TECHNIKUM ENERGETYCZNE |
PRACOWNIA ELEKTRYCZNA |
1995/1996 |
||
Andrzej Mocior |
Sprawozdanie z ćwiczenia nr 4 |
5cTE |
grupa 3 |
|
Temat ćwiczenia: BADANIE UKŁADÓW ZABEZPIECZENIA LINII WYSOKIEGO NAPIĘCIA |
96.02.15 |
ocena: |
||
1. Wiadomości wstępne.
Przeciążenie jest to zjawisko występujące przy napięciu znamionowym, a objawiające się wzrostem prądu ponad wartość znamionową.
Przeciążenie może być długotrwałe lub krótkotrwałe. Do zabezpieczania linii przed skutkami przeciążeń stosuje się układy zabezpieczeń nadprądowych zwłocznych.
Zwarcie to zjawisko wzrostu wartości prądu przy jednoczesnym obniżeniu napięcia do zera. Zwarcie może mieć charakter przemijający lub trwały. Zwarcie krótkotrwałe najczęściej nie powoduje uszkodzeń obwodu, dlatego linia może być po pewnym czasie poddana próbie ponownego załączenia (realizują to układy SPZ).
Zanik napięcia to obniżenie się wartości napięcia do zera. Powoduje również zanik prądu pobieranego z sieci.
2. Model do badania zabezpieczeń linii wysokiego napięcia WN.
Model składa się z kilku różnych przekaźników zamontowanych na tablicy bakielitowej. Istnieje możliwość połączenia tych przekaźników w następujące konfiguracje:
zabezpieczenie
- nadprądowe bezzwłoczne;
- nadprądowe zwłoczne;
- nadpradowe zwłoczne z blokadą podnapięciową;
- prądowo-zwarciowe z blokada napięciową;
- ziemnozwarciowe;
- kierunkowe;
Zabezpieczenia sprawdzamy dla następujących zakłóceń:
- przeciążenie
- zwarcie międzyfazowe
- zwarcie doziemne
- zanik napięcia.
reakcja zabezpieczenia na zakłócenie może objawiać się:
- sygnalizowaniem wystąpienia zakłócenia
- wyłączeniem linii z sygnalizacją optyczną i akustyczną wyłączenia
- z brakiem reakcji na zakłócenia
SCHEMATY UKŁADÓW NA OSOBNYCH KARTKACH
3. Sprawdzenie działania zabezpieczenia nadprądowo- zwłocznego.
tabela pomiarów:
STAN NORMALNY |
|||||
|
U |
I1 |
I2 |
I3 |
|
Lp. |
V |
A |
A |
A |
|
1 |
110 |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
|
STAN PRZECIĄŻENIA |
|||||
1. |
110 |
4 |
4 |
4 |
|
STAN ZWARCIA |
|||||
1 |
50 |
4,2 |
4,2 |
4,2 |
|
Przy nastawieniu RIz na I=4A t=10s w stanie pracy normalnej w układzie nic się nie dzieje. Zabezpieczenie nie reaguje.
W stanie przeciążenia zabezpieczenie zadziałało już przy prądzie nastawienia tj. 4A. Układ został wyłączony i włączona sygnalizacja akustyczna.
W stanie zwarcia, kiedy napięcie zostało zmniejszone do 50V, układ zadziałał także przy prądzie 4A, ale po zamknięciu łącznika Wz. Łącznik ten przyłączył do obwodu prądowego małą rezystancję (3W). Spowodowało to zwiększenie prądu do około 17A.
Łączny prąd w obwodzie zwartych faz wyniósł 17A + 4,2A = 21,2A. za pośrednictwem przekładników prądowych wysterowany został przekaźnik nadprądowy bezzwłoczny, a przez niego przekaźnik nadprądowy zwłoczny RIz .
Zadziałanie przekaźnika RIz powoduje przerwanie obwodu sterowania czyli wyłączenie modelowej linii.
