POLITECHNIKA RZESZOWSKA

im. Ignacego Łukasiewicza

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

ZAKŁAD ENERGOELEKTRONIKI I ELEKTROENERGETYKI

STANOWISKO LABORATORYJNE

DO BADANIA ZABEZPIECZEŃ

NADPRĄDOWO-ZWŁOCZNYCH OD ZWARĆ MIĘDZYFAZOWYCH W LINIACH SN

PRACA DYPLOMOWA MAGISTERSKA

Opracowali:	Konsultował:
inż. Mariusz Śliwiński inż. Leszek Zima	dr inż. Stanisław Wyderka

RZESZÓW 1999

Dziękujemy naszemu promotorowi Panu dr inż. Stanisławowi Wyderce za okazaną nam pomoc i cenne uwagi podczas pisania niniejszej pracy dyplomowej.

SPIS TREŚCI

WSTĘP

WSTĘP

Wraz z rozwojem urządzeń wytwórczych, przemysłowych i rozdzielczych wzrastają wymagania dotyczące niezawodnej ich pracy. Dla spełnienia tych wymagań konieczne było powstanie i rozwoju osobnej gałęzi elektroenergetyki, a mianowicie elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej, obejmującej technikę zabezpieczeń przekaźnikowych oraz elektroenergetyczną automatykę łączeniową. Technika zabezpieczeń przekaźnikowych zajmuje się zagadnieniami związanymi z konstrukcją i działaniem urządzeń zabezpieczających generatory, transformatory, sieci, silniki i inne elementy układu elektroenergetycznego od zakłóceń oraz od skutków zakłóceń mogących występować zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz tych elementów.

Urządzenia zabezpieczeniowe, zwane potocznie zabezpieczeniami, reagują na zmiany wartości określonej wielkościami fizycznej, zazwyczaj elektrycznej (np. na prąd, napięcie, impedancja, temperatura), uzależnionej od stanu zabezpieczanego urządzenia elektroenergetycznego lub od stopnia grożącego mu niebezpieczeństwa i w razie potrzeby spełniają jedną z następujących czynności:

• wyłączenie spod napięcia elementu uszkodzonego lub zagrożonego;

• sygnalizację nienormalnego stanu pracy zabezpieczanego elementu.

Elektroenergetyczna automatyka łączeniowa zajmuje się zagadnieniami związanymi z konstrukcją i działaniem urządzeń, dokonujących samoczynnie przełączenia w układzie elektroenergetycznym, w celu likwidacji zakłóceń przemijających lub ograniczenie do minimum skutków zakłóceń o charakterze trwałym. Urządzenia elektroenergetycznej automatyki łączeniowej spełniają jedną z następujących czynności:

• ponowne załączenie elementu zabezpieczonego bezpośrednio po jego wyłączeniu przez zabezpieczenie;

• załączenie urządzenia rezerwowego w miejsce urządzenia wyłączonego przez zabezpieczenie;

• przeprowadzenie odpowiednich innych przełączeń lub zmian w obwodach elektrycznych (np. forsowanie wzbudzenia generatora synchronicznego, wyłączenie grupy odbiorów, podzielenie układu elektroenergetycznego na części).

Do urządzeń elektroenergetycznej automatyki łączeniowej należą urządzenia do samoczynnego ponownego załączenia, urządzenia do samoczynnego załączenia rezerwy oraz urządzenia do samoczynnego częstotliwościowego odciążenia.

Urządzenia do samoczynnego ponownego załączenia stanowią bardzo skuteczny środek likwidacji zwarć przemijających w sieciach elektroenergetycznych. Idea tych urządzeń była znana od dawna, lecz dopiero po drugiej wojnie światowej nastąpił dynamiczny ich rozwój wskutek ogromnego postępu nauki w zakresie układów elektroenergetycznych oraz postępu w konstrukcji wyłączników wysokiego napięcia. Urządzenia do samoczynnego ponownego załączenia stosuje się szeroko i stanowią one nieodzowne wyposażenie sieci wysokiego napięcia. Urządzenia do samoczynnego załączenia rezerwy były stosowane od 1930 r. w niewielkim zakresie w układach zasilania potrzeb własnych elektrowni, rozpowszechniły się następnie w sieciach miejskich i przemysłowych. Zalety tych urządzeń, a zwłaszcza w zastosowaniu do układów potrzeb własnych elektrowni, spowodowały wprowadzenie samo rozruchu silników asynchronicznych, a ostatnio i silników synchronicznych. Urządzenia do samoczynnego załączania rezerwy pozwalają na bardzo znaczne zwiększenie niezawodności procesu technologicznego wytwarzania energii i dostarczania jej odbiorcom, zwłaszcza odbiorcom ważnym nie znoszącym przerw w ruchu. I tak np. samoczynne załączenie rezerwowego transformatora potrzeb własnych w wielkiej elektrowni zapobiega unieruchomieniu tej elektrowni w przypadku zakłóceń w obwodach jej potrzeb własnych.

Stosowanie urządzeń elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej pozwala na uzyskanie poważnych korzyści gospodarczych, jak zmniejszenie strat wywołanych przerwami w ruchu, oszczędność w remontach, zmniejszenie kosztownych rezerw wskutek zwiększenia niezawodności ruchu i innych. Elektroenergetyczna automatyka zabezpieczeniowa znajduje się obecnie w pełni rozwoju. Pojawiają się nowe typy zabezpieczeń i układów automatyki łączeniowej oraz nowe rozwiązania konstrukcyjne przekaźników. Dąży się do miniaturyzacji elementów przekaźnikowych i do zmniejszenia poboru mocy przez te elementy.

Praca ta ma na celu zapoznanie osób ćwiczących, do czego służą i na jakiej zasadzie działają przekaźniki nadprądowe i przekaźniki do samoczynnego powtórnego załączenia SPZ Będzie to pomoc dydaktyczna, która ułatwi prowadzenie lekcji i umożliwi badanie prostych urządzeń zabezpieczających układy elektroenergetyczne przed pojawieniem się dużych prądów, które mogłyby spowodować zniszczenie urządzeń energetycznych, np. transformatorów, sieci promieniowej, linii średnich napięć.

1. PRZYCZYNY I SKUTKI PRZETĘŻEŃ

Przetężenie występujące w danym urządzeniu jest to nadmierny wzrost prądu ponad wartość znamionową, na którą dane urządzenie zostało wykonane.

