Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электроснабжение металлургических предприятий релейная защита силового электрооборудования. Учебное пособие
.pdf
2. ИСПЫТАНИЕ РЕЛЕ НАПРЯЖЕНИЯ.
МАКСИМАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА
ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С ПУСКОМ
ПО НАПРЯЖЕНИЮ
2.1. Общие сведения и принцип действия реле
напряжения
Реленапряженияиспользуетсявкачествепусковыхорганов множествазащит,например, в защитахотопасногоповышения или понижения напряжения, а также в качестве органов блокировки действия защит, например, максимальная токовая защита с пуском по
напряжению, где реле напряженияблокирует действие защиты при
пускедвигательнойнагрузки.Крометого,реленапряженияможетиспользоватьсявсхемахконтроляисправностицепейнапряженияит.п.
Основнымихарактеристикамиреленапряженияявляются:
– напряжение срабатывания реле Uc(уставкапонапряжению),
задаетсяспомощьюнаборадискретныхпереключателейналицевой
панели реле и определяетзначениенапряжения,подведенногок обмоткереле,прикоторойпроисходитпереключениесостояниявыходныхконтактовреле;
– напряжение возврата реле Uв, зависит отзаданной налице-
вой панели реле уставки по напряжению иотличается от негоприблизительнона 5 %для полупроводниковыхили 15 %для электромагнитныхрелевбольшуюилименьшуюсторонув зависимостиот
типа реле: реле максимальногонапряжения или реле минимального
напряжения. Для реле напряжения максимального типа напряжение
срабатывания всегда больше напряжения возврата (для реле минимальноготипанаоборот).Это обеспечиваетустойчивуюработуреле
при срабатыванииреле напряжения в случае, когда к обмотке реле
приложенонапряжение,близкоепо величине к заданному напряжениюсрабатывания;
– коэффициент возврата K
пряжениявозвратарелекнапряжениюсрабатыванияреле, иопределяетзонунечувствительностиреле,обеспечивающуюгарантированноеотсутствиедребезгавыходныхконтактовреле.
В рамках курса исследуется широко распространенное статическоереленапряженияРСН16(рис.2.1).
, вычисляется как отношение на-
воз
21
Рис.2.1.ВнешнийвидстатическогореленапряженияРСН16
Реле состоитиз следующихчастей: воспринимающей(промежу-
точныйтрансформаторTVl),преобразующей(выпрямительныймост
VI, выход которого подключенк резисторуR1), сравнивающей (пороговый элемент на операционном усилителе, интегрирующая RCцепьитриггерШмидта)иисполнительной(промежуточноерелеК1,
включенноевцепьколлекторатранзистораVТl)(рис.2.2).
Положение переключателей уставок SB1–SB4 на схемах соответствуетминимальной уставкепо напряжениюсрабатывания реле.
Числанадпереключателямисоответствуютчисламнашкалеуставок
реле.Взаимодействиеэлементовсхемыстатическихреленапряжения
аналогично взаимодействию элементов токовых реле. В настоящем
разделеприводятсяособенностисхемреленапряжения.Регулированиеуставокреленапряжениятакжепроизводитсядискретноступенямипо0,1 отминимальной уставки диапазона. Значениенапряжения
срабатывания на соответствующей уставке определяется по выражениюU = U
(1+ N), гдеU
min
– минимальная уставкадиапазона,
min
выбраннаяпотехническимданным, N–суммачисел нашкалеуставок(0,1;0,2;0,4;0,8),околокоторыхшлицыпереключателейуставок
SB1–SB4установленыгоризонтально.
РелесерийРСН 14,РСН16работаютнапостоянномнапряжении
оперативноготока.Диод VD8 предназначендлязащиты схемы реле
отошибочноговключениянапряженияобратнойполярности.
22
Рис.2.2.ПринципиальнаясхемареленапряженияРСН16
2.2. Максимальная токовая защита
с пуском по напряжению
Максимальная токовая защита с пуском по напряжению – одна
изразновидностей максимальныхтоковыхзащит снезависимойвыдержкойвремени.Основное отличиеэтойзащиты – наличие пусковых органов минимального напряжения. Для срабатывания защиты
необходимо выполнение двух факторов: ток фаз защищаемого объекта должен превышать ток срабатывания защиты и снижение напряжениянашинахподстанциидолжнобытьниже,чемуставкасрабатывания защиты по напряжению. Для повышения коэффициента
чувствительности защиты применяют пусковыеорганынапряжения,
таккаквэтомслучаеприрасчететокасрабатываниязащитынебудет
учитыватьсякоэффициентзапускадвигательнойнагрузки.
