Методичні вказівки до виконання роботи

4.1. Вивчаючи теоретичні відомості звернути увагу на:

- режим нейтралі ліній мережі 6-35 кВ;

- характерні ушкодження та ненормальні режими роботи ліній;

- обсяги релейного захисту ліній в залежності від ушкоджень;

- конструктивні особливості виконання схем захисту ліній;

- принципи побудови схем захисту;

- основні поняття та розрахунок параметрів МСЗ ліній;

- випадки застосування двоступеневого захисту ліній та його розрахунки.

4.2. Розрахунок параметрів МСЗ однієї з ліній (з'ясовується з керівником) полягає в визначенні:

- струму спрацьовування МСЗ лінії , А;

- коефіцієнта чутливості МСЗ лінії ;

- струму спрацьовування вимірювального реле , та вибору самого реле на якому можливо встановити одержану величину струму спрацьовування, А.

Розрахунки МСЗ базуються на даних вже виконаної індивідуальної КР чи РГР, а саме:

– розрахунковий (він же робочий максимальний) струм лінії, А;

– коефіцієнт трансформації трансформів струму;

– струм двохфазного К.З. в кінці лінії в якої виконується захист, А;

, – прийняті в роботі коефіцієнти повернення та схеми з'єднання реле KA та трансформаторів TA.

Порядок розрахунків наведений в теоретичних відомостях до даної лабораторної роботи.

4.3. Експериментальні дослідження МСЗ лінії виконуються після ретельного вивчення опису лабораторної установки та методу проведення дослідження.

4.3.1. Експериментальне визначення коефіцієнта повернення одного з вимірювального реле струму РТ-40 здійснюється в такому порядку:

- ознайомитись з конструкцією реле, візуально перевірити його механічну частину, виписати основні параметри реле, з'єднати відповідним чином котушки реле (паралельно чи послідовно), встановити відповідно за шкалою струм спрацьовування реле .

- З'єднати котушки реле з комплектом ЭУ-5000 на якому встановити очікуваний діапазон регульованого струму та визначити ціну поділки шкали амперметра;

- з'єднати контакт відповідного реле (KA1 чи KA2) з електросекундоміром комплекту ЭУ-5000 і встановити перемикач останнього в положення "HL3", в якому по червоній цятці світлодіода в нижньому правому кутку амперметра контролюється момент замикання контакту реле (червоніє цятка) та розмикання контакту реле (червона цятка гасне);

- перевести на комплекті ЭУ-5000 всі перемикачі в відповідне положення регулювання струму в необхідних межах, реіулятор TV1 встановити в крайнє ліве положення (І; U), перемикач SA-8 в положення "ВОЗВРАТ". Подати живлення 220 В на установку ЭУ і ввімкнути перемикач SA-10. Повинна загорітися червона лампа "СЕТЬ". Комплект готовий для роботи.

- Встановити перемикач SA-8 в положення "СРАБ" і повертаючи ручку регулятора TV за часовою стрілкою контролювати покази амперметра. При появі червоної цятки на амперметрі зупинитись і зафіксувати покази амперметра – це буде величина струму спрацьовування реле . Не гаючи часу, тепер треба повільно зменшувати струм в реле поки не погасне червона цятка – це буде струм відпускання (повернення) реле . Відношення дає значення коефіцієнта повернення . Досліди провести для розрахункової уставки струму спрацьовування 3-4 рази. У разі необхідності відрегулювати величину коефіцієнта повернення. В даній роботі про це слід зауважити, оскільки впливає на розрахункове значення струму спрацьовування реле.

 

УВАГА!

Після кожного досліду ручку TV1 встановлюйте в нульове положення, а SA-8 в положення "ВОЗВРАТ", особливо коли струми значні.

 

4.3.2. Експериментальне дослідження часово-струмової характеристики реле дає можливість впевнитись, що реле працездатне і його характеристика адекватно відповідає вимогам до очікуваної захисної характеристики певного виду захисту, в даному випадку МСЗ конкретної лінії з її фактичними параметрами.