Przetężenie może być spowodowane:

• zetknięciem się dwóch przewodów o różnej biegunowości lub uszkodzeniem izolacji międzyprzewodowej lub izolacji względem ziemi, czyli zwarciem, któremu towarzyszy przepływ prądu przez miejsce uszkodzenia;

• uszkodzeniem urządzenia elektrycznego, nie powodującym bezpośrednio zwarcia (np. przerwą w jednym z przewodów sieci, wadliwym działaniem samoczynnych regulatorów napięcia);

• zakłóceniem pracy układu elektroenergetycznego (np. nadmiernym wzrostem obciążenia, czyli przeciążeniem, niewłaściwym napięciem, niewłaściwą częstotliwością, wypadnięciem z synchronizmu współpracujących elektrowni).

Najczęstszą i najbardziej niebezpieczną w skutkach przyczyną powstawania przetężeń w urządzeniach elektroenergetycznych są zwarcia spowodowane bądź przez nadmierny wzrost naprężeń elektrycznych, cieplnych lub mechanicznych, którym te urządzenia są poddawane w czasie pracy, bądź przez zmniejszenie ich wytrzymałości. Pośrednimi przyczynami zwarć mogą być:

• własności materiałów (np. zmęczenie, zestarzenie);

• błędy fabryczne i montażowe (np. wady izolacji, niestaranny montaż mufy kablowej, niedostateczne mocne dokręcenie śruby zaciskowej, wykonanie błędnych połączeń);

• omyłki łączeniowe (np. podawanie napięcia na linię celowo uziemioną podczas naprawy, przerywanie odłącznikiem prądu doziemnego);

• wpływy klimatyczne, atmosferyczne i geologiczne (np. przepięcia atmosferyczne bezpośrednie lub pośrednie), mróz, upał, sadź, wiatr, powódź, osady pyłu węglowego, osady soli, korozja, wilgoć, tąpnięcia i ruchy warstw ziemi);

• wpływy postronne spowodowane przez ludzi (np. zarzutki, strzelanie do izolatorów, uszkodzenia mechaniczne słupów, uszkodzenia kabli przy robotach ziemnych, uszkodzenia kabli rzecznych przez kotwice statków, nieszczęśliwe wypadki);

• wpływy elektryczne (np. działanie dynamiczne prądu elektrycznego, długotrwałe przeciążenia ruchowe maszyn, kabli, przewodów, przyrządów, działanie cieplne łuku zwarciowego, przepięcia łączeniowe).

Bezpośrednimi skutkami zwarć mogą być nieszczęśliwe wypadki z udziałem ludzi, uszkodzenia urządzeń elektroenergetycznych wskutek działań dynamicznych lub cieplnych prądu zwarciowego (np. eksplozje wyłączników) oraz utraty równowagi układu elektroenergetycznego i przerwy w dostawie energii do odbiorców, powodując straty dla gospodarki narodowej. W celu jak największego ograniczenia skutków zwarć i innych zakłóceń należy nad urządzeniami elektroenergetycznymi roztoczyć stałą opiekę. Opiekę tę sprawują urządzenia zabezpieczeniowe i automatyki działające samoczynnie.

2. OGÓLNA KLASYFIKACJA ZAKŁÓCEŃ

Zakłócenia zdarzające się w czasie normalnej pracy układu elektroenergetycznego mogą mieć różnorodny charakter uwarunkowany specyficznymi cechami jego elementów składowych. Najważniejszymi zakłóceniami mającymi wpływ na działanie urządzeń automatyki zabezpieczeniowej w sieciach elektroenergetycznych są zwarcia, przetężenia, kołysania mocy i przerwy w przewodach. W wielu przypadkach należy się liczyć z jednoczesnym występowaniem rozmaitych zakłóceń, np. z kołysaniami mocy występującymi w czasie zwarć. W zależności od tego, czy zwarcie następuje bezpośrednio, czy za pośrednictwem rezystancji (np. rezystancja łuku zwarciowego lub rezystancji uziemienia), rozróżnia się zwarcia bezpośrednie oraz pośrednie. Jeżeli w czasie zwarcia nie zostaje naruszona symetria trójfazowa układu, mamy do czynienia ze zwarciem symetrycznym, w przeciwnym przypadku zwarcia są niesymetryczne.

W zależności od tego, czy ulega uszkodzeniu izolacja międzyfazowa, czy izolacja między fazami a ziemią, rozróżnia się zwarcia międzyfazowe oraz zwarcia doziemne. W zależności od liczby miejsc w sieci, w których występują jednocześnie zakłócenia zwarciowe, rozróżnia się zwarcia pojedyncze, podwójne i wielokrotne. Na rys.1 podano zestawienie niektórych rodzajów zakłóceń występujących w sieciach elektroenergetycznych. Jak widać, charakter zwarcia zależy w dużym stopniu od tego, czy punkt zerowy układu jest lub nie jest uziemiony bezpośrednio. Wprawdzie zwarcia trójfazowe i dwufazowe w obu przypadkach mają ten sam charakter, jednak zwarcia trójfazowe doziemne, dwufazowe doziemne i jednofazowe doziemne mogą występować tylko w układach o uziemionym bezpośrednio punkcie neutralnym, a zwarcia pojedyncze doziemne i podwójne doziemne występują zasadniczo tylko w układach elektroenergetycznych o nieuziemionym bezpośrednio punkcie neutralnym. Oprócz zwarć podwójnych doziemnych mogą w sieci występować zwarcia wielokrotne doziemne, np. zwarcia potrójne doziemne podane przykładowo na rys. 1h. Na rys. 1i podano schemat linii w przypadku powstania przerwy w jednej z faz, przerwa taka występuje np. w przypadku przepalenia mostka przewodu linii napowietrznej, a na rys. 1j schemat linii w przypadku powstania zwarcia jednofazowego doziemionego z jednoczesną przerwą, gdy zerwany przewód linii napowietrznej opadnie na ziemię lub zetknie się z konstrukcją uziemioną.

Zwarciom w sieciach towarzyszą krótkotrwałe zaniki napięcia, występujące zarówno w uszkodzonych jak i w „zdrowych” odcinkach sieci. Zaniki napięcia są bardzo niepożądane, gdyż powodują zakłócenia wśród odbiorców przemysłowych (np. niepotrzebne odstawianie z pracy silników, uszkodzenia silników i maszyn napędzanych). Zakłócenia występujące w maszynach elektrycznych i transformatorach omówiono w dalszych rozdziałach dotyczących zabezpieczeń tych elementów.

3. WYMAGANIA STAWIANE ZABEZPIECZENIOM ELEKTROENERGETYCZNYM

Dla spełnienia zadań wymienionych w poprzednim rozdziale, zabezpieczenia elektroenergetyczne powinny odpowiadać wymienionym niżej wymaganiom.

