новая папка 1 / 641012
.pdf
1697
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра электрооборудования
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ № 1-3
по курсу «Автоматизация систем электроснабжения»
А.Н. ШПИГАНОВИЧ, Ю.А. ШУРЫГИН
Липецк Липецкий государственный технический университет
2017
УДК 621.31 (07)
Ш835
Рецензент – канд. техн. наук Довженко С.В.
Шпиганович, А.Н.
Ш835 Методические указания к выполнению лабораторных работ №1-3 по курсу «Автоматизация систем электроснабжения» [Текст] /А.Н. Шпиганович, Ю.А. Шурыгин. − Липецк: Издательство Липецкого государственного технического университета, 2017. − 24 с.
Рассмотрены вопросы техники безопасности и особенности выполнения
лабораторных работ «Исследование схем включения вторичных обмоток транс-
форматоров тока», «Исследование режимов работы линии электропередачи пе-
ременного тока при регулировании мощности батарей статических конденсато-
ров», «Исследование релейной защиты силового трансформатора».
Предназначены для студентов направления подготовки 13.03.02 «Элек-
троэнергетика и электротехника» очной, очно-заочной и заочной форм обуче-
ния.
Табл. 2. Ил. 8. Библиогр. : 2 назв.
© ФГБОУ ВО «Липецкий государственный технический университет», 2017
2
Техника безопасности при выполнении лабораторных работ
На первом занятии студенты проходят инструктаж по технике безопасно-
сти. По окончании инструктажа сотрудник университета и инструктируемые сту-
денты заполняют соответствующий журнал и ставят свои росписи. К выполнению лабораторной работы допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности. Перед выполнением необходимо убедиться в том, что лаборатор-
ный стенд находится в отключенном состоянии. Проверить изоляцию соедини-
тельных проводов и выполнить сбор электрической схемы исправными проводни-
ками. После проверки правильности монтажа исследуемой цепи лаборантом включить лабораторный стенд и выполнить опыт. Перед началом следующего опыта отключить питание от установки, выполнить сбор соответствующей элек-
трической схемы, перед включением вновь показать её лаборанту и только после его разрешения подать напряжение на установку. Необходимо придерживаться такой последовательности действий при выполнении всех экспериментов. При поданном напряжении не допускается выполнять присоединения или отключения соединительных проводов. Такие операции разрешается выполнять только после отключения лабораторного стенда от питающей сети. При аварийном срабатыва-
нии автомата необходимо оповестить лаборанта или преподавателя. Продолжать работу допускается только после проверки стенда.
Содержание отчетов
В отчете приводится цель работы, описание средства исследований, после-
довательность выполнения лабораторных опытов с описанием электрических схем и их параметров, формулы, необходимые для обработки и анализа результа-
тов. Результаты экспериментов представляются в виде таблиц. В конце работы подводятся итоги её выполнения. Подробные требования к правилам оформления отчета по выполнению лабораторной работы изложены в стандартах организации СТО-12-2012, СТО-13-2016.
3
Лабораторная работа № 1
Исследование схем включения вторичных обмоток трансформаторов тока
Цель работы: исследование схем соединения вторичных обмоток транс-
форматоров тока, используемых в устройствах релейной защиты и автоматики.
1.Задание
Впроцессе выполнения лабораторной работы студенты должны: − ознакомиться с элементной базой стенда НТЦ-10.000;
− для каждой схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока осуществить измерение параметров электрических режимов в номинальном ре-
жиме, а также в режимах трехфазного короткого замыкания (КЗ), двухфазного КЗ,
двухфазного КЗ на землю, однофазного КЗ на землю;
−для каждой схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока рассчитать коэффициент схемы и коэффициент чувствительности;
−выполнить анализ полученных результатов.
2. Оборудование и средства исследований
Объектом исследований являются схемы соединения вторичных обмоток
трансформаторов тока. Эксперименты проводятся на стенде НТЦ-10.000.
3.Порядок выполнения
1.Ознакомиться с элементной базой, установленной на стенде НТЦ10.000, а также схемой стенда, представленной на рис. 1.1.
