПВ по линиям продолжает передаваться мощность, и нормальная схема работы сети восстанавливается. АПВ установлено на линии Л1.

Методика и техника эксперимента

В данной работе рассмотрена токовая трехступенчатая защита, представляющая сочетание максимальной токовой защиты, мгновенной отсечки (ТО), токовой отсечки с выдержкой времени (ТОВ) (рис. 24, 25, 26). Этот вид защиты широко применяется на линиях с односторонним питанием (ВЛ. 35, 10 кВ).

Расчет защиты заключается в определении тока срабатывания защиты (IС3.)> времени срабатывания защиты (IС3) и оценки чувствительности (определение зоны действия защиты).

При определении уставок по времени следует исходить из размера ступени селективности ?t=0,5с и заданных уставок по времени защит трансформаторов Т2 и Т1. Для оценки чувствительности защит необходимо построить кривую зависимости токов короткого замыкания от удаленности от источника питания IКЗ f (I) (см. рис. 26), затем провести прямые, соответствующие значениям токов срабатывания, и определить зоны действия отдельных ступеней защиты. Оценка чувствительности токовых отсечек (первой ступени) производится графически, по зоне зашиты ЛЭП в процентах от длины линии.

frame17

frame18



Рис. 26.

Чувствительность МТЗ оценивается коэффициентом чувствительности. Диаграмма селективности отражает зависимость времени срабатывания защиты от положения точки короткого замыкания. Диаграмму удобно строить по кривым IКЗ = (I). Пример - рис. 26.



где I КЗ.min - значение тока короткого замыкания в конце 2-й линии.

Расчет трехступенчатой токовой защиты

Первая ступень - мгновенная отсечка (ТО) имеет ограниченную зону действия. Ток срабатывания защиты должен быть больше максимального тока короткого замыкания. При коротком замыкании на шинах противоположной подстанции (см. рис. 24, 25, 26).



где IКЗ mаx - максимальное значение тока короткого замыкания на шинах противоположной подстанции. Если на противоположном конце линии находится трансформаторная подстанция, то в расчете принимается значение тока короткого замыкания за трансформатором;

Кн=1,2 - коэффициент надежности;

Кс..x.=1 - коэффициент схемы;

Кm - коэффициент трансформации трансформаторов тока. Так как IСЗ >IКЗ. в конце защищаемой линии, токовая отсечка имеет «мертвую зону»; это является основным недостатком токовой отсечки. Поэтому на линии устанавливается дополнительная защита, перекрывающая «мертвую зону». Чувствительность защиты оценивается долей защищаемой линии, %:

l защ.% = l защ / lЛЭП * 100%

В качестве дополнительной защиты применяется отсечка с выдержкой времени (ТОВ), которая является второй ступенью трехступенчатой токовой защиты. Она имеет первичный ток срабатывания меньше тока короткого замыкания в конце защищаемого участка. Это означает, что ТОВ чувствительна и к току короткого замыкания в начале соседней линии, которая имеет токовую отсечку. Чтобы избежать неселективные действия ТОВ, ток срабатывания определяется из условия

I'С.З= Kн* IС.З Л-2,

где I С.З. Л – 2 - ток срабатывания токовой отсечки Л2.

Кроме того, в конце защищаемой линии может быть трансформаторная подстанция, поэтому необходимо отстроить ТОВ от тока короткого замыкания за трансформатором: I"СЗ Л-1н *I КЗ за тр-ром.

Время срабатывания защиты определяется как

I"СЗ Л-1 = t 1СЗ Л-2*+?t,

где t 1С.З .Л-2 - время срабатывания мгновенной отсечки Л2; ?t = 0,5с - ступень селективности.

Способность резервировать защиты соседнего участка является весьма ценным свойством МТЗ. Она является третьей ступенью. Ток срабатывания МТЗ отстраивается от тока нагрузки и определяется как

IСЗ = К н /Кв * КС.З.* I нагр.max,

где Кн=1,2 - коэффициент надежности;

Кв=0,85 - коэффициент возврата;

КС.З =1,5-2,0 - коэффициент самозапуска;

I нагр.max - ток нагрузки (определяется по амперметру).

Время срабатывания МТЗ

t 111ср. = t 11С.З.l +?t,

где ?t - ступень селективности=0,5 с;

t 11С.З.l - время срабатывания защиты предыдущего участка.

Время срабатывания защит трансформаторов Т1 и Т2 задается преподавателем или инженером.