1. Czułość. Zabezpieczenia powinny możliwie bezbłędnie stwierdzić powstanie zakłócenia w zabezpieczonym przez siebie obiekcie. W niektórych typach zabezpieczeń wymaga się ponadto możliwie dokładnego ustalenia rodzaju zakłócenia oraz stwierdzenia, w którym miejscu ono powstało. Zabezpieczenie nie powinno jednak reagować na niegroźne krótkotrwałe przeciążenia, występujące w zwykłych warunkach pracy układu elektroenergetycznego. W pewnych przypadkach można podać ścisłą miarę czułości. Przy zabezpieczeniu, np. nadprądowym, miarą jego czułości jest stosunek minimalnego prądu zwarciowego zwarcia metalicznego podlegającego wyłączeniu do prądu rozruchowego przekaźnika nadprądowego.

2. Szybkość. Możliwie duża szybkość działania zabezpieczeń jest konieczna w celu:

1. zwiększenia bezpieczeństwa pracy personelu obsługującego urządzenia elektroenergetyczne oraz ludzi postronnych znajdujących się w pobliżu dotkniętych zakłóceniami urządzeń;

2. jak największego ograniczenia rozmiaru uszkodzenia powstającego pod wpływem ciepła wydzielonego w miejscu zwarcia;

3. zmniejszenia wpływu powstających przy zwarciach zaników napięcia na pracę pozostających w ruchu odbiorników, a zwłaszcza silników;

4. zabezpieczenia współpracujących elektrowni od wypadnięcia z synchronizmu;

5. zwiększenia skuteczności działania urządzeń do samoczynnego ponownego załączania linii przesyłowej.

Najdłuższy dopuszczalny czas trwania zwarcia trójfazowego wynikający z warunków równowagi dynamicznej wynosi dla układów elektroenergetycznych najwyższych napięć ok. 0,1 - 0,35 s i w ciągu tego czasu zakłócenie powinno zostać odcięte od układu elektroenergetycznego. Wymaga to stosowania bardzo szybko działających zabezpieczeń i wyłączników. Szybkość działania niektórych typów zabezpieczeń może być znacznie zwiększona przez współpracę z urządzeniami do samoczynnego ponownego załączenia. Nowoczesne zabezpieczenia odznaczają się czasem działania poniżej 0,02 - 0,1 s. Stosowanie zabezpieczeń o krótkich czasach działania rzędu 0,02 s jest celowe wtedy, gdy współpracują one z wyłącznikami o podobnie krótkich czasach wyłączania.

Należy pamiętać, że tak wielka szybkość działania zabezpieczeń nie zawsze jest konieczna. W przypadku, gdy zabezpieczenia mają na celu poinformowanie obsługi nastawni lub rozdzielni o powstaniu zagrożenia (np. sygnałem dźwiękowym), można się zadowolić dłuższymi czasami działania zabezpieczeń, rzędu dziesiątych części sekundy. Niektóre z przekaźników, np. informujące o powstaniu zakłócenia w obwodach wtórnych przekładników prądowych, działają z czasem świadomie przedłużonym do kilku lub kilkunastu sekund.

3. Wybiorczość (selektywność). Zabezpieczenia powinny spowodować odcięcie od źródła napięcia możliwie tylko dotkniętej zakłóceniem części obiektu chronionego, tj. powinno działać w możliwie największym zakresie w taki sposób, aby nie wyłączać zbędnie zdrowych części obiektu chronionego i tym samym nie powodować powstawania zbędnych przerw w ruchu. W przypadkach np. powstawania zwarcia w sieci należy wyłączyć z pracy jedynie odcinek sieciowy dotknięty zwarciem. Podobnie w przypadkach powstawania zakłócenia w obrębie bloku generator-transformator, zaopatrzonego w odczep do zasilania potrzeb własnych, należy dążyć do eliminowania z pracy jedynie elementu uszkodzonego (generatora lub transformatora), aby utrzymać w pracy zasilanie potrzeb własnych tego bloku. Wybiorczość zabezpieczenia może dotyczyć miejsca zakłócenia, lub rodzaju zakłócenia. W przypadku np. zwarć jednofazowych doziemnych w linii wysokiego napięcia zabezpieczenie może mieć za zadanie wyłączenie z pracy jedynie przewodu tej fazy, w której powstało zwarcie. Rozróżnienie rodzaju zwarcia jest podstawowym warunkiem prawidłowej pracy niektórych rodzajów zabezpieczeń, np. zabezpieczeń odległościowych określających odległość punktu zwarcia od punktu zainstalowania zabezpieczenia. Należy podkreślić, iż w pewnych przypadkach zadziałanie niewybiorcze niektórych zabezpieczeń może spowodować większe szkody dla układu elektroenergetycznego, niż w przypadku niezadziałania tego zabezpieczenia. Przy obecnym stanie techniki zabezpieczeń elektroenergetycznych spełnienie wymagania dotyczącego wybiorczości nie zawsze jest możliwe. Z tego powodu w praktyce dopuszcza się niekiedy niewybiorcze szybkie działanie zabezpieczeń w przypadkach, gdy po takim działaniu następuje SPZ lub SZR.

4. Niezawodność. Zabezpieczenie powinno działać niezawodnie i jedynie w przypadkach pojawienia się zakłócenia w pracy urządzenia elektroenergetycznego usprawiedliwiającego konieczność zareagowania zabezpieczenia. Nie powinno natomiast działać zbędnie z jakichkolwiek innych przyczyn.

5. Prostota budowy. Zabezpieczenie powinno składać się z elementów konstrukcyjnie prostych tak, aby ich eksploatacja, sprawdzanie, nastawianie i ewentualne naprawy były możliwie ułatwione. Poza tym prostota konstrukcji zabezpieczenia jest jednym z warunków jego niezawodności działania, która zależy przede wszystkim od prostoty układu, liczby przekaźników wchodzących w skład urządzenia zabezpieczeniowego oraz od liczby zestyków przekaźnikowych. Należy jednak zaznaczyć, że w pewnych przypadkach zmniejszenie liczby przekaźników prowadzi nie do uproszczenia, lecz do skomplikowania zabezpieczenia.

6. Trwałość. Zabezpieczenie nie powinno zmieniać swych własności z czasem, nawet po dłuższym okresie eksploatacji.

7. Koszt. Koszt zabezpieczenia powinien być możliwie niski. Zabezpieczenie tańsze konkuruje z kosztowniejszym, jeżeli nie jest to związane z pogorszeniem jego własności technicznych.

Zabezpieczenia przekaźnikowe powinny informować obsługę rozdzielni o powstaniu zakłócenia, o jego rodzaju i o przebiegu jego likwidacji. W tym celu zabezpieczenia przekaźnikowe powinny być wyposażone we wskaźniki działania pozwalające na przeprowadzenie analizy działania zabezpieczeń. Zabezpieczenia działające na otwarcie wyłącznika powinny być poza tym zaopatrzone we wskaźniki informujące o podaniu przez niego impulsu wyłączającego.