4. Zabezpieczenie prądowo-zwarciowe z blokada napięciową.
tabela pomiarów:
STAN NORMALNY |
|||||
|
U |
I1 |
I2 |
I3 |
|
Lp. |
V |
A |
A |
A |
|
1 |
110 |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
|
STAN PRZECIĄŻENIA |
|||||
1. |
110 |
4 |
4 |
4 |
|
STAN ZWARCIA |
|||||
1 |
50 |
4,5 |
4,5 |
4,5 |
|
Przy nastawieniu RIz na wartości jak w poprzednim punkcie w stanie „normalnym” układ nie reaguje na płynący prąd.
Przy stanie przeciążenia blokada napięciowa nie zadziałała - zabezpieczenie wyłączyło linię, ale istniała możliwość jej ponownego włączenia.
Przy stanie zwarcia styki kolejnego w obwodzie po RIz przekaźnika zablokowały możliwość ponownego włączenia linii. Zjawisko to nosi właśnie nazwę blokady napięciowej.
Stosuje ją się wówczas, jeżeli istnieje podejrzenie, że przyczyną zwarcia mógł być np. człowiek - na danym odcinku trwają prace remontowe. Wówczas po nastąpieniu zwarcia linia nie może być ponownie załączona.
5. Zabezpieczenie ziemnozwarciowe.
Tabela pomiarów:
STAN NORMALNY |
|||||
|
U |
I1 |
I2 |
I3 |
|
Lp. |
V |
A |
A |
A |
|
1 |
110 |
4 |
4 |
4 |
|
STAN ZWARCIA DOZIEMNEGO |
|||||
1 |
50 |
4,5 |
4,5 |
4,5 |
|
Po nastawieniu przekaźników na wartości znamionowe - modelowe (4A, 10s) włączamy układ przyciskiem Pz i obciążamy znamionowo. Zabezpieczenie nie powinno zadziałać.
W obwodzie prądowym z przekładników został utworzony układ zabezpieczenia różnicowego. Jeżeli wszystkie prądy mają jednakową wartość, to wówczas układ nie zadziała, nawet jeżeli będzie płynął prąd zwarciowy między fazowy.
Dopiero w momencie pojawienia się prądu doziemnego, zasymulowanego zamknięciem łącznika mającego w obwodzie rezystor 3W, w obwodzie przekaźnika nadprądowego popłynie prąd ponadznamionowy i spowoduje jego zadziałanie.
Następnym elementem pobudzonym będzie przekaźnik czasowy (ustawiony na 10s).
Po 10s jeżeli zwarcie nie przeminie zostanie pobudzony przekaźnik sterowania i wyłączony obwód prądowy oraz włączona sygnalizacja wizualno-akustyczna.
Układ stosowany jest wówczas, jeżeli istnieje możliwość powstania zwarcia doziemnego - np. urwanie linii WN lub upadek słupa.
6. Zabezpieczenie kierunkowe linii WN.
|
U |
I1 |
I2 |
I3 |
|
Lp. |
V |
A |
A |
A |
|
STAN ZWARCIA |
|||||
1 |
50 |
4,5 |
4,5 |
4,5 |
|
Zasada działania.
Po włączeniu układu prąd płynie w obwodzie autotransformator-przekładnik prądowy-rezystor wodny.
Zastosowany został przekładnik prądowy tylko w jednej fazie oraz przekładnik napięciowy po stronie pierwotnej 3-fazowy, a po stronie wtórnej 2-fazowy.
Istota działania układu polega na rozpoznawaniu relatywnego kierunku przepływu energii w obwodzie.
W czasie normalnej pracy układu przekaźnik kątowy sygnalizuje ten stan wysterowaniem stycznika mającego w obwodzie żarówkę Ż6. Oznacza to, że kierunek przepływu energii jest z dołu do góry.
W momencie kiedy zamienione zostaną strony zasilania, przyciągnięta zostanie kotwica styku kierunkowego w druga stronę i spowoduje wyłączenie układu i zadziałanie sygnalizacji akustyczno-świetlnej.
