Задание на работу

Целью работы являются расчет и испытание токовой защиты нулевой последовательности генератора от ЗНЗ в обмотке статора и защиты от двойных замыканий на землю.

Порядок выполнения работы

1. Определение оптимального напряжения подмагничивания трансформатора тока нулевой последовательности.

2. Измерение и распределение токов нулевой последовательности при замыканиях на землю.

3. Расчет уставок и настройка реле защит генератора:

• от ЗНЗ в обмотке статора;

• от сверхтоков, вызванных внешними КЗ;

• от двойных замыканий на землю.

4. Испытание защиты.

Методические указания к выполнению работы

К пункту 1

Оптимальное напряжение подмагничивания соответствует такой индукции подмагничивания В_м сердечника ТНП, при которой он обладает максимальной магнитной проницаемостью. Поэтому задача сводится к отысканию максимума эффективной магнитной проницаемости. Для этого достаточно снять кривую намагничивания сердечника ТНП на переменном токе. Для снятия кривой намагничивания используют вспомогательную обмотку ТНП, содержащую W_вс = 8 витков, через которую пропускают ток намагничивания I_μ. Схема опыта показана на рис. 15.

Рис. 15. Схема снятия кривой намагничивания сердечника ТНП

Обмотки подмагничивания в опыте не используются, и они должны быть разомкнуты. R – добавочное сопротивление. Опыт заключается в задании токов намагничивания I_μ с помощью ЛАТРа в диапазоне от 1 до 5 А и измерения соответствующих вторичных ЭДС Е₂. Причем для определения максимального значения μ_эф = В/Н нет необходимости для каждого значения I_μ рассчитывать В и Н, так как последние пропорциональны соответственно Е₂ и I_μ. Следовательно, достаточно подсчитать величину их отношения Е₂/ I_μ. Это отношение будет иметь максимум при тех же значениях I_μ, что и максимум μ. Результаты опыта сводим в табл. 1.

Таблица 1

Iμ, А
Е2, В
Е2/ Iμ

Отыскав область максимальных значений Е₂/ I_μ , снимают новые точки в этой области с малым интервалом I_μ (5–6 точек через 0,2 А). Затем необходимо построить зависимость Е₂ = f(I_μ), Е₂/ I_μ = f(I_μ) и найти значения Е₂, при котором отношение Е₂/ I_μ максимально. Этот опыт и построение кривых следует делать тщательно, так как именно от этого зависит точность определения оптимального U_пм.

Затем следует определить оптимальную индукцию подмагничивания

(8)

где ω₂ – число витков вторичной обмотки; ω₂ = 50 витков; сечение магнитопровода Q = 30 см².

По полученному значению В_пм находим U_пм из условия, что активное сопротивление катушек подмагничивания весьма мало. Тогда ЭДС обмоток подмагничивания 2Е должны полностью уравновешивать приложенное к катушкам напряжение.

(9)

где ω_пм = 100 витков – число витков обмотки подмагничивания.

К пункту 2

Для выполнения этой части работы целесообразно полностью собрать схему, показанную на рис. 13.

Для проведения данного опыта следует снять напряжение со схемы подмагничивания и не включать автомат постоянного тока. Перед началом опыта необходимо проследить наличие перемычек во всех разрывах схемы (емкостных фаз и линейных цепей присоединений). Целью опыта является исследование емкостных токов фаз генератора и отходящих линий в нормальном режиме и в режиме замыкания одной из фаз на землю, а также построение схемы распределения этих токов по сети по примеру схемы на рис. 5. В этой части работы должен быть определен ток, протекающий через окно ТНП в цепи генератора. Все токи в схеме должны быть обозначены в амперах.

Измерение токов производится путем поочередного включения в цепь амперметра через измерительный трансформатор тока.

Предупреждение. Включение и отключение прибора производится только при отключенном автомате стенда. При этом следует помнить, что в емкостях при пересборке схемы может сохраняться заряд.

К пункту 3

По условиям обеспечения селективности определяется первичный ток срабатывания защиты от ЗНЗ генератора, учитывая наличие выдержки времени t = 1,5 с.

(10)

где 3I_0Сг – утроенный ток нулевой последовательности генератора, K_отс = 2 – коэффициент отстройки, I_нб = 0,3 А – ток небаланса фильтра НП, K^|_отс = 1,3 – коэффициент отстройки, K_в = 0,93 – коэффициент возврата реле РТЗ-51.

Определяется вторичный ток срабатывания защиты

(11)

где Z_р = Z_КA 2 + Z_КA 3 = 21 Ом – сопротивление вторичной цепи ТНП, состоящее из сопротивлений реле КА 2 и КА 3; Z_эμ – эквивалентное сопротивление ветви намагничивания ТНП, определяемое на основании схемы замещения ТНП.

(12)

где Величины Е₂ и I_μ берутся из опыта снятия кривой намагничивания для сердечника ТНП, соответствующие оптимальному подмагничиванию.

Уставка реле КА 2 рассчитывается по выражению (11), принимая первичный ток срабатывания защиты от двойных замыканий I_сз2 = 10 А. Уставка реле защиты от сверхтоков КА 1 принимается I_сз1 = = 1,4 · I_{ном г} = 9,8 А, принимая I_{ном г} = 7 А.

К пункту 4

Установив расчетные уставки, убедиться в правильности действия защиты. Для этого замыкают цепь подмагничивания и устанавливают по вольтметру оптимальное напряжение подмагничивания и включают автомат питания стенда постоянным током.

Чтобы убедиться, что защита от ЗНЗ генератора не сработает при внешнем замыкании, необходимо сделать замыкание фазы на землю в точке К2 и включать последовательно Q1, Q2 и Q3.

Производится внутреннее замыкание в точке К1 при отключенных всех выключателях. Включают выключатель Q1, затем Q2 с минимальной емкостью присоединения. Добавляя емкость линии Л1 с помощью тумблеров Т1 – Т4, находят минимальную величину тока 3I_0СЛ1, при которой защита от ЗНЗ генератора срабатывает. Сравнить ток с выбранным током срабатывания защиты генератора. Чтобы установить степень повышения чувствительности защиты за счет подмагничивания ТНП, отключить цепь подмагничивания. Затем, увеличивая емкость внешней сети, определить, при каком емкостном токе нулевой последовательности внешней сети защита сработает при замыкании в токе К1.

Найти отношение