4. URZĄDZENIA DO SAMOCZYNNEGO PONOWNEGO ZAŁĄCZENIA (SPZ)

Studia przeprowadzone nad charakterem zwarć występujących w sieciach elektroenergetycznych wykazały, że znaczna część tych zwarć nie jest skutkiem uszkodzenia trwałego, lecz jest spowodowana przyczynami o charakterze przemijającym. Dotyczy to przede wszystkim linii napowietrznych, w których liczba zakłóceń spowodowanych wyładowaniami atmosferycznymi wynosi ok. 50 % ogólnej ich liczby zakłóceń. Z pozostałej liczby zakłóceń dużą część stanowią zakłócenia spowodowane wiatrem (ok. 10 %), osłabieniem izolacji (ok. 10 %), zerwaniem przewodów (ok. 6 %). Pozostałe przypadają na zwieranie przewodów przez ptaki, mgłę i sadź, spadające gałęzie, zarzutki itp. Wskutek tych przyczyn powstaje łuk zwarciowy między jednym z przewodów i konstrukcją uziemioną lub między przewodami różnych faz. Łuk zwarciowy gaśnie po wyłączeniu linii spod napięcia i nie powstaje przy ponownym załączeniu linii na napięcie, pod warunkiem, że przerwa beznapięciowa będzie trwała przez okres czasu dostatecznie długi do spowodowania dejonizacji przestrzeni, w której płonął łuk zwarciowy. Stwierdzono przy tym, że tego rodzaju krótkotrwały łuk zwarciowy zazwyczaj pozostawia nieznaczne tylko ślady swego działania na przewodach linii napowietrznych. Zwarcia powstające w kablach prowadzą do uszkodzenia izolacji stałej i dlatego mają najczęściej charakter zwarć trwałych. Pomimo to w sieciach kablowych należy się również liczyć z możliwością występowania zwarć o charakterze przemijającym na szynach zbiorczych w rozdzielniach oraz na połączeniach między szynami zbiorczymi i głowicami kablowymi.

Samoczynne ponowne załączanie (SPZ) jest procesem mającym na celu samoczynne przywrócenie linii do normalnej pracy po samoczynnym wyłączeniu tej linii wskutek zadziałania zabezpieczeń reagujących na zwarcia. Proces ten polega na samoczynnym podaniu impulsu załączającego na wyłącznik liniowy bezzwłocznie po otwarciu wyłącznika lub po upływie odpowiednio dobranego czasu tak, że linia zostaje wyłączona na pewien krótki okres czasu zwany czasem przerwy. Jeżeli zwarcie miało charakter przemijający, układ powraca do normalnej pracy, w przeciwnym natomiast przypadku następuje ponowne, w zasadzie definitywne wyłączenie uszkodzonego odcinka linii. Działanie urządzenia do SPZ jest związane z pracą wyłączników w cyklu: wyłączenie zwarcia - przerwa - załączenie, oznaczonego w skrócie symbolem W-t_o-Z, lub cyklu: wyłączenie zwarcia - przerwa - załączenie zwarcia - wyłączenie zwarcia, oznaczonego w skrócie symbolem W-t_o-ZW.

Miarą skuteczności działania układów do SPZ jest współczynnik skuteczności działania urządzeń do SPZ, zdefiniowany jako stosunek liczby zadziałań skutecznych tych urządzeń, tj. zadziałań przywracających normalną pracę linii do ogólnej liczby wszystkich zadziałań (tj. do sumy zadziałań prawidłowych i nieprawidłowych) tych urządzeń. Doświadczenie eksploatacyjne wskazuje na to, że współczynnik skuteczności działania urządzeń do SPZ waha się w granicach 50 ÷ 90 %, przy czym większe liczby odnoszą się do linii napowietrznych, a mniejsze - do linii kablowych. Stosunkowo wysoki procent skuteczności działania urządzeń do SPZ w sieciach kablowych wynoszący, co najmniej 50 % wynika z tego, że jak stwierdzono, urządzenia te likwidują nie tylko zwarcia przemijające na szynach zbiorczych rozdzielni, ale w pewnych przypadkach również przeciążenia, wyłączane dodatkowo od strony odbiorów. Znaczną część zwarć (powyżej 70 %) w sieciach o uziemionym punkcie neutralnym stanowią zwarcia jednofazowe. Zwłaszcza w przypadku, gdy linie takie są prowadzone na słupach stalowych, nieomal wszystkie zwarcia mają charakter zwarć doziemnych. Stąd wynika celowość stosowania w sieciach wysokiego napięcia o punkcie neutralnym bezpośrednio uziemionym urządzeń do jednofazowego samoczynnego ponownego załączenia (JSPZ). Dzięki temu umożliwia się krótką pracę linii dotkniętej zwarciem na dwóch fazach (w stanie pracy dwufazowej) i, jeżeli linia ta łączy współpracujące z sobą źródła energii, zapobiega się wypadaniem tych źródeł z synchronizmu.

Stosowanie urządzeń do SPZ daje szereg poważnych korzyści technicznych i gospodarczych, a mianowicie:

1. znaczną poprawę niezawodności zasilania odbiorów;

2. poprawienie warunków pracy równoległej elektrowni;

3. poprawienie warunków pracy zabezpieczeń sieciowych (skrócenie zwłok czasowych);

4. uproszczenie i obniżenie kosztu linii i stacji transformatorowo-rozdzielczych.

Poprawa niezawodności zasilania występuje zwłaszcza wyraźnie w przypadku linii zasilanych jednostronnie, w których każde wyłączenie jest równoznaczne z przerwą w dostawie energii do odbiorów. Zastosowanie urządzeń do SPZ przynosi bardzo poważne oszczędności w gospodarce narodowej wskutek zapobiegania przerwom w dostawie energii elektrycznej. Poprawienie warunków pracy równoległej elektrowni występuje w przypadku zastosowania urządzeń do SPZ w liniach sprzęgających współpracujące elektrownie. Jeżeli linia sprzęgowa stanowi jedyne połączenie między współpracującymi elektrowniami, to stosując urządzenia do SPZ zapobiega się wypadnięciu tych elektrowni z synchronizmu w przypadku zwarć przemijających.

W przypadku, gdy poza linią sprzęgową istnieje powiązanie zewnętrzne, uzyskuje się możność pewniejszego utrzymania w synchronizmie elektrowni dzięki pozostawaniu w pracy linii sprzęgowej po cyklu udanego SPZ. Również wskutek tego, że zwarcia doziemne powstałe wskutek przepięć atmosferycznych mogą być skutecznie likwidowane przez zastosowanie urządzeń do SPZ, zaczęto w niektórych krajach budować linie najwyższych napięć bez przewodów odgromowych, pozostawiając jedynie przewody odgromowe na podejściach do stacji rozdzielczych. Dzięki temu uzyskano znaczne zmniejszenie kosztów budowy linii. Stosując urządzenia do grupowego SPZ można znacznie uprościć konstrukcję stacji rozdzielczych, ograniczając w nich do minimum liczbę kosztownych wyłączników.