Требования техники безопасности

Перед началом работы необходимо ознакомиться с правилами техники безопасности в лаборатории «Релейная защита». Лица, прошедшие инструктаж по технике безопасности, расписываются в контрольном журнале по ТБ. Лица, не прошедшие инструктаж по ТБ, к проведению лабораторной работы не допускаются. Прежде чем приступить к выполнению лабораторной работы, необходимо ознакомиться с работой и назначением элементов стенда по описанию и представленным схемам.

Перед выставлением уставок реле необходимо снять питание со стенда. При появлении запаха подгоревшей изоляции или обнаружении неисправностей в работе стенда необходимо быстро отключить питание стенда и сообщить об этом преподавателю.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ производить какие-либо работы или переключения на задней панели стенда. ВНИМАНИЕ! Категорически запрещается размыкать вторичные цепи трансформаторов тока.

После окончания работы необходимо привести в порядок рабочее место.

Порядок выполнения работы

  1. Изучить схему лабораторного стенда, назначение всех его элементов по описанию.

  2. Подать напряжение на стенд (выполняет инженер лаборатории).

  3. Включить выключатели Q1-Q 4, при этом должны загореться красные лампы.

  4. При выведенных накладках определить зависимость тока короткого замыкания от длины линии, для этого поочередно нажать кнопки К1 ? К9, имитируя короткие замыкания на линиях.

Построить зависимость IКЗ (1) - Показания приборов занести в табл.10. Приборы расположены: РА1 - в начале линии Л1; РА2 - в цепи трансформатора Т1; РАЗ - в начале линии Л2.

Таблица 10

Точки к.з.


К1


К2


КЗ


К4


К5


Кб


К7


К8


К9


Расстояние, км


25


50


75


100


50


30


60


90


60


Ток




















X

сист mах

=З0.Ом.

Рассчитать уставки защит (пункт 3). Схему защиты представляют:

а) первая ступень - мгновенная отсечка (ТО): линия Л1, линия Л2;

б) вторая ступень - отсечка с выдержкой времени (ТОВ); линия Л1;

в) третья ступень - максимальная токовая защита (МТЗ); линия Л1; линия Л2.

  1. Выставить уставки на реле защит (при выключенном стенде).

  2. Проверить правильность работы защиты и АПВ сначала при всех выключенных системах защиты, затем при отключенных некоторых из них (определяется преподавателем). Отказ отдельной ступени имитируется отключением накладок (Н1-Н9). Отключение осуществляется переводом в положение влево.

  3. Проверить работу АПВ.

АПВ в данной работе выполнено двукратным на реле РПВ-258. Время срабатывания и вывод второй ступени устанавливается по заданию преподавателя. Вторая ступень выводится накладкой переводом ее влево в положение «сигн.». Проверка работы АПВ состоит из двух этапов:

1 - отключение линии Л1 ключом; при этом АПВ не должно запускаться;

2 - имитация короткого замыкания на линии Л1 после работы защиты происходит пуск АПВ.

Содержание и оформление отчета

Отчет по лабораторной работе должен выполняться на листах бумаги А4 формата и включать в себя: титульный лист с названием работы; цель работы; указанные табл. с полученными измерениями; расчет уставок защиты с необходимыми пояснениями и выводы.

Контрольные вопросы

1. Отличие МТЗ от токовой отсечки ТО.

2. Как обеспечивается селективность ТО?

3. Объяснить понятие ступени селективности.

4. Определить 1С3. . ТОВ.

5. Назначения блок-контактов выключателя в цепи отключения.

6. Каким образом можно повысить К2 МТЗ?

7. Назначение и принцип действия АПВ. Назначение конденсатора в цепи АПВ.

8. Почему на линии Л2 отсутствует отсечка с выдержкой времени?

Лабораторная работа 7

ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРА

Цель работы: ознакомление студентов с принципом действия защиты трансформатора: дифференциальной, токовой, максимальной токовой защитой, максимальной токовой защитой, газовой, защитой от перегруза, выбором и выставлением уставок, экспериментальным исследованием схемы работы с различными группами соединения силового трансформатора.

Основные понятия дифференциальная токовая защита. Дифференциальные токовые защиты, основанные на сравнении токов в начале и конце защищаемого элемента, широко применяются для защиты трансформаторов. Они используются в качестве основной быстродействующей защиты на трансформаторах мощностью 6,3 МВА и выше.

Защита реагирует при повреждениях обмоток, вводов и ошиновки трансформаторов. Принципиальная однолинейная схема дифференциальной защиты трансформатора приведена на рис. 27.

frame21

В соответствии с принципом действия защиты вторичные обмотки ТТ, установленные с обеих сторон трансформатора, соединяются так, чтобы при нагрузке и внешнем КЗ в реле протекала разность вторичных токов, а при КЗ в зоне защиты - сумма токов; реле сработает и отключит трансформатор.