2.Собрать поочерёдно все схемы, представленные на рис. 1.2 − 1.6. После проверки преподавателем собранной схемы, замкнуть тумблер SA1, амперметры РА1 − РА4 покажут токи первичных цепей, РА5 − РА8 токи вторичных цепей.
4
|
|
|
|
|
4 |
|
Нагрузка |
|
|
|
|
|
3 |
5 |
Режим работы |
||
SA1 |
|
|
|
|
||||
|
|
2 |
|
|
|
1 - номинальный |
||
|
|
|
1 |
|
|
|
2 - трехфазное КЗ |
|
|
|
|
|
|
|
3 - двухфазное КЗ |
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
SA2 |
|
4 - двухфазное КЗ |
|
|
|
|
|
|
|
на землю |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 - однофазное КЗ |
|
|
|
|
|
|
|
|
на землю |
|
А1 |
А2 |
А3 А4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
А6 |
н |
н |
н |
|
|
|
|
|
А7 |
ТА1 ТА2 ТА3 |
н |
|
н |
|
н |
|||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|||
к |
к |
к |
ТА1 |
ТА2 |
|
ТА3 |
|
|
к |
|
к |
|
к |
|
|||
|
|
|
|
|
А8 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нагрузка
Рис. 1.1. Схема лабораторного стенда
SA1
А1 |
А2 |
А3 А4 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
А5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
А6 |
н |
|
н |
н |
|
|
|
|
А7 |
ТА1 |
ТА2 ТА3 |
|
н |
н |
н |
|||
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
||||
к |
|
к |
к |
ТА1 |
|
ТА2 |
ТА3 |
|
|
|
к |
к |
к |
|
|||
|
|
|
|
|
А8 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нагрузка
Рис. 1.2. Схема соединения обмоток трансформаторов тока
в полную звезду
5
SA1
А1 |
А2 |
А3 А4 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
А5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
А6 |
|
н |
|
н |
н |
|
|
|
А7 |
|
ТА1 |
ТА2 ТА3 |
н |
н |
н |
||||
|
||||||||
|
|
|
|
|||||
к |
|
к |
к |
ТА1 |
ТА2 |
ТА3 |
|
|
|
к |
к |
к |
|
||||
|
|
|
|
А8 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
нагрузка
Рис. 1.3. Схема соединения обмоток трансформаторов тока в
треугольник
SA1
А1 |
А2 |
А3 А4 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
А5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
А6 |
н |
|
н |
н |
|
|
|
|
А7 |
ТА1 |
ТА2 ТА3 |
|
н |
н |
н |
|||
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
||||
к |
|
к |
к |
ТА1 |
|
ТА2 |
ТА3 |
|
|
|
к |
к |
к |
|
|||
|
|
|
|
|
А8 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нагрузка
Рис. 1.4. Схема соединения обмоток трансформаторов тока в неполную звезду
6
SA1
А1 |
А2 |
А3 А4 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
А5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
А6 |
|
н |
|
н |
н |
н |
н |
н |
А7 |
|
ТА1 |
ТА2 ТА3 |
|||||||
|
||||||||
ТА1 |
ТА2 |
ТА3 |
|
|||||
к |
|
к |
к |
|
||||
|
к |
к |
к |
|
||||
|
|
|
|
А8 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
нагрузка
Рис. 1.5. Схема включения трансформаторов тока на разность токов двух фаз
SA1
А1 |
А2 |
А3 А4 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
А5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
А6 |
н |
|
н |
н |
|
|
|
|
А7 |
ТА1 |
ТА2 ТА3 |
|
н |
н |
н |
|||
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
||||
к |
|
к |
к |
ТА1 |
|
ТА2 |
ТА3 |
|
|
|
к |
к |
к |
|
|||
|
|
|
|
|
А8 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нагрузка
Рис. 1.6. Схема соединения трансформаторов тока в фильтр тока
нулевой последовательности
7
Переключателем SA2 можно установить вид режима в первичной цепи. 3. Для каждой схемы, имитируя различные виды КЗ переключателем SA2,
произвести запись показаний всех приборов в табл. 1.1. Максимальный рабочий
ток Ip.max измерить при номинальном режиме (SA2-положение 1).
4. По данным показаний приборов для каждой схемы определить вели-
чину к(m)СХ соответствующего определённому виду короткого замыкания.
При выполнении защиты элементов электрических систем могут быть
использованы различные схемы соединения обмоток трансформаторов тока и токовых обмоток реле. Выбор схемы определяется её назначением (от каких видов коротких замыканий предусмотрена защита), требованием чувствитель-
ности, необходимостью экономить количество реле и трансформаторов тока.
При определении параметров защиты (тока срабатывания и чувствительности)
необходимо учитывать коэффициент схемы [1]:
к(m) I |
P |
I |
2ТТ |
, |
(1.1) |
СХ |
|
|
|
||
где Iр − ток в реле, А; I2ТТ − ток во вторичной |
обмотке трансформатора тока, А; |
||||
m – вид короткого замыкания. |
|
|
|
|
|
5. Определить чувствительность токовой защиты при различных схемах
её выполнения и различных видах коротких замыканий. Для максимальных то-
ковых защит выбор тока срабатывания реле Icp производится по формуле [1]:
Iср кЗАП Iр.max кСХ(m) 
кВ кТТ , (1.2)
где кЗАП =1,1...1,2 − коэффициент запаса, учитывающий погрешность в величи-
не тока возврата реле; кВ =0,8...0,85 − коэффициент возврата реле, учитываю-
щий его конструктивные особенности; кТТ − коэффициент трансформации трансформатора тока; Iр.max − максимальный рабочий ток, A.
8
Таблица 1.1
Показания приборов при различных режимах электрической сети
Вид коротко- |
Показания приборов и результаты расчета коэффициентов |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
го замыкания |
|
в первичных |
|
|
во вторичных цепях |
|
|
||||||
|
|
цепях |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Рис. 1.2 |
IA |
|
IB |
IC |
|
IN |
Ia |
Iв |
Ic |
In |
|
кСХ(m) |
кЧ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
трехфазное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
двухфазное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
двухфазное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на землю |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
однофазное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на землю |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.3 |
IA |
|
IB |
IC |
|
IN |
Ia |
Iв |
Ic |
In |
|
кСХ(m) |
кЧ |
трехфазное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
двухфазное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
двухфазное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на землю |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
однофазное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на землю |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.4 |
IA |
|
IB |
IC |
|
IN |
Ia |
Iв |
Ic |
In |
|
кСХ(m) |
кЧ |
трехфазное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
двухфазное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
двухфазное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на землю |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
однофазное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на землю |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.5 |
IA |
|
IB |
IC |
|
IN |
Ia |
Iв |
Ic |
In |
|
кСХ(m) |
кЧ |
трехфазное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
двухфазное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
двухфазное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на землю |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
однофазное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на землю |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.6 |
IA |
|
IB |
IC |
|
IN |
Ia |
Iв |
Ic |
In |
|
кСХ(m) |
кЧ |
трехфазное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
двухфазное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
двухфазное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на землю |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
однофазное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на землю |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
Эффективность каждой схемы определяется коэффициентом чувстви-
тельности, представляющим собой отношение тока в обмотке реле при корот-
ком замыкании к току срабатывания [1]:
кЧ Iр Iср , |
(1.3) |
где Iр − ток в обмотке реле при коротком замыкании, A.
4.Контрольные вопросы
1.Принцип действия, назначение и выбор трансформаторов тока.
2.Что характеризует коэффициент чувствительности?
3.Что характеризует коэффициент схемы?
4. Схема включения обмоток трансформаторов тока в полную звезду.
Применение и особенности.
5. Схема включения обмоток трансформаторов тока в неполную звезду.
Применение и особенности.
6. Схема включения обмоток трансформаторов тока в треугольник. Применение и особенности.
7. Схема включения обмоток трансформаторов тока на разность токов двух фаз. Применение и особенности.
8. Схема включения обмоток трансформаторов тока в фильтр тока нуле-
вой последовательности. Применение и особенности.
10