W praktyce taki układ może być zastosowany przy zasilaniu linii z obu stron. Jeżeli energia przepływa w niewłaściwą stronę, to wówczas układ wyłącza tę stronę linii.
7. Zabezpieczenie linii nadprądowe zwłoczne z blokada podnapięciową.
STAN NORMALNY |
|||||
|
U |
I1 |
I2 |
I3 |
|
Lp. |
V |
A |
A |
A |
|
1 |
110 |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
|
STAN PRZECIĄŻENIA |
|||||
1. |
110 |
4 |
4 |
4 |
|
STAN ZWARCIA |
|||||
1 |
50 |
4,2 |
4,2 |
4,2 |
|
Zasada działania.
Istotą działania zabezpieczenia prądowo-zwarciowego z blokada napięciową jest uniemożliwienie ponownego załączenia linii w przypadku zwarcia.
Jeżeli nastąpiło przeciążenie ( w modelu łącznik Wz był otwarty) to wówczas zadziała przekaźnik nadprądowy bezzwłoczny i przekaźnik nadprądowy zwłoczny reagujący na relatywnie niewielką wartość prądu (na prąd przeciążeniowy). Spowoduje on pobudzenie układu zwłoki czasowej (przekaźnik czasowy) i wyłączenie układu (przez przekaźnik pomocniczy) oraz włączenie sygnalizacji akustyczno-wizualnej. Po skasowaniu zaistniałego zakłócenia łącznikiem Pw1 linię można załączyć ponownie.
W przypadku powstania zwarcia na linii, tj. w przypadku modelowym zamknięcia łącznika Wz popłynie dużo większy prąd w obwodzie. Spowoduje on pobudzenie przekaźnika nadprądowego zwarciowego RIz o charakterystyce prądowo zależnej i zamknięcie styków przekaźnika pomocniczego. Zamknięcie styków przekaźnika pomocniczego nie dopuści do ponownego załączenia układu nawet po próbie skasowania sygnalizacji (układ musi zostać wyłączony). Sygnalizacji nie da się wyłączyć przyciskiem Pw1, a tym samym po wyłączeniu zwarcia linia nie zostanie ponownie załączona.
WNIOSKI
Zabezpieczenia nadprądowe-zwłoczne stosuje się jako podstawowe zabezpieczenia we wszystkich liniach zasilających.
Cechuje te zabezpieczenia duża pewność zadziałania w przypadku wystąpienia takich zakłóceń jak zwarcie czy przeciążenie. Zastosowany w obwodzie przekaźnik RIz o charakterystyce prądowo-zależnej gwarantuje szybsze wyłączenie układu w przypadku popłynięcia prądu o znacznej wartości.
Zabezpieczenie ziemnozwarciowe stosuje się wówczas jeżeli zachodzi możliwość powstania zwarć doziemnych. Zabezpieczenie to opiera się w swoim działaniu o przekładnik Farantiego- czyli jest to przekaźnik różnicowy. W przypadku, gdy `wypadkowa prądów fazowych w obwodzie jest różna od zera, to wówczas linia jest ze zwłoką czasową wyłączana. Oczywiście zakłada się pewne wartości prądów upływu (w liniach napowietrznych wartością charakterystyczną jest tzw. ulot, czyli przepływ prądu przez wilgotne powietrze do ziemi). Dlatego układy takie muszą być rozsądnie nastawiane.
Zabezpieczenia linii wykorzystujące blokadę kierunkową stosowane są zazwyczaj w przypadku zasilania linii obustronnego. Wówczas jeżeli przepływ energii będzie w niewłaściwym kierunku, to linia zostanie wyłączona.
Zabezpieczenia prądowo-zwarciowe z blokada napięciową powinny być stosowane wszędzie tam, gdzie zachodzi podejrzenie, że przyczyną zwarcia mógł być człowiek (np. na określonym odcinku linii pracują ludzie i mogli zostawić zarzutkę).
Wówczas linia po powstaniu zwarcia nie zostanie załączona przez układy automatyki (SPZ).