Wprowadzenie SPZ przyczyniło się również w znacznym stopniu do rozpowszechnienia linii z odczepami, zasilających stacje transformatorowo-rozdzielcze w wykonaniu uproszczonym, tj. nie zawierających wyłączników po stronie wyższego napięcia. Koszty związane z wprowadzeniem urządzenia do SPZ do istniejącej sieci są na ogół niskie i ograniczają się zwykle do zainstalowania kilku prostych przekaźników, a wzrastają wówczas, gdy zachodzi konieczność wymiany wyłącznika lub napędu wyłącznikowego. W dużych rozdzielniach urządzenia do SPZ są zasilane z baterii akumulatorowej, która służy jako źródło napięcia pomocniczego do zasilania przekaźników urządzeń do SPZ oraz do zasilania napędu załączającego wyłącznik. W rozdzielniach nie wyposażonych w baterie akumulatorową źródłem napięcia pomocniczego może być transformator potrzeb własnych lub przekładniki napięciowe, zasilające urządzenia do SPZ w czasie braku prądu w sieci po wyłączeniu zwarcia. Najodpowiedniejszym jednak źródłem napięcia pomocniczego dla urządzeń do SPZ jest blok prostownikowy, który nie powoduje przerw w zasilaniu obwodów w przypadku, gdy nastąpi zanik prądu z przekładników prądowych.

5. KLASYFIKACJA URZĄDZEŃ DO SPZ

Istnieje znaczna różnorodność urządzeń do SPZ, które można sklasyfikować wg rozmaitych kryteriów. Z punktu widzenia zastosowanego napędu wyłącznikowego rozróżnia się urządzenia do SPZ mechanicznego (z napędem ciężarowym lub sprężynowym uruchamianym mechanicznie po otwarciu wyłącznika) oraz elektrycznego (z napędem elektromagnesowym, silnikowym, sprężynowym lub pneumatycznym, sterowanym elektrycznie). Z punktu widzenia liczby faz wyłączanych i załączanych w czasie cyklu SPZ rozróżnia się trójfazowe SPZ (TSPZ) oraz jednofazowe SPZ (JSPZ). Urządzenia do elektrycznego SPZ mogą być pobudzane do działania w dwojaki sposób, a mianowicie przez zadziałanie zabezpieczenia reagującego na zwarcia w sieci, albo wskutek stwierdzenia niezgodności położenia wyłącznika i sterownika w nastawni. W tym drugim przypadku urządzenie do SPZ działa nie tylko w przypadku zwarć, ale również w przypadku niezamierzonego otwarcia wyłącznika (np. z winy obsługi).

Po zadziałaniu urządzenie do SPZ powinno być gotowe po upływie pewnego czasu do następnego zadziałania. Powrót urządzenia do SPZ do stanu ponownej gotowości do zadziałania może być przeprowadzony ręcznie lub samoczynnie. Stąd rozróżnia się urządzenia do SPZ z powrotem ręcznym oraz z powrotem samoczynnym. Najczęściej stosowane są urządzenia do SPZ z powrotem samoczynnym. Urządzenia do SPZ z powrotem ręcznym są jedynie stosowane w liniach drugorzędnego znaczenia, w których celowość takiego rozwiązania jest podyktowana względami technicznymi i ekonomicznymi. Z punktu widzenia zastosowania w sieciach rozróżnia się urządzenia do SPZ w liniach zasilających jednostronnie oraz zasilanych dwustronnie. Z punktu widzenia szybkości działania rozróżnia się urządzenia do powolnego SPZ oraz urządzenia do szybkiego SPZ. Urządzenia do powolnego SPZ charakteryzują się czasem przerwy od 1 s wzwyż, podczas gdy urządzenia do szybkiego SPZ czasem przerwy poniżej 1 s (a w większości przypadków nawet poniżej 0,6 s).

Urządzenia do SPZ dzielą się poza tym na bezzwłoczne oraz zwłoczne. Jeżeli bezpośrednio po zatrzymaniu się zestyków wyłącznika w końcowym jego ruchu w kierunku otwarcia następuje ruch tych styków w kierunku zamknięcia, mamy do czynienia z SPZ bezzwłocznym, jeżeli natomiast stosowane jest sztuczne przedłużenie czasu przerwy za pomocą odpowiedniego układu sterowniczego - z SPZ zwłocznym. Nie należy kojarzyć pojęcia bezzwłocznego SPZ z pojęciem szybkiego SPZ, podobnie jak też zwłocznego SPZ z powolnym SPZ.

Stosowane są urządzenia do zwłocznego szybkiego SPZ, jak również są do przemyślenia urządzenia do bezzwłocznego powolnego SPZ. Wygląda to pozornie na paradoks, jednak staje się zrozumiałe, gdy się uwzględni, że czas przerwy jest zawsze dłuższy od czasu załączania wyłącznika, który może się wahać w szerokich granicach, zależnie od zastosowanego typu wyłącznika i jego napędu.

Z punktu widzenia współpracy z zabezpieczeniami w liniach promieniowych rozróżnia się urządzenia do SPZ trzech rodzajów, a mianowicie:

1. nie wpływające na skrócenie zwłoki czasowej zabezpieczenia;

2. wpływające na skrócenie zwłoki czasowej zabezpieczenia przed cyklem: wyłączenie - czas przerwy - załączenie;

3. wpływające na skrócenie zwłoki czasowej zabezpieczenia po cyklu: wyłączenie - czas przerwy - załączenie.

Z punktu widzenia liczby cykli pracy, zachodzących w czasie działania urządzenia do SPZ rozróżnia się urządzenia do jednokrotnego SPZ oraz urządzenia do wielokrotnego (dwukrotnego lub trzykrotnego) SPZ. Celowość stosowania wielokrotnego SPZ jest uzasadniona tym, że jak stwierdzono doświadczalnie, pewna liczba zakłóceń o charakterze przemijającym może być zlikwidowana dopiero w trakcie drugiej, a nawet w trakcie trzeciej próby SPZ. Zazwyczaj są stosowane urządzenia do jednokrotnego SPZ. Ze względu na liczbę odgałęzień od szyn zbiorczych współpracujących z jednym urządzeniem do SPZ rozróżnia się urządzenia do pojedynczego oraz urządzenia do grupowego SPZ. Urządzenia do grupowego SPZ stosuje się w sieciach promieniowych i są instalowane zasadniczo do współpracy z wyłącznikiem na dopływie do szyn zbiorczych, jednak powiązane są one jednocześnie (rozłącznikami, bezpiecznikami lub wyłącznikami) na odejściach od szyn zbiorczych.