Для того, щоб зняти характеристику реле схема досліду залишається незмінною, як і в попередньому випадку (п. 4.3.1.). Змінюючи поточне значення струму в котушці реле (І) на розрахунковій величині() розпочинаючи з їх відношення від 1 до 5, фіксують час спрацьовування реле . Особливо важливо зняти точки характеристики в межах відношення , тобто в її нелінійній частині, а потім для кратності 2 – 3 – 4 – 5, де витримка часу спрацьовування вже не залежить від струму в реле.

Результати досліду звести в таблицю 1. За отриманими даними побудувати захисну часово-струмову характеристику реле.

4.3.3. Експериментальне дослідження МСЗ лінії виконується з метою визначення захисної характеристики лінії , яка в певній мері залежить від характеристики вимірювального реле струму та від прийнятого терміну спрацювання реле часу КТ, який визначається терміном відстройки з метою забезпечення селективності спрацьовування захисту, (, с). Крім того, на термін спрацювання захисту , впливає в деякій мірі власний час спрацювання проміжного реле і безумовно власний час вимикання самого вимикача Q.

 

Дослідження МСЗ лінії виконується в такому порядку:

- Скласти схему МСЗ лінії згідно з рекомендаціями (п.2) та в відповідності з мал. 1. Залишивши з’єднання котушок реле KA з комплектом ЭУ, контакт реле KA увімкнути в коло живлення котушки реле часу KT на шинки живлення ШЖ - 220 В. Контакт реле КТ аналогічно увімкнути в коло живлення проміжного реле KL, а контакт останнього в коло живлення електромагніта вимикання YAT вимикача Q високої напруги лінії, функції якого імітує звичайне реле напруги. Допоміжний контакт вимикача Q з'єднати з електросекундоміром установки ЭУ та підготувати установку до роботи як і в попередньому досліді (п.4.3.2.)

- Увімкнуги установку ЭУ і змінюючи поточне значення струму в котушці реле KA на розрахунковій величині струму реле зняти залежність (характеристику) для тих же відношень, для яках була знята характеристика вимірювального реле струму, (п. 4.3.2.);

- Результати дослідження звести в таблицю 1, згідно з якими побудувати захисну характеристику МСЗ лінії на тому ж графіку, на якому побудована характеристика реле . На характеристиці МСЗ лінії заштрихувати зону дії захисту.

4.4. У висновках дати рекомендації щодо розбіжностей між розрахунковими та експериментальними даними, наприклад щодо коефіцієнта повернення реле, розрахункового струму спрацьовування реле та уставки струму спрацьовування реле і т. ін. Побудувати графік струмів в лінії за розрахунковими даними для довільного терміну нормального режиму роботи лінії , потім показати збільшення струму в лінії до , термін дії якого визначиться часом спрацьовування захисту . Одразу після вимикання К.З. напруга в лінії поновлюється завдяки АПВ, а струм в лінії буде дорівнювати величині струму само запуску і буде повільно зменшуватись до нормального робочого режиму за час само запуску с. На графіку струму показати пунктиром рівні струми в масштабі: та заштрихувати зону перебування лінії під дією струму К.З. (), тобто за час виникнення К.З. до вимикання лінії вимикачем Q в результаті спрацьовування максимального струмового захисту додатку на рис.1.3.

 

 

Таблиця 1

Поточне значення струму I, A
Струм спрацьовування, Iс.р., А
Кратність I/Iс.р.	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5
Час спрацьовування реле tс.р., c
Час спрацьовування МЗС tс.р., c

6.5. Контрольні запитання

1. Чому струм замикання однієї фази на землю в мережах 6-35 кВ не є струмом К.З., а ушкодження такого типу відноситься до ненормального режиму, а не режиму К.З.?

2. Перелікуйте обсяги релейного захисту лінії та випадки їх використання.

3. Чому в мережах з ізольованою нейтраллю використовують двофазні дворелейні схеми МСЗ, а не однофазні однорелейні?

4. Поясніть роботу схеми МСЗ від виникнення К.З. до вимикання лінії.

5. Яка різниця між струмом спрацьовування захисту і струмом спрацьовування реле та його уставкою?

6. Поясніть що означає двоступеневий струмів захист лінії.

7. Покажіть на графіку зону дії максимального струмового захисту лінії.