Применение пуска по напряжению позволяет при выборе тока
срабатывания защиты принять коэффициент срабатывания защиты
К
= 1, так как отстройка от перегрузочных режимов обеспечива-
сзп
етсяпусковыморганомнапряжения.Исключениесоставляютмаксимальныетоковыезащитытрансформаторов35и110кВ с нагрузкой,
состоящейизэлектродвигателей6 (10) кВ.Дляобеспечениябездействиязащитытакихтрансформаторовпри близкихдвухфазныхКЗ в
питающейсетитоксрабатываниямаксимальнойзащитынужно приниматьнеменее 2I
ниятока,потребляемогодвигателямиприснижениинапряжения,вызванномэтимдвухфазнымКЗ.
,чтобыотстроиться от возможногоувеличе-
ном.тр
23
Типовой(комбинированный)пусковойорганнапряжения(вольтметровойблокировки)(рис.2.3,а)состоитизфильтра-реле2напряжения
обратнойпоследовательноститипаРНФ-1Миминимальногореле напряжения1,включенногонаодноиз междуфазныхнапряженийчерез
размыкающийконтактфильтра-реле.Всхеме(см.рис.2.3,а)уреле1
использованразмыкающийконтакт,так как защитавыполненана постоянномоперативномтоке. Для схемзащиты на переменном оперативномтокеуреле1используетсязамыкающийконтакт.
2
1 1 1
1V
2
а б
Рис.2.3.Пусковыеорганынапряжениямаксимальныхтоковыхзащит
трансформаторов:а–комбинированныйпусковойорган;б–пусковой
V<
органстремяминимальнымиреленапряжения
V< V< V<
Напряжение срабатывания фильтра-реле 2 обратной последовательности типа РНФ-1М выбирается из условия обеспечения отстройкиотнапряжениянебалансафильтравнормальномрежиме:
U
гдеU
2cз
иU
=0,06U
2сз
–междуфазныенапряжения.
ном
ном
,
Напряжениесрабатыванияминимальногореленапряжения1определяетсяисходяизусловияобеспечениявозврата реле после отключениявнешнегоКЗ:
U
гдеU
=U
сз
— минимальноеостаточное напряжение в местеустановки
min
min
/(kнkв),
трансформаторанапряжения, от которого питаетсяреле, внача-
24
лесамозапускадвигателейнагрузкипослеотключениявнешнего
КЗ;коэффициентнадежностиkн=1,1–1,2;коэффициентвозврата
релеk
Напряжение U
ма самозапуска. Обычно Ucз = (0,5…0,65)U
плуатацииимеютместослучаи,когдаUcз=(0,4…0,5)U
воз
=1,2.
определяют при приближенном расчете режи-
min
, но в практике экс-
ном
.Нотакое
ном
снижение чувствительности должно использоваться только при необходимости(длясогласованияпочувствительностиспредыдущими
защитами), таккак при этомухудшаются условия согласования для
защитпоследующих (питающих) элементов:максимальныхтоковых
идистанционных(вособенностисненаправленнымирелесопротивления).Нерекомендуетсявыбиратьуставкуниже0,4U
,таккакза-
ном
щитаможетотказатьприКЗназащищаемыхшинахчерезпереходное
сопротивление.Питаниепусковыхорганов напряжениязащитпонижающих трансформаторов осуществляется от трансформаторов напряжения,установленныхнасторонахсреднегои низшего напряжений.Приэтом,чувствительностьреле1и2 привыбранныхуставках
сбольшимзапасомобеспечиваетсяпривсехвидахКЗнашинахсоответственно среднего инизшего напряжений. Коэффициент чувствительностиkчVприКЗвзонерезервированиядляреле2:
k
гдеU
=U2/U
чV2
– междуфазное напряжение обратной последовательности в
2
2сз
,
месте установкитрансформаторанапряжения,откоторогопитается фильтр-реле при металлическом КЗ междудвумяфазами в
расчетной точке в режиме, при котором указанное напряжение
имеетнаименьшеезначение;
U
–напряжениесрабатывания.
2cз
Для минимальногореле напряжения1 (рис. 2.3, а) коэффициент
чувствительности:
k
гдеU
=Uсзkв/U
чV
– междуфазное напряжение в местеустановки трансформа-
ост
ост
,
торанапряжения,от которогопитаютсярелеприметаллическом
трехфазномКЗ в расчетной точке, если напряжение имеет наибольшеезначение;kв>1–коэффициентвозвратареле(вмомент
возникновения трехфазного КЗ кратковременно появляется напряжение обратной последовательности, срабатывает реле 2 и
25
тогдареле1работает«навозврате»).Длярезервныхзащиттребуетсяk
≥1,2.Длядругоговариантавыполненияпусковогооргана
ч
(рис.2.3,б)коэффициентвозвратанеучитывается:
=Uсз/U
k
чV
ост
.