6. CZAS PRZERWY URZĄDZEŃ SPZ

Zasadniczym czynnikiem decydującym o prawidłowej pracy urządzeń do SPZ jest prawidłowy dobór czasu przerwy wyłącznika w cyklu samoczynnego ponownego załączenia. Czas przerwy wyłącznika, zwany również krótko czasem przerwy jest to upływ czasu od chwili zgaszenia łuku występującego między rozchodzącymi się stykami wyłącznika, przerywającego dopływ energii do punktu zwarciowego, do chwili załączenia linii przez zamykający się wyłącznik. Minimalny czas przerwy wyłącznika jest to czas przerwy uzyskiwany w przypadku, gdy bezpośrednio po zatrzymaniu się styków wyłącznika po jego otwarciu następuje ruch tych styków w kierunku zamknięcia wyłącznika. Minimalny czas przerwy odpowiada bezzwłocznemu SPZ. Minimalny czas przerwy wyłącznika jest nieco dłuższy od czasu załączania wyłącznika o czas upływający od chwili zgaszenia łuku występującego na stykach wyłącznika do chwili zakończenia ruchu styków wyłącznika w kierunku jego otwarcia.

Na rys. 2 przedstawiono schemat ilustrujący zależności między czasami łączeniowymi wyłączników. Od pojęcia czasu przerwy i minimalnego czasu przerwy wyłącznika, charakteryzujących własności konstrukcyjne wyłącznika, jego napędu oraz własności układu sterowniczego urządzenia SPZ, należy odróżnić dwa inne pojęcia odnoszące się do linii, a mianowicie czas przerwy beznapięciowej oraz czas przerwy bezprądowej. Jako czas przerwy beznapięciowej linii należy rozumieć upływ czasu w trakcie cyklu W-t_o-Z w ciągu, którego linia ta znajduje się w stanie beznapięciowym (symbolem W oznaczono proces wyłączania, symbolem Z - proces załączania, a symbolem t_p - czas przerwy wyłącznika). Jako czas przerwy bezprądowej linii należy rozumieć upływ czasu w trakcie cyklu W-t_o-Z w ciągu, którego zostaje przerwany przesył energii z jednego do drugiego końca linii. Pojęcia czasu przerwy beznapięciowej i bezprądowej odnoszą się jedynie do trójfazowego SPZ.

Rys. 2. Przebieg czasowy procesu trwania zakłócenia w linii zasilanej jednostronnie: ab - czas wyzwolenia przez zabezpieczenie sieciowe, bc - czas przedłukowy (własny) wyłącznika, cd - czas łukowy wyłącznika, ef - rozmyślna zwłoka czasowa w celu zwiększenia czasu przerwy, fg - czas załączenia wyłącznika, bd - czas wyłączenia wyłącznika, de + fg - minimalny czas przerwy wyłącznika, dg - czas przerwy wyłącznika, ad - czas trwania zwarcia, ag - czas trwania zakłócenia.

7. PRZEKAŹNIK RPZ-20

1. Zastosowanie

Przekaźnik RPZ-20 jest elektronicznym odpowiednikiem elektromechanicznego przekaźnika RPZ-2Z i jest przeznaczony do pracy w układach automatyki SPZ jedno i dwukrotnego w sieciach średnich napięć.

Numeracja zacisków zewnętrznych i schematy podłączenia są identyczne jak w przekaźniku RPZ-2Z. Pod względem działania funkcjonalnego, różni się tylko tym, że dodatkowo wyposażony jest w pomocniczy człon czasowy, który w przypadku niezazbrojenia się napędu wyłącznika po pierwszym nieudanym załączeniu w cyklu SPZ dwukrotnego, powoduje powrót układu przekaźnika do położenia spoczynkowego po czasie ok. 60 s.

Przekaźnik RPZ-20 nadaje się do współpracy ze wszystkimi typami wyłączników zastosowanymi obecnie w projektach typowych rozdzielni średnich napięć.

2. Dane techniczne przekaźnika RPZ-20

Dane techniczne przekaźnika RPZ-20 przedstawiono w tablicy 1

Tablica 1. Dane techniczne przekaźnika RPZ-20

1. Napięcie znamionowe Un	220 V- lub 110 V-
2. Dopuszczalny zakres wahań napięcia	(0,8 ÷ 1,1) Un
3. Zakres podziałki czasu pierwszej przerwy beznapięciowej tI	(0,5 ÷ 6) s
4. Zakres podziałki czasu drugiej przerwy beznapięciowej tII'	(2 ÷ 30) s
Uwaga: Rzeczywisty czas drugiej przerwy beznapięciowej tII = ( tzh + tII' ) gdzie: tzb - czas zbrojenia napędu wyłącznika tII' - czas nastawiony na skali przekaźnika RPZ-20
5. Zakres podziałki czasu blokady pierwszego cyklu SPZ t b1 (i czas blokady przy blokowaniu impulsem z zewnątrz)	(1 ÷ 6) s
6. Zakres podziałki czasu blokady drugiego cyklu SPZ t b2	(4 ÷ 30) s
7. Czas trwania impulsu załączającego t1	(0,5 ÷ 1,5) s
8. Czas pomocniczy (nie regulowany) tp	60 s
9. Czas trwania impulsu pobudzającego timp.pob.	≤ 50 ms
c.d. tablicy 1.
10. Klasa dokładności: ze względu na uchyb nastawienia ze względu na rozrzut	10 5
11. Pobór mocy	≤ 45 W
12. Wytrzymałość elektryczna izolacji	2 V, 50 Hz 1min
13. Dopuszczalna temperatura otoczenia	Od -5° C do + 40° C
14. Obciążalność zestyków: zamykanie obwodu otwieranie obwodu trwałe	5 A przy 220 V- 0,2 A przy 220 V przy obc. ind. T = 40 ms 3 A przy 220 V≈ obc. ind. cosϕ = 0,4 5 A -
15. Trwałość łączeniowa	10 000
16. Typ obudowy	KZ
17. Wymiary zewnętrzne	(228 x 420 x 180)
18. Waga	ok. 7 kg
19. Użyteczny zakres czasu 1-szej przerwy beznapięciowej	(0,5 ÷ 4) s

1. Budowa przekaźnika RPZ-20

W skład przekaźnika RPZ-20 wchodzą:

człon czasowy pierwszej przerwy beznapięciowej człon czasowy drugiej przerwy beznapięciowej człony czasowe blokad pomocniczy człon czasowy człon impulsowy liczniki cykli jednokrotnego SPZ liczniki cykli dwukrotnego SPZ przekaźniki pomocnicze

