Лабораторна робота 7.

Дослідження захисту від замикань на землю у мережах 6-35 кВ

Тема: Захист однофазних коротких замикань на землю

Мета та завдання:

Вивчити принцип дії захисту від замикань на землю. Вивчити методи розрахунку та перевірки уставок захисту. Дослідити селективність та чутливість захисту від замикань на землю за різних видів ушкоджень.

Порядок виконання роботи

1.Ознайомитись із схемою лабораторного стенду , принципом дії захисту від замикань на землю, принципом дії струмових реле типу АЛ-4 (РТЗ-51) та реле типу РТ-40/0,2.

2.Виконати розрахунки параметрів спрацювання захисту від замикань (первинний та вторинний струми спрацювання, час спрацювання) відповідно до отриманого завдання.

3.Зібрати схему захисту (рис.7.2). Виконати виміри первинних струмів спрацювання та струмів повернення для значень уставок реле, що вказані на шкалі реле.

Подальші методичні рекомендації дивіться у прикріпленому файлі.

Зміст звіту У звіті необхідно навести:

1.Тип і паспортні дані випробовуваних реле.

2.Принципові схеми випробувань реле.

3.Таблиці з результатами випробувань.

4.Графічні залежності, що характеризують роботу реле.

5.Висновки за результатами випробувань (дати висновок про придатність

реле до експлуатації, порівнявши отримані результати з технічними даними реле, зазначеними в довідковій літературі).

Теоретичні відомості

У мережах з ізольованою нейтраллю (UHOM = 6 - 35 кВ) серед усіх пошкоджень найбільш частіше виникають замикання на землю однієї фази. Значення струму замикання у більшості випадків невелике і не становить загрози для обладнання. Замикання на землю приводить до зростання напруги «здорових» (непошкоджених) фаз по відношенню до землі. Але напруга між фазами не змінюється і споживачі можуть продовжувати працювати не зважаючи на наявність замикання. Значення струму у місці замикання залежить від сумарної ємності по відношенню до землі усього електрообладнання мережі, яке електричним шляхом з’єднане між собою. У разі перевищення допустимих значень струму замикання 30, 20, 10 А відповідно до мережі номінальною напругою 6, 10, 35 кВ встановлюється реактор для компенсації ємнісних струмів.

Замикання на землю супроводжуються появою струму та напруги нульової послідовності. Автоматичний аналіз зміни значень цих параметрів у багатьох випадках використовують для виявлення появи замикань на землю і визначення місця де вони виникли. Майже на всіх електричних станціях і підстанціях використовується загальна сигналізація замикань на землю та індивідуальні захисти окремих приєднань електричної схеми. Загальна не дає можливості визначати місце замикання, а індивідуальна є селективною, тобто завдяки встановленню на окремих приєднаннях вона спрацьовує тільки у разі замикання на цьому приєднанні.

Вимірювання напруги нульової послідовності виконується за допомогою фільтра. Найбільш розповсюджений фільтр виконується шляхом з’єднання трьох обмоток напруги відповідно трьох фаз у схему «розімкненого трикутника». Як правило, для цього виготовляються спеціальні вимірювальні трансформатори напруги типу НТМИ, у конструкції яких є такий фільтр – розімкнений трикутник. Ці трансформатори призначені не тільки для вимірювання напруг фаз, а й для вимірювання напруги нульової послідовності, яка використовується для контролю якості ізоляції. При цьому мається на увазі, що погіршення стану ізоляції супроводжується зниженням значення її опору, а тому й відповідним зростанням напруги нульової послідовності. Граничне погіршення ізоляції – металеве замикання на землю.

Напруга нульової послідовності з’являється на затискачах ”розімкненого трикутника” у разі виникнення замикання на землю у будь-якій точці мережі, елементи якої з’єднані між собою електричним шляхом. Тому така схема використовується для загальної сигналізації про виникнення замикання (без визначення місця замикання). З метою визначення пошкодженого елемента, на кожному з них встановлюється індивідуальний захист від замикань на землю.

Контрольні питання

1. Чому захист на реле АЛ-4 має вище чутливість ніж на реле типу РТ40/0,2?

Загальна чутливість реле визначається його конструкцією, типом датчика, іншими технічними характеристиками та призначенням. У вашому запитанні розглядаються два різних типи реле - АЛ-4 і РТ-40/0,2.

1.Реле типу АЛ-4:

•Характеристики:

•Може бути спроектоване з використанням чутливого елемента, наприклад, на основі теплового датчика або іншого механізму виявлення струму.

•Зазвичай має вищу чутливість, оскільки може бути налаштоване для реагування на менші струми чи потужності.

2.Реле типу РТ-40/0,2:

•Характеристики:

•Зазвичай використовується для більших потужностей або струмів.

•Може мати меншу чутливість, оскільки призначено для захисту від більших перевантажень.

Чутливість реле може бути налаштована залежно від конкретних потреб і вимог системи. Вибір конкретного типу реле залежить від характеристик електричного обладнання, яке ви плануєте захищати.

Узгодження між чутливістю реле і вимогами захисту є ключовим аспектом вибору захисту. Якщо потрібно реагувати на менші струми або потужності, то реле з вищою чутливістю, наприклад, типу АЛ-4, може бути більш підходящим. Однак важливо враховувати всі аспекти системи та забезпечити, щоб обране реле відповідало конкретним потребам захисту вашого об'єкта.

2. Призначення зворотного проводу у захисті.

Зворотний провід, часто використовується в системах захисту та автоматики, виконує важливі функції для забезпечення надійності та правильності роботи системи. Основні призначення зворотного проводу у захисті можуть включати:

1.Захист від самозапуску:

•Зворотний провід може використовуватися для уникнення ненавмисного самозапуску системи в разі виникнення несправностей або відновлення живлення після відключення.

2.Запобігання неправильному пуску:

•Деякі системи потребують правильного порядку пуску. Зворотний провід може контролювати послідовність дій або виявляти неправильні конфігурації для запобігання неправильному пуску.

3.Виявлення втрати фази:

•Зворотний провід може служити для виявлення втрати однієї або декількох фаз в системі. Це особливо важливо в трифазних системах для запобігання пошкоджень обладнання та забезпечення безпеки.

4.Реалізація блокування або заборони:

•Зворотний провід може використовуватися для визначення відповідності робочих умов та блокування або заборони деяких операцій чи процесів.

5.Виявлення збоїв або несправностей:

•Зворотний провід може включати систему виявлення збоїв, яка допомагає оперативному персоналу вчасно виявляти та виправляти проблеми в роботі системи.

6.Управління аварійною зупинкою:

•В разі виявлення небезпечних ситуацій або аварій зворотний провід може взаємодіяти з системою аварійної зупинки для негайного відключення устаткування чи системи.

7.Забезпечення стійкості мережі:

•Зворотний провід може бути використаний для встановлення стійкості мережі та попередження небажаних ефектів, таких як осциляції чи перетворення.

Застосування зворотного проводу в системах захисту гарантує більшу надійність, ефективність та безпеку роботи об'єкта в електричних мережах та інших сферах, де важлива координація та контроль робочих параметрів.

3. Які переваги має кабельний трансформатор струму перед фільтром з трьох фазних трансформаторів струму.

Кабельні трансформатори струму та трьохфазні трансформатори струму мають різні застосування та переваги, і вибір між ними залежить від конкретних вимог та умов застосування. Розглянемо деякі переваги кабельних трансформаторів струму:

1.Компактність і простота монтажу:

•Кабельні трансформатори струму можуть бути розташовані безпосередньо в кабельних лініях, що забезпечує компактність системи та спрощує процес монтажу. У порівнянні з трьохфазними трансформаторами струму, які можуть вимагати великої площі та структурного простору, це може бути важливим фактором в обмежених умовах.

2.Менше втрат на подачу:

•Кабельні трансформатори струму можуть зменшити втрати електроенергії, оскільки вони розташовані ближче до місця вимірювань струму, у порівнянні з трьохфазними трансформаторами, розташованими далеко від місця вимірювань.

3.Зниження електромагнітного впливу:

•Кабельні трансформатори струму можуть зменшити електромагнітний вплив на навколишнє середовище, оскільки вони розташовані поблизу кабелів та не вимагають довгих ліній вимірювань струму.