В зоне дифференциальной защиты трансформатора находятся оборудование и токоведущие части, расположенные между трансформаторами тока высокого и низкого напряжения.

В отличие от дифференциальной защиты генераторов, защита трансформаторов имеет следующие особенности:

  1. Токи в обмотках трансформатора не равны по величине 11 ? 1н. Их отношение определяется коэффициентом трансформации трансформатора. Для приведения вторичных токов трансформатора к близким по величине значениям применяются ТТ с различными коэффициентами трансформации, чтобы выполнялось соотношение:

Iвнnвн = Iннnнн, (1)

где Iвн и nвн - ток и коэффициент трансформации трансформатора тока на высокой стороне; Iнн и пнн - ток и коэффициент трансформации тока на низкой стороне.

При использовании стандартных ТТ не всегда удается выполнять условие (1), поэтому применяют дополнительное выравнивание при помощи уравнительных обмоток реле.

  1. В зависимости от группы соединения обмоток силового трансформатора между токами высокой и низкой сторон существует определенный сдвиг по фазе (30°). Этот сдвиг между токами IВН и IНН необходимо скомпенсировать путём соответствующего соединения вторичных обмоток трансформаторов тока.

3. В момент включения трансформатора имеет место бросок тока намагничивания. Для предотвращения ложной работы защиты используются реле с насыщающимися трансформаторами (БНТ), через которые включаются дифференциальные реле. РНТ почти не трансформирует апериодическую составляющую тока намагничивания и позволяет отстроить дифференциальное реле от бросков тока намагничивания.

Максимальная токовая защита (МТЗ)

МТЗ трансформатора применяется для защиты трансформатора от сверхтоков при внешних КЗ и является резервной при отказе основных защит трансформатора. Схемы соединений трансформаторов тока и реле МТЗ должны обеспечивать работу защиты при всех возможных видах КЗ.

Ток срабатывания МТЗ выбирается исходя из условия, что защита от КЗ не должна действовать при перегрузах, не требующих быстрого отключения трансформатора.

Ток срабатывания находится из условия возврата реле, как и для всех МТЗ, по выражению:

IСЗ = (kн * k з / k возв. )* I раб. max, (2)

где kвозв 0,8-0,9 - коэффициент возврата;

k3=1,1-2 - коэффициент самозапуска электродвигателей нагрузки;

Iраб. таx - установившееся значение максимального тока нагрузки в условиях нормальной работы.

Выдержка времени выбирается из условия селективности на ступень выше наибольшей выдержки времени защит присоединений, питающихся от трансформатора, то есть tТ = t?+ ?t ,

где ?t - ступень селективности (принимается 0,5 с).

Коэффициент чувствительности при КЗ в конце второго участка находится по формуле:

k ч = IІк.мин / IСЗ. ? 1,5, (3)

где I2к . мин.. - ток КЗ в конце второго участка.

Газовая защита

Газовая защита является обязательной на трансформаторах мощностью 1000 кВА и выше. Действие газовой защиты основано на том, что при витковых замыканиях, а также при любых местных повышениях температуры внутри бака трансформатора, которые вызывают разложение масла и органической изоляции, происходит выделение газа. Интенсивность газообразования и химический состав газа зависят от характера и размеров повреждения, поэтому защита выполняется с действием на сигнал при медленном газообразовании; при бурном газообразовании, что имеет место при КЗ, происходит отключение трансформатора. Кроме того, защита действует на сигнал или отключение при опасном понижении уровня масла.

Газовая защита выполняется с помощью специальных газовых реле, устанавливаемых в маслопроводе между баком и расширителем трансформатора. Реле подразделяются на поплавковые ВQ-80/Р и чашечные РГЧЗ-66. Время отключения, то есть срабатывания реле, находится в пределах 0,1-0,3с.

Защита от перегруза

Перегрузка трансформатора обычно бывает симметричной, поэтому защита от перегруза выполняется с помощью максимальной токовой защиты, включенной на ток одной фазы.

Защита действует с выдержкой времени на сигнал и устанавливается со стороны основного питания. Ток срабатывания защиты от перегруза определяется по формулам:

IСЗ Kн / Kв * I ном или IС.З=Kн * KСХ / KВ * nТТ * I ном, (4)

где k н =1,05 - коэффициент надежности отстройки;

k сх - коэффициент схемы;

Kв = 0,8 - коэффициент возврата;

n ТТ - коэффициент трансформации тока;

IНОМ - номинальный ток обмотки, со стороны которой установлена защита.