Лабораторна робота №7

Дослідження релейного захисту

трансформаторів цехової підстанції

 

Мета роботи: ознайомитись з призначенням трансформаторів та схемами живлення цехових ТП, вивчити схеми релейного захисту трансформаторів та методику розрахунків струмової відсічки, отрима­ти практичний досвід експериментальних досліджень і налагодження РЗ трансформаторів.

 

7.1. Короткі теоретичні відомості;

 

7.1.1. Призначення цехових трансформаторів підстанції та їх приєд­нання до мережі 6-10 кВ.

Дільничні трансформаторні підстанції ТП призначені для пере­творення високої напруги ВН розподільчої мережі 6-10 кВ внутрішньої системи електропостачання (СЕП) підприємства в напругу 380-660-1140 В для живлення споживачів електроенергії низької напруги НН. Обладнується ТП трансформаторами масляними (в шахтах сухими) номінальної потужністю до 1000 кВА. Схеми приєднання ТП до мере­жі ВН залежать від потужності трансформатора і рівня автоматизації CЕП. Звичайно трансформатори невеликої потужності приєднуються по схемі блоку „лінія трансформатор" через комутаційний апарат (роз'єднувач або вимикач навантаження) та пристроїв захисту – запобі­жники з плавними вставками. Трансформатори середньої та великої потужності цехових підстанцій отримують живлення від шин розподільчої установки РУ-6(10)кВ головної понижуючої підстанції ГПП без­посередньо, або через розподільчий пункт РП-6(10) кВ. Кабельна лінія КЛ, що живить трансформатор цехової ТП, приєднується до шин РУ-6(10) через шафу комплектної розподільчої установки КРУ. Шафа КРУ обладнується на замовлення; вимикачем Q високої напруги 6(10) кВ, комплектом трансформаторів струму та вимірювальних, проміжних вказівних реле у кількості що відповідає проектній схемі релейною захисту РЗ та автоматики.

Схема приєднання трансформатора цехової ТП через шафу КРУ до однієї з секції шин РУ-6(10) та принципова схема РЗ трансформато­ра показані на мал.1. Конструктивно секція шин РУ являє собою збірку шаф КРУ відповідного призначення: вводу 6-10 кВ, приєднань ЕП, шафи вимірювальних трансформаторів напруги і розрядників (одна на секцію), шафа секційного вимикача (роз'єднувача) одна на секцію. Звідси поняття „ГПП зі збірними шинами на стороні низької напруги (6-10 кВ)”.

7.1.2. Вибір обсягу та схеми релейного захисту.

Для захисту трансформаторів ТП приймаються наступні види ре­лейного захисту:

а) СВ – струмова відсічка для захисту від струмів багатофазних КЗ (двох чи трифазних), на стороні 6-10 кВ;

б) газовий захист трансформаторів потужністю 630 кBA більше від невеликих струмів міжвиткових замикань в котушках трансформа­тора та від механічного пошкодження шихтованого осердя трансфор­матора, що викликає його локальний перегрів – „пожар сталі". Для га­зового захисту приймаються так звані газові реле, що реагують на тем­пературу масла в якому знаходиться трансформатор та на швидкість газоутворення в маслі.

в) МСЗ – максимальний струмовий захист від КЗ на стороні низь­кої напруги (0,4-0,69кВ) трансформатора ТП. Звичайно цю функцію виконує автоматичний вимикач з максимальним розчеплювачем, який у разі КЗ знеструмлює шини низької напруги РУ-0,4(0,69)кВ і допоміжним контактом замикає коло живлення електромагніту вимикання вимикача Q високої напруги, захищаючи таким чином трансформатор від струмів КЗ на шинах РУ-НН.

Струмова відсічка захисту трансформатора ТП, таким чином яв­ляє собою основний захист від КЗ самого трансформатора і кабельної лінії що його живить. Найбільш поширеною є двофазна двох релейна струмова відсічка (див. Схему з'єднань вторинних обмоток ТА і котушок вимірювальних реле, мал.1).

В якості вимірювальних реле струму КА1-КА2, приймають елект­ромагнітні реле серії РТ-40 з незалежною характеристикою витримки часу спрацьовування реле від струму в його котушці. Можуть бути ви­користати також індукційні реле РТ-80.

Принцип дії релейного захисту (див. мал1., вторинні кола РЗ) по­лягає в наступному. У разі спрацьовування СВ, збуджується одне з ре­ле КА1-КА2, якщо двофазне КЗ або обидва, якщо трифазне КЗ. Вимі­рювальні реле своїми контактами КА1-КА2 замикають коло живлення котушки проміжного реле KL1 та послідовно з нею включеною котуш­ки вказівного реле КН1. Реле KL1 замикає свій потужний контакт в колі живлення електромагніта YAT приводу вимикання вимикача Q високої напруги і тим самим знеструмлює трансформатор ТП. Вказівне реле КН1 забезпечує подвійну сигналізацію;

 

а) висвічує свій поворотний білий сектор;

б) замикає свій контакт в колі живлення лампи HL1 світлової сиг­налізації з написом „спрацював СВ” або „КЗ в лінії”.

Таким же чином вимикається вимикач SF під дією струмів КЗ на стороні 0,4-0,69кВ, але вже за допомогою іншого проміжного реле KL2.

Газовій захист трансформаторів (реле KSQ) переважно одно-ступеневий, тобто, з дією „на сигнал” шляхом замикання своїм контак­том KSQ кола живлення лампи сигналізації HL-3. У випадку двохступеневої схеми другого ступеня виконується аналогічно схемі вторин­них кіл СВ: (контакт KSQ – реле, КLЗ – реле, КН4 – контакт проміжного ре­ле KL3 паралельно контактам KL1-KL2 в колі живлення електромагні­ту YAT). Всі ці елементи на рис. 1 не показані. Схема вторинних кіл та­кож подана в спрощеному вигляді, подібно тому, як вона представлена лабораторним стендом. Загальний же принцип дії схеми РЗ, що знахо­дяться в експлуатації.

1.3 Розрахунок струмової відсічки захисту трансформатора від КЗ:

Приймаємо двохфазову схему СВ (K_cx=1) на вимірювальних реле РТ-40. Розрахунок СВ проводиться в натуральному порядку:

1) Вибираються вимірювальні трансформатори струму ТА1-ТА2 (для внутрішньої установки в шафах КРУ) за умовою

,

де – номінальний струм первинної обмотки ТА, А; І_н - струм навантаження, тобто струм зі сторони кВ трансформатора, який підлягає захисту:

,

де S_ном – повна номінальна потужність трансформатора ТП, кВА.

2) За даними вибраних трансформаторів струму визначається ко­ефіцієнт трансформації ТА.

,

де А для ТА релейного захисту.

3) Визначається струм спрацювання вимірювального реле стру­мової відсічки І_ср і вибираються реле серії РТ-40

Струмова відсічка – це максимальний струмовий захист миттєвої дії, що відстроюється від зовнішнього максимального струму КЗ І_к. зовн. макс. Таким струмом є струм трифазного КЗ І_к.

В кінці зони дії СВ зі сторони НН трансформатора ТП. Враховуючи, що СВ встановлена на стороні 6-10 кB трансформатора, необхід­но струм шинах 0,4-0,69 кB привести до сторони високої напруги. Приведення виконують через коефіцієнт трансформації по напрузі і трансформатора ТП. Тоді максимальний струм КЗ може бути представлений у вигляді:

,

де ; кB; кВ.

Струм спрацювання реле РТ-40 визначається за формулою:

,

де К_н – коефіцієнт надійності (запасу), приймається рівним для реле РТ-40 та для реле РТ-80.

4) Визначається струм спрацювання захисту І_с.з СВ, тобто первинний струм ТА (в фазах), при якому СВ спрацьовує

, А.

5) Перевіряється чутливість струмової відсічки

,

де – мінімальний струм короткого замикання Укінці зо­ни дії СВ, за який приймається двофазний струм КЗ.

6) Вибирається вимірювальне реле струму серії РТ-40 відтповідно розрахунковому значенню струму спрацювання реле і уточнюється схема з’єднання котушок реле РТ-40 (послідовно чи паралельно). Це дозволяє встановити установку спрацювання на шкалі реле.