В результатесравнения вариантов пусковых органов (рис. 2.3, аи
б)получаем,чтотиповой пусковойорганобеспечиваетбольшуючувствительность защиты при симметричныхКЗ,ещебольшуючувствительность при несимметричных КЗ, также к достоинствам можно
отнести меньшее числореле. Недостаткомсхемы(см. рис. 2.3,а) является возможность срабатывания при кратковременном появлении
несимметрии напряжения, например при включении выключателя от
схемыАВР.Чтобыустранитьэтотнедостаток,работазащиты поцепи
ускоренияпослеАВРдолжнапроисходитьсвременем0,5силибольше. Применение комбинированного пускового органа напряжения не
освобождает от необходимости согласования по току максимальных
защиттрансформатораизащит отходящихлиний, неимеющихпуска
понапряжению,таккакпринесимметричныхКЗвпитаемойсетикомбинированныйпусковойорганиз-за своей высокой чувствительности
понапряжениюобратнойпоследовательностиимеет,какправило,значительно большую зонудействия, чем максимальные(и дистанционные)защиты отходящихлиний. В то жевремяменьшая чувствительностьпусковогоорганаизтрехреленапряжения(см.рис.2.3,б)может
бытьпринеобходимостииспользованадлясовместного–потокуипо
напряжению– согласованиячувствительности максимальной токовой
защиты трансформатора с предыдущими максимальными токовыми
защитамисильнонагруженныхлиний,с которымисогласованиелишь
по току невозможно. Пусковой орган из трех реле напряжения (см.
рис.2.3,б)позволяетвесьмапростообеспечитьсогласованиечувствительности(понапряжению)максимальнойтоковойзащитытрансформаторас предыдущими дистанционными защитами. Согласование по
напряжениюдостаточно,посколькуприбездействиипусковогооргана
напряжениямаксимальнаятоковаязащитавцеломнесрабатывает.СогласованиепонапряжениюможетвыполнятьсяприметаллическомКЗ.
Поусловию согласованияприметаллическомтрехфазномКЗ в конце
зоныдействияпредыдущейдистанционнойзащитылиниидолженбездействоватьпусковойорган минимальногонапряженияпоследующей
максимальнойтоковойзащитытрансформатора.
Вмаксимальномрежимепитающейсистемызонадействияоргана
минимальногонапряжениясократится,азонадействия предыдущей
26
дистанционной защиты останется неизменной, т.е.условия согласованияулучшатся.
2.3. Испытание реле напряжения
Изучить принцип действия статического реле напряжения, выполненного на полупроводниковой элементной базе, изучить его конструктивное выполнение, изучить основные принципы настройки
реле и методику проведения испытаний, экспериментально снять основные характеристики реле напряжения (KV).
ИсследованиереленапряженияпроводитсяналабораторномстендесиспользованиемПО«Релейнаязащита».
Соберитенаучебномстендесхемуиспытанияреленапряжения,показанную на рис.2.4. Для этогоподайтенапряжение с источника напряженияU1модуляввода-выводанаобмоткуреленапряжения(клеммы12и16,т.е.первыйдиапазонуставокреленапряжения).Выходные
контактыреле(клеммы6и8)должныподаватьоперативныйтокмодуляоперативноготоканадискретныйвходК1модуляввода-вывода.
Рис.2.4.Схемаиспытанияреленапряжения
27
На персональном компьютере загрузите программный комплекс
«Релейнаязащита» (Пуск – Программы–Лабораторныйкомплекс–
Релейная защита). Из предложенного меню выберите «Испытание
реле напряжения».На экране появится окно программы испытания
реле,показанноенарис.2.5.
Рис.2.5.Программаиспытанияреленапряжения
На лицевой панели реле установите заданную преподавателем
уставку срабатывания реле напряжения. Установите максимальное
напряжение на выходеисточника напряжения (регулятор «Управление источником напряжения» установите в крайнее правое положение), приэтом выходной контакт реле должен переключиться в состояние«разомкнут».Плавнопонижайтенапряжение,подведенноек
обмоткереле (регулятор «Управление источникомнапряжения»),до
момента срабатывания реле и одновременно следите за состоянием
выходныхконтактовреле в окне «Состояниереле напряжения:Контакт». При срабатывании реле зеленый прямоугольник станет красным,анадписьнанемизменитсяс«разомкнут»на«замкнут».