TI TII Tb1, Tb2 TP T1 WZ, WZW WZWZ, WZWZW

Człony czasowe wykonane są w technice półprzewodnikowej z wykorzystaniem importowanych elementów scalonych, którymi są wzmacniacze operacyjne typu SFC2709HM lub SFC2709A firmy „Sescosem”. Człony czasowe zasilane są z 220 V lub 110 V napięcia stałego, poprzez proste stabilizatory napięcia. Jako człony wyjściowe, tj. sterujące cewką załączającą wyłącznika mocy zastosowano przekaźniki pomocnicze typu RU410. Człony zliczające ilość cykli zawierają po dwa liczniki teletechniczne, które zliczają udane i nieudane cykle SPZ jedno- i dwukrotnego. Wyprowadzenia liczników cykli dostosowane są do zasilania z obwodów 220 V lub 110 V napięcia stałego.

Konstrukcja przekaźnika jest wykonana zgodnie z wymaganiami normy na przekaźniki energoelektryczne PN-75/E-88500. Elementy półprzewodnikowe, rezystory, kondensatory i przekaźniki kontaktronowe są umieszczone na płytkach z obwodami drukowanymi. Pozostałe elementy konstrukcyjne są montowane do podstawy obudowy bezpośrednio lub za pomocą wsporników. Płytki z obwodami drukowanymi są połączone z podstawą za pomocą złącz produkowanych na licencji firmy ITT „Cannon”. Na płytce czołowej osłaniającej elementy znajdujące się wewnątrz obudowy są widoczne elementy nastawcze podziałek odpowiednich członów czasowych oraz umieszczone są podstawowe dane techniczne. Przekaźnik RPZ-20 mieści się w natablicowej obudowie typu K-2.

7.4. Opis techniczny:

7.4.1. Uwagi ogólne

Obwody wejściowe przekaźnika są dostosowane do pobudzenia od zestyków zwłocznych i bezzwłocznych zabezpieczeń nadprądowych. Pobudzenie następuje przez impuls napięciowy 220 V lub 110 V napięcia stałego o czasie trwania od 50 ms do 1,5 s. Przekaźnik RPZ-20 jest przystosowany do podłączenia z zewnątrz odpowiedniego przełącznika służącego do programowania działania układu w cyklu jedno- lub dwukrotnego SPZ, a także odstawienia automatyki. Obwody zasilania liczników cykli muszą być połączone poprzez odpowiednie zestyki pomocnicze wyłącznika mocy oraz zestyki w/w przełącznika programowego. Umożliwia to jednoznaczne zliczanie cykli udanych i nieudanych jedno i dwukrotnego SPZ. W układach dwukrotnego SPZ stosuje się aktualnie taki program pracy zabezpieczeń, aby można było uzyskać pierwsze, drugie i trzecie wyłączenie bezzwłoczne - do wyboru.

Spełnienie takiego programu uzyskuje się w przekaźniku RPZ-20 przez rozdzielenie obwodu pobudzania na dwa zaciski wejściowe 1 i 2 oraz przez zastosowania przełączników klawiszowych oznaczonych NA1, NA2 i NA3. Za pomocą tych przełączników można wybierać dowolny z żądanych programów wg zasady:

NA 1 nie wciśnięty	- 1-sze wyłączenie bezzwłoczne
NA 1 wciśnięty	- 1-sze wyłączenie zwłoczne
NA 2 nie wciśnięty	- 2-gie wyłączenie bezzwłoczne
NA 2 wciśnięty	- 2-gie wyłączenie zwłoczne
NA 3 nie wciśnięty	- 3-cie wyłączenie bezzwłoczne
NA 3 wciśnięty	- 3-cie wyłączenie zwłoczne

7.4.2. Działanie przekaźnika w cyklu dwukrotnego SPZ

Zabezpieczenie działające na wyłączenie wyłącznika mocy uruchamia przekaźnik RPZ-20 podając impuls pobudzający (jednocześnie z impulsem wyłączającym na wyłącznik) na zacisk 1 lub 2 obudowy. Następuje wówczas zadziałanie przekaźnika pomocniczego RP1, który swoim zestykiem RP1b pobudza przekaźnik RP103. Przekaźnik ten zestykami RP103a i RP103b pobudza przekaźnik RP104 oraz podaje napięcie na zasilacz Z₁ i dalej na człony czasowe T₁ i T_h1. Następuje wówczas bezzwłoczne zadziałanie przekaźnika RP106, który swoim zestykiem RP106a podtrzymuje napięcie zasilające ze źródła napięcia pomocniczego dla całego układu. Trwa to przez czas równy czasowi nastawionemu na członie T_b1. Jednocześnie człon czasowy T_I odmierza czas pierwszej przerwy beznapięciowej i po jego upływie uruchamia człon impulsowy T1, który pobudza przekaźnik wyjściowy RP2, wysyłając pierwszy impuls załączający o określonej szerokości, na zaciski 21-22 i 23-24 obudowy przekaźnika i dalej na cewkę załączającą wyłącznika mocy.

Przekaźnik RP2 powoduje zestykiem RP2c (poprzez zwarty uprzednio zestyk RP106b) zadziałanie przekaźnika RP105, który podtrzymując się własnym zestykiem RP105a przygotowuje układ do pracy w cyklu SPZ dwukrotnego a przełączając zestyk RP105b umożliwia zwłoczne drugie wyłączenie (obwód przełącznika NA2). Jeżeli pierwsze załączenie nie było skuteczne, nastąpi powtórne zadziałanie zabezpieczenia, które poda drugi impuls pobudzający przekaźnik RPZ-20.