Методика и техника эксперимента

По заданию руководителя составляется схема замещения силового трансформатора и собирается на панели стенда. Для сборки схемы дифференциальной защиты на панель вынесены начала и концы обмоток силового трансформатора, ТГ и реле РНТ-565 (ДЗТ-11), которые показаны схематически (рис. 28). Для большей наглядности проводимого эксперимента на панели стенда расположена мнемоническая схема дифференциальной защиты трансформатора с врезанными на месте выключателей кнопками управления выключателями и сигнальной аппаратурой, сигнализирующей положении выключателей. Для имитации коротких замыканий в зоне защищаемого трансформатора и за ее пределами предназначены кнопки К1, К2 и КЗ:

К1 - двухфазное КЗ в баке трансформатора;

К2 - трехфазное КЗ вне бака трансформатора в зоне дифференциальной защиты;

КЗ - трехфазное КЗ вне зоны дифференциальной защиты за трансформатором.

Снятие векторных диаграмм производится прибором ВАФ-85, цепи напряжения которого подключаются к клеммам А, В, С стенда. Сборка схем производится гибким проводом. Питание на схему подаётся преподавателем после проверки. Наличие напряжения на стенде контролируется сигнальной лампой.

Требования техники безопасности

Перед началом работы студенты должны ознакомиться с правилами техники безопасности в лаборатории. Прежде чем приступить к выполнению работы, необходимо ознакомиться с методическими указаниями и получить разрешение на работу у преподавателя. Категорически запрещается включать стенд до проверки схемы преподавателем.

При подаче напряжения на схему запрещается производить любые действия с соединительными проводами.

При сборке схемы необходимо обратить внимание на правильность присоединения обмоток реле к вторичным обмоткам трансформаторов тока. При сборке схемы запрещается пользоваться неисправными проводами или проводами с неизолированными наконечниками.

Запрещается разрывать (раскорачивать) вторичные обмотки трансформаторов тока.

При обнаружении каких-либо неисправностей необходимо сообщить об этом руководителю. После окончания работы нужно отключить стенд, разобрать схему и привести рабочее место в порядок.

Оборудование и принадлежности.

Для выполнения лабораторной работы необходимо иметь соединительные провода и вольтамперфазоиндикатор ВАФ-85.

Порядок выполнения работы

  1. По заданию руководителя составляется схема соединения обмоток силового трансформатора и ТТ и собирается на панели стенда (см. рис. 28). При сборке схемы вторичных цепей защиты необходимо учесть схему и группу соединений обмоток силового трансформатора. На стороне «звезды» защищаемого трансформатора ТТ соединяются в «треугольник», а на стороне «треугольника» силового трансформатора - в «звезду». Для лучшей отстройки защиты и выравнивания намагничивающих сил плеч защиты рекомендуется использовать обе уравнительные обмотки реле РНТ-565.

  2. Выбор параметров защиты.

frame22

Расчет вторичных токов защиты Таблица 11

Параметры трансформатора

Численные значения

ВН

НН

Мощность трансформатора Sном, кВА

2,5 кВА

2,5 кВА

Номинальное напряжение Uном, В

220 В

127 В

Номинальный ток

, кА





Схема соединения обмоток ТТ



Y

Ксх



1

Коэффициенты трансформации трансформаторов тока

– расчетный принятый

- ближайший больший стандартный









Вторичный ток в цепях защиты





Режим нагрузки Таблица 12

Фазы трансформатора

Iнагр, А

ВН

НН

А







В







С







По данным табл. 11 подбираются коэффициенты трансформации ТТ.

После сборки схемы цепей защиты силового трансформатора необходимо подключить прибор ВАФ-85 к цепям напряжения, для чего клеммы прибора А, В, С соединяют при помощи соединительных проводов с клеммами А, В, С стенда.

После проверки схемы преподавателем подается питание на схему автоматом. Затем включаются кнопками включения выключатели (Q1 и Q2). Накладка SХ - SX2 должна быть выведена. Затем при помощи токоизмерительных клещей ВАФа измеряют токи и узлы нагрузки с высокой и низкой сторон трансформатора, значения которых заносят в табл. 11, 12.

Затем в режиме внешнего КЗ измеряется ток КЗ с высокой и низкой сторон трансформатора. Данные измерений занести в табл. 13.

Внешнее короткое замыкание Таблица 13

Фазы трансформатора

Iк.з., А


ВН

НН

А







В







С






1   2   3   4   5   6


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации