4.Содержание отчета

4.1. Цель работы, параметры сети и защит радиальных ЛЭП, согласно номера варианта.

4.2. Расчет тока срабатывания пускового органа защиты и выдержек времени всех комплектов защиты, с построением соответствующий диаграммы. Какие комплекты защиты содержат орган направления мощности и почему?

4.3. Схема токовой направленной защиты, реализованная в лабораторной работе.

4.4. Графическое пояснение к определению схемы включения реле направленной мощности (векторная диаграмма).

4.5. Экспериментальные данные, сведенные в табл. 3.2, с рассчитанным коэффициентом чувствительности защиты.

4.6. Выводы по работе в виде анализа работы защиты в различных режимах сети (работоспособность защиты пояснить с использованием схемы представленной в работе).

5. Контрольные вопросы для домашней подготовки

5.1. Из каких органов состоит максимальная токовая направленная защита и каково их назначение? Область применения максимальной направленной защиты в сравнении с МТЗ?

5.2. Необходимость применения направленной МТЗ в двух и трёх фазном исполнении и как это отражается при выборе тока срабатывания защиты?

5.3. По какой схеме осуществляется включение обмоток реле направления мощности в комплектах защит от междуфазных КЗ? Пояснения иллюстрировать векторной диаграммой. Где располагается «мертвая зона» реле направления мощности и чем она обусловлена?

5.4. Как выполняется блокировка защиты при замыкании на землю. В каких случаях в схеме защиты используют реле минимального напряжения. Применительно к лабораторному стенду схемно реализовать блокировку при замыканиях на землю и пуск защиты от реле минимального напряжения?

5.5. Построение диаграммы выдержек времени и согласования времени срабатывания смежных комплектов защиты.

5.6. Защиту, представленную в лабораторной работе классифицировать по способу включения реле и по способу воздействия на выключатель. Объяснить, почему ток уставки токовых реле защиты выбираются по выражению для I_С.З., а не для I_С.Р.

Лабораторная работа №4 защита лэп 6-10 кВ от токов перегрузки и токов кз с однократным апв

1. Цель работы

1.1. Ознакомиться с электрическими аппаратами смонтированными на стенде и изучить принцип действия схемы в различных режимах.

1.2. Произвести настройку индукционного реле и аппаратов АПВ согласно номеру варианта.

1.3. Убедиться в работоспособности стенда во всех режимах, предусмотренных лабораторной работой.

2. Теоретические сведения

Для защиты линий от КЗ широкое распространение получили защиты, реагирующие на превышение тока сверх допустимого, установленного заранее значения. Такие защиты называются максимальными токовыми, они могут быть реализованы при помощи: предохранителей с плавкими вставками; автоматических выключателей; максимальных реле тока в совокупности с реле времени и с вспомогательными реле. В сетях напряжением до 1000В, защита, как правило, выполняется предохранителями и автоматическими выключателями. В сетях напряжением выше 1000В – с использованием реле, которые позволяют выполнять более совершенные защиты. Основным элементом таких защит является пусковой орган в качестве, которого используется токовые реле – максимальные или минимальные (реагирующие соответственно на увеличение или уменьшение тока). Для повышения чувствительности защиты иногда используют комбинированный пусковой орган, в котором помимо реле тока имеется реле напряжения. Наряду с пусковым органом данные защиты содержат промежуточные реле, которые облегчают работу контактов основных органов защиты и указательные - контролирующие срабатывание защиты.

В дальнейшем под термином токовая защита будем понимать защиту выполненную при помощи токового реле. Токовые защиты подразделяются на максимальные токовые (МТЗ) и токовые отсечки. Главное различие между этими защитами заключается в способе обеспечения селективности. Селективность действия максимальных защит достигается с помощью органа выдержки времени, для чего МТЗ в обязательном порядке в своем составе, помимо перечисленных ранее элементов, содержит реле времени. Селективность действия токовых отсечек обеспечивается соответствующим выбором тока срабатывания. Максимальная токовая защита в зависимости от типа используемых реле может иметь независимую от тока, а, следовательно, и от места КЗ выдержку времени или ограниченно зависимую от тока КЗ характеристику выдержки времени (рис. 4.1 соответственно кривые 1, 2). В первом случае максимальная токовая защита реализуется при помощи электромагнитного реле тока типа РТ-40 и реле времени, а во втором – с использованием комбинированного реле тока и времени (индукционное реле тока) РТ-80. Наличие зависимой от тока характеристики выдержки времени, принципиально позволяет ускорить отключение больших токов КЗ, которые имеют место вблизи источников питания (или в начале ЛЭП). Зависимость тока КЗ и времени срабатывания индукционного реле от длины ЛЭП показывает рис. 4.2.

Рис. 4.1. Характеристики выдержек времени максимальных токовых защит

Рис. 4.2. Распределение тока КЗ и времени срабатывания реле в зависимости от длины ЛЭП

Реле тока типа РТ-80 состоит из двух элементов: индукционного с диском, создающего ограниченно зависимую характеристику выдержки времени, и электромагнитного – мгновенного действия, создающего «отсечку» при больших кратностях тока в обмотке реле. Таким образом, особенностью данных реле является возможность сочетания в них двух видов защиты: токовой отсечки мгновенного действия и чувствительной МТЗ с зависящей от тока выдержкой времени. Выдержка времени индукционного элемента реле зависит от начального положения сегмента, входящего в зацепление с червяком, который насажан на ось алюминиевого диска. Начальное положение сегмента может изменяться, благодаря чему может быть получена серия характеристик 1 - 5 выдержек времени (рис. 4.3 для реле тока РТ-80).

Рис. 4.3. Серия характеристик выдержек времени для реле РТ-80

Величина показывает отношение тока реле к току срабатывания индукционного элемента реле. Ток срабатывания электромагнитного элемента I_с.р.э регулируется изменением воздушного зазора в пределах 2-8 от I_с.р индукционного элемента. Ток срабатывания индукционного элемента (I_с.р), то есть ток срабатывания МТЗ выбирается исходя из следующего выражения:

(4.1)

где К_зап – коэффициент запаса; К_с.з – коэффициент самозапуска; К_в – коэффициент возврата реле тока; К_сх – коэффициент схемы; n_Т – коэффициент трансформации трансформаторов тока; I_раб.maх – максимальный рабочий ток протекающий по ЛЭП до повреждения.

При использовании реле косвенного действия К_зап = 1,2 1,3; К_в = 0,8 0,88. При использовании реле прямого действия К_зап = 1,5 1,8; К_в = 0,65 0,7.

Коэффициент самозапуска учитывает возможное увеличение тока защищаемой линии вследствие самозапуска электродвигателей при восстановлении напряжения после периода со снижением напряжения, при этом К_с.з (1,5 3). Если защищаемая ЛЭП оборудована устройством АПВ, то К_с.з может принимать значение равное 6, это объясняется тем, что при срабатывании АПВ происходит одновременный самозапуск всех двигателей подключенных к данной сети.

В ряде случаев для обеспечения селективности требуется, чтобы по мере приближения к источнику питания ток срабатывания защит увеличивался. Так, например, для второго и третьего комплектов защиты (рис. 4.4) токи I_с.р должны быть связан следующим соотношением:

I_с.р.2 1,1I_с.р.з (4.2)

Выдержки времени у МТЗ выбираем по ступенчатому принципу: начинают выбор с наиболее удаленного от источника питания элемента и по мере приближения к источнику питания выдержку времени увеличивают на ступень селективности , что иллюстрирует рис. 4.4, для защит с независимой выдержкой времени.

L^*

Рис. 4.4. Ступенчатый принцип при выборе выдержек времени МТЗ

Выбор выдержек времени у МТЗ с зависимой характеристикой производится для определенной величины тока.

Правилами устройств электроустановок предписывается обязательное применение АПВ на воздушных линиях напряжением 2-10 кВ и выше. На кабельных линиях использование АПВ не является целесообразно, так как повреждения на них часто бывают устойчивыми. Автоматическое повторное включение линии, отключенной устройствами защиты, осуществляется с помощью выключателя.

Масляный выключатель может быть оснащен электромагнитным или пружинным (грузовым) приводом. В выключателях с пружинным приводом замыкание его силовых контактов осуществляется за счет энергии предварительно заведенной пружины. В выключателях с электромагнитным приводом подвижная часть контактов перемещается при помощи соленоида. Применение разных типов приводов обуславливает использование различных схем АПВ. Так устройства АПВ реализованные на выключателях с пружинным приводом отличаются малым потреблением энергии (может быть использован относительно маломощный источник как постоянного, так и переменного тока), однако такие устройства не могут быть использованы на мощных масляных выключателях. АПВ так же подразделяется в зависимости от кратности действия: однократные и многократные.

В настоящее время чаще всего используются однократные АПВ, реже двукратные, многократные АПВ используется крайне редко, так как приводят к быстрому износу выключателя и потере его работоспособности. Однако, следует отметить, что при увеличении кратности АПВ вероятность исчезновения КЗ возрастает.

Для защиты от междуфазных повреждений находит широкое применение двухфазная, двухрелейная схема с соединением трансформаторов тока в схему неполной звезды (рис. 4.5).

К

Рис. 4.5. Схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в схему неполной звезды

В результате межфазных повреждений на ЛЭП происходит увеличение тока во вторичных обмотках трансформаторов тока и обмотках токовых реле (I_a,I_c), на которые реагируют токовые реле КА1 и КА2 (замыкая свои контакты, подают команду на отключение поврежденной ЛЭП).

В лабораторной работе (рис. 4.6) реализована схема защиты одной фазы ЛЭП от КЗ и перегрузки, при помощи индукционного реле тока РТ-82/2 (на схеме обозначено КА1).

Схема так же позволяет однократное (возможно и многократное, что зависит от соотношения выдержек времени реле КТ1 и КТ2) повторное включение защищаемой фазы ЛЭП после ее отключения токовым реле. Схема реализована для случая, когда коммутационным аппаратом, с помощью которого производим включение, отключение и повторное включение защищаемой ЛЭП, служит масляный выключатель с пружинным приводом. В лабораторной работе, с целью упрощения и удешевления стенда, масляный выключатель заменен магнитным пускателем КМ. Схему на рис. 4.6, можно разделить на две части: токовые цепи – рис. 4.6а, цепи оперативного тока – рис. 4.6б. Информацию о состоянии главных контактов масляного выключателя (замкнуты или разомкнуты) несет лампочка HLR1. Повреждение в фазе А защищаемой линии Л1, имитируется увеличением тока I_а в обмотке токового реле КA1, что эквивалентно отражает повреждения в защищаемой ЛЭП (как было рассмотрено ранее в пояснениях к рис. 4.5). Изменение тока I_а производится при помощи регулируемого источника тока (ИТ).

Пружинные приводы имеют три системы контактов вспомогательных цепей: вспомогательные контакты вала выключателя, контакты конечного выключателя, вспомогательные аварийные контакты. Вспомогательные контакты вала выключателя связаны с валом привода, их положение определяется положением выключателя. На схеме они обозначены КМ2 КМ6. Положение контактов конечного выключателя определяется состоянием пружины привода. Контакт конечного выключателя устанавливается в следующих цепях: а) в цепи питания электродвигателя автоматического моторного редуктора завода пружины привода (при полном заводе пружины контакт конечного выключателя обеспечивает питание электродвигателя), в лабораторной работе данная цепь не рассматривается; б) в цепи питания катушки включения (YAC) масляного выключателя, они носят название контактов готовности привода. На схеме лабораторного стенда они обозначены КН.1 и принадлежат указательному реле КН. Размыкание контактов КН.1 сопровождается выпадением блинкира на указательном реле и свидетельствует о том, что пружина привода «раскручена», и включение масляного выключателя не может произойти. Завод пружины привода в лабораторной работе имитируется возвращением контактов КН.1 в исходное состояние. Вспомогательные аварийные контакты на схеме KL1.2, связаны с валом привода и изменяют свое положение при включении и отключении масляного выключателя от ключа управления. Ключ управления на стенде реализован кнопками «Вкл» и «Откл» (SB1,SB2). При нажатии кнопки «Вкл» происходит запитывание катушки включения YAC и, как следствие включение масляного выключателя, одновременно с этим контакты KL1.2 замыкаются. Отключение масляного выключателя с ключа управления производится нажатием кнопки «Откл», при этом получает питание катушка отключения (YAT), в то же время контакты KL1.2 размыкаются, блокируя тем самым цепь АПВ масляного выключателя. Токовое реле КА2 (тип РТ-40) необходимо для запуска секундомера (MS) при снятии токовременной характеристики реле КА1. Для ввода (вывода) АПВ на стенде предусмотрен соответствующий тумблер SA2. Исходное состояние схемы лабораторного стенда указано на рис. 4.6, при этом ручка ИТ, должна находится в крайнем левом положении, тумблер SA1 в положение «Откл».

Рис. 4.6. Схема защиты ЛЭП от токов КЗ и от токов перегрузки с однократным АПВ.