Нажмите на кнопку «Запомнить как напр. Uср.». Плавно повышайтенапряжениев обмоткереле (регулятор«Управлениеисточникомнапряжения»)домоментавозвратарелеиодновременноследите
засостояниемвыходныхконтактоврелевокне«Состояниерелетока:
Контакт».Привозвратерелекрасныйпрямоугольникстанетзеленым,
28
а надпись на нем изменится с «замкнут» на «разомкнут».Обратите
внимание на наличие или отсутствие дребезга контактов реле. Нажмитенакнопку«Запомнитькакнапр.U
.».Коэффициентвозврата
воз
релерассчитаетсяавтоматически.
Повторитеиспытанияеще2разавцеляхболееточногоопределениязначенийнапряжениясрабатыванияинапряжениявозвратареле.
Повторитеиспытания для трех других уставок реле (заданных преподавателем). Результаты испытаний сохраните в файле Excel, нажавнакнопку«Сохранитьвфайл…»,ипредставитьвотчетеввиде
табл. 2.1. Повторите исследования, подав напряжениенареле через
клеммы14и16 (т.е.привторомдиапазонеуставокреленапряжения).
Результатыпредставьтевтойжетаблице.
Таблица 2.1
Испытание реле напряжения в ручном и автоматическом режиме
Уставканареле,В
Диапазонуставокреле 1 2 1 2 1 2 1 2
НапряжениесрабатыванияU
1
2
3
Среднеезначение
НапряжениевозвратаU
1
2
3
Среднеезначение
КоэффициентвозвратаK
1
2
3
Среднеезначение
Примечание.Цифры1,2,3–номераопытов.
воз
воз
,А:
:
,А:
cр
Переключитепрограмму испытания реле напряжениявавтоматическийрежим.Дляэтогоустановитепереключатель«Испытаниереле
напряжения»в позицию«в автоматическомрежиме».Очиститепротоколиспытанийкнопкой«Очиститьпротоколиспытаний».
Задайте по согласованию с преподавателем исходныепараметры
автоматического режима: минимальное напряжение, максимальное
напряжение,шаг изменениянапряжения и время проведения экспе-
29
римента,атакжеколичествоопытов(«Повторить:...раз.»).Нажмите
кнопку«Напр.срабатыванияивозврата».Позавершениииспытаний
сохранитерезультатыкнопкой«Сохранитьвфайл...».Нажмитекнопку«Очиститьпротоколиспытаний».
Повторите пункты исследования для всех других уставок реле,
указанных в табл. 2.1, а также для второго диапазона уставокреле.
Занеситеполученныеданныевтабл.2.1.Сравнитеусредненныезначения характеристик реле, полученных в ручном и автоматическом
режиме.Сделайтесоответствующиевыводы.
2.4. Максимальная токовая защита линии
электропередачи с пуском по напряжению
Изучить принцип действия и схемотехнику максимальной токовой защиты с пуском по напряжению, изучить методы расчета
уставок, провести испытания защиты при различных видах повреждений, экспериментально подтвердить целесообразность применения пусковых органов напряжения для обеспечения селективности
действия защиты и повышения коэффициента чувствительности
защиты при наличии мощной двигательной нагрузки.
Соберитесхемуиспытаниязащиты,показаннуюнарис.2.6.Вкачестве источников тока вторичных обмоток измерительных трансформаторовтокафазА, В и Сиспользуйтевыходытока11,12 и13
модуляввода-вывода.Вкачествевторичныхобмотокизмерительного
трансформаторанапряженияиспользуйтевыходынапряженияUl,U2
иU3 модуляввода-вывода.В качествеисточникаоперативноготока
(клеммы«+»и «–») используйтеклеммы модуляоперативноготока.
Промежуточныереле KL1,KL2 и указательное реле KH1находятся
вмодуле«Дополнительныереле».ВкачествеобмоткиэлектромагнитаотключенияиспользуйтедискретныйвходК1модуляввода-вывода.ДискретныйвыходS1 модуляввода-выводавыступаетвкачестве
блок-контактавыключателя.
На персональном компьютере загрузите программный комплекс
«Релейнаязащита» (Пуск – Программы–Лабораторныйкомплекс–
Релейнаязащита).Изпредложенногоменювыберитеработу«Максимальнаятоковаязащиталинииэлектропередачиспускомпонапряжению». На экранепоявится окно программы,показанное на рис. 2.7.
Программапредставляетсобоймодельлинииэлектропередачсодностороннимпитаниемвсетисизолированнойнейтралью,питающую
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]