Impuls ten spowoduje zadziałanie przekaźnika RP101, który podtrzymuje zasilanie dla całego układu przekaźnika oraz zwierając swój zestyk RP101b w obwodzie przełącznika NA3 stwarza możliwość zwłocznego trzeciego wyłączenia. W momencie przejścia drugiego impulsu pobudzającego, na człony T_II, T_b2 i T_P zostaje podane napięcie zasilania poprzez zasilacz czasu tp. Człon czasowy Tp ma za zadanie odwzbudzenie całego układu, po czasie ok. 60 s, jeżeli z jakichkolwiek przyczyn nie nastąpi zazbrojenie napędu wyłącznika po pierwszym nieudanym załączeniu, tzn. jeśli nie będzie zwarty zestyk W. W tym czasie człony T_II i T_b2 są zablokowane. W związku z tym, że czas t_b1≤ tp, to w trakcie odmierzania tp zakończy się cykl jednokrotnego SPZ, lecz żaden z liczników cykli nie zadziała, gdyż obwód licznika W-Z jest rozwarty przez zestyki pomocnicze wyłącznika mocy, a obwód licznika W-Z-W jest przerwany przez przełącznik P nastawiony na dwukrotne SPZ. Jeżeli zaś w trakcie odmierzania czasu tp napęd się zazbroi to działanie członu Tp zostaje przerwane, a cykl drugiego SPZ odbywa się normalnie dzięki odblokowaniu członów T_II i T_b2. Uruchomienie tych członów powoduje zestyk pomocniczy wyłącznika mocy, związany z napędem W(N), przez podanie napięcia +220 V- na zacisk 3 obudowy przekaźnika RPZ-20. Pojawienie się napięcia +220 V- na zacisku 3, przy równoczesnym działaniu przekaźnika RP101, powoduje zadziałanie przekaźnika RP102, który podtrzymuje się własnym zestykiem RP102a. Jednocześnie rozpoczyna się odmierzanie czasów drugiej przerwy beznapięciowej przez człon T_II oraz blokady drugiego cyklu SPZ przez człon T_b2. Po upływie czasu nastawionego na członie T_II uruchomiony zostaje człon impulsowy T₁ i przekaźnik wyjściowy RP2 wysyłający drugi impuls załączający. Natomiast po upływie nastawionego czasu blokady t_b2 następuje wysterowanie tranzystora T211, który pobudza licznik cykli W-Z-W-Z lub W-Z-W-Z-W (w zależności od położenia wyłącznika) oraz następuje odwzbudzenie przekaźnika RP101, a tym samym przerwanie obwodu podtrzymania napięcia zasilania dla całego układu, a więc powrót układu do stanu spoczynku i gotowości do ponownego pobudzenia.

7.4.3. Działanie przekaźnika w cyklu jednokrotnego SPZ

W przypadku nastawienia przekaźnika RPZ-20 na dwukrotne SPZ, jeśli pierwsze załączenie jest skuteczne, to nie pojawi się drugi impuls od zabezpieczeń świadczący o dalszym istnieniu zwarcia. Nie nastąpi, więc pobudzenie członu drugiego załączenia, układ zliczy cykl W-Z i wróci do stanu spoczynkowego po zakończeniu pracy blokady T_b1.

W przypadku nastawienia przekaźnika na jednokrotne SPZ, obwód zasilania członu drugiego załączania jest przerwany (na zacisk obudowy 12 nie jest podany (-) napięcia zasilającego), co uniemożliwia pobudzenie go. Przekaźnik RPZ-20 po pobudzeniu się członu pierwszego załączenia i odmierzeniu czasu t_I, wyśle jeden impuls na załączenie wyłącznika, a po czasie t_b1 zliczy odpowiedni cykl W-Z lub W-Z-W, w zależności od tego czy załączenie było skuteczne czy nie i odzwbudzi się. Praca układu jest analogiczna jak opisana w pkt. 7.4.2. w części dotyczącej działania członu pierwszego załączenia.

7.4.4. Działanie przekaźnika w cyklu blokady

Przekaźnik RPZ-20, tak w przypadku nastawienia go na jednokrotne, jak i na dwukrotne SPZ, może być blokowany przy ręcznych manewrach wyłącznikiem mocy. Blokowanie to następuje przez podanie impulsu dodatniego na zacisk 9 na obudowie. Powoduje to zadziałanie przekaźnika RP104 i uruchomienie członu blokady T_b1, który swym przekaźnikiem wyjściowym RP106 podtrzymuje sobie napięcie zasilania na czas trwania cyklu blokady. Ze względu na niepobudzenie przekaźnika RP103, nie zostanie uruchomiony człon czasowy przerwy beznapięciowej T_I, wskutek czego z przekaźnika nie wyjdzie żaden impuls na cewkę załączającą wyłącznika mocy. Po odmierzeniu czasu blokady przez człon T_b1, odwzbudzi się przekaźnik RP106 powodując powrót układu do stanu spoczynku. Nie nastąpi też wówczas zadziałanie żadnego z liczników cykli SPZ.

7.5. Instalacja, obsługa i eksploatacja RPZ-20

7.5.1. Instalacja przekaźnika

Przekaźnik RPZ-20 nadaje się do instalowania w rozdzielniach wnętrzowych w warunkach określonych w PN-75/E-88500, punkt 1.3 - normalne warunki pracy. Warunki te są określone następująco:

• wysokość nad poziomem morza - nie więcej niż 2000 m;

• temperatura otoczenia: -5 ÷ +40 °C;

• największa wilgotność względna - brak kondensacji lub tworzenia się szronu i lodu;

• zanieczyszczenie otaczającego powietrza - powietrze w otoczeniu przekaźnika praktycznie wolne od wody, pyłu oraz gazów i par wybuchowych, palnych lub chemicznie czynnych;

• natężenie pola magnetycznego - mniejsze od 10-krotnej wartości natężenia pola magnetycznego ziemskiego;

• warunki instalowania przekaźnika - odchylenia osi wzdłużnej od pionu nie więcej niż 5°;

• warunki zasilania - zgodne z danymi technicznymi.

Obudowę przekaźnika należy uziemić. Służy do tego specjalny zacisk znajdujący się z prawej strony obudowy i oznaczony symbolem *. Spełnienie tego warunku zapewni bezpieczeństwo obsługi, gdyż zostaną uziemione wszystkie metalowe elementy konstrukcyjne, których dotknięcie przez obsługę jest konieczne przy nastawianiu odpowiednich wartości czasów i programu działania.

Kolejność czynności przy instalowaniu przekaźnika przedstawia się następująco.

1. Sprawdzić przez oględziny, czy nie uległ on uszkodzeniu w czasie transportu.

2. Zamocować na tablicy.

3. Uziemić obudowę.

4. Podłączyć zgodnie z odpowiednim schematem elektrycznym.

5. Nastawić wymagane w danym układzie czasy przerw beznapięciowych i blokad oraz ustawić w odpowiednich pozycjach przełączniki NA1, NA2, NA3.

7.5.2. Obsługa i eksploatacja

W celu zapewnienia poprawnej pracy automatyki oraz właściwego zliczania cykli SPZ, należy przy nastawianiu przekaźnika uwzględnić podane poniżej zależności. Czas drugiej przerwy beznapięciowej t_II jest czasem złożonym z czasu zbrojenia napędu wyłącznika oraz z czasu t_II' nastawionego na członie czasowym drugiego załączenia. Minimalne odstępy nastawień czasu przerwy beznapięciowej i czasu blokowania danego stopnia SPZ, zależą od opóźnienia działania zabezpieczenia. Wzajemną zależność tych wielkