Содержание отчета

1. Схема рис. 8.3. Элементы КМ, SАС, RN, SG1, SG2, SN, A,  можно не показывать.

2. Расчет количества витков для реле КАА, КАВ, КАС.

3. Таблицы и векторные диаграммы токов для нормального и аварийного режимов.

Рис. 8.3. Принципиальная схема лабораторной установки

Лабораторная работа № 9 фильтр-реле напряжения и тока обратной последовательности

Цель работы. Для защиты электрических установок наряду с защитами, реагирующими на полные токи фаз, широкое применение получили защиты, реагирующие на симметричные составляющие прямой I₁, обратной I₂ и нулевой I₀ последовательностей. Для осуществления таких устройств необходимы фильтры, выделяющие симметричные составляющие из токов (напряжений) трехфазной сети.

Целью данной работы является ознакомление с устройствами, методами проверки и настройки фильтр-реле напряжения и тока обратной последовательности.

Теоретические сведения

Фильтр-реле состоит из фильтра тока или напряжения обратной последовательности, к выходным зажимам которого присоединено реагирующее реле. Фильтр напряжения (тока) обратной последовательности представляет собой устройство, преобразующее несимметричную трехфазную систему напряжений (токов), подведенных к входным зажимам фильтра, в напряжение (ток) на выходе фильтра, пропорциональное только составляющей напряжения (тока) обратной последовательности. Составляющие прямой и нулевой последовательностей такой фильтр не пропускает.

По своему назначению и устройству фильтры разделяются на фильтры напряжения обратной последовательности и фильтры тока обратной последовательности.

Фильтр-реле напряжения обратной последовательности типа рнф-1 м

Фильтр-реле РНФ-1м предназначен для защиты элементов энергетических систем от несимметричных режимов работы. Содержит активно-емкостной фильтр обратной последовательности и реагирующее реле типа РН-50 (рис. 9.1). Активно-емкостной фильтр состоит из двух электрических цепей, называемых плечами. К входным зажимам 2, 4, 6 фильтра подводятся междуфазные напряжения U_AB, U_BC, U_CA не содержащие составляющей нулевой последовательности. Активные и реактивные сопротивления плеч фильтра X_c1, R₁, X_c2, R₂ подбираются таким образом, чтобы при подведении к входным зажимам фильтра междуфазных напряжений прямой последовательности выходное напряжение фильтра U_mn=0.

Равенство потенциалов выходных зажимов m и n фильтра обеспечивается при условии, что .

Рис. 9.1. Схема фильтр-реле напряжения обратной

последовательности типа РНФ-1 м

При этом вектор тока в плече I опережает вектор напряжения на 30°, а в плече II - на 60°. Векторы падения напряжения в активном и емкостном сопротивлениях каждого плеча сдвинуты на 90° и равны в сумме напряжению, питающему данное плечо (рис. 9.2). На этом рисунке показана векторная диаграмма фильтра при холостом ходе, когда нагрузка на выходе фильтра отсутствует (накладка 11–12 снята).

Как видно из векторной диаграммы, напряжение U_mn=0. Однако в действительности на выходе фильтра имеется некоторое напряжение небаланса U_нб = 1…2 В. U_нб возникает из-за неточности подбора сопротивлений плеч, а также из-за наличия некоторой несимметрии напряжения, питающего фильтр, и при отклонении частоты этого напряжения от номинального значения 50 Гц. В последнем случае изменяется сопротивление конденсаторов X_c и произойдет нарушение заданных соотношений между X_c и R, включенных в плечи фильтра.

Рис. 9.2. Векторная диаграмма при подведении

к фильтру напряжения прямой последовательности

Если к фильтру подвести систему симметричных напряжений обратной последовательности, то потенциалы точек m и n окажутся неравными, на выходе фильтра появится некоторое напряжение U_mn (рис. 9.3). При отключенной нагрузке фильтра U_mn=1,5e^j60U_AB2, т.е. напряжение на выходе фильтра в 1,5 раза больше входного междуфазного напряжения обратной последовательности U_AB2 и сдвинуто по фазе относительно него на угол 60° (в сторону опережения).

При несимметричных коротких замыканиях в сети напряжения могут быть представлены геометрической суммой составляющих напряжений прямой, обратной и нулевой последовательностей. Поскольку, системы напряжений прямой и нулевой последовательностей фильтром не пропускаются, то при несимметричных коротких замыканиях напряжение на выходе будет определяться только составляющей обратной последовательности

U_mn = m_хx U_2вх,

где m_хx – коэффициент пропорциональности, называемый отношением холостого хода;

U_2вх – составляющая обратной последовательности междуфазных

напряжений, подводимых к входу фильтра.

Работа фильтра при подключении к нему нагрузки (реле РН-50) несколько изменяется. Сопротивление реле Z_p подбирается так, чтобы отдаваемая фильтром мощность была максимальной. Для выполнения этого условия Z_p должно равняться внутреннему сопротивлению фильтра Z_ф, измеренному со стороны выхода при закороченных входных зажимах: Z_p = Z_ф.

Рис. 9.3. Векторная диаграмма при подведении

к фильтру системы напряжений обратной последовательности

Оптимальные условия отдачи мощности имеют место, когда векторы полных сопротивлений Z_p и Z_ф равны по модулю и сдвинуты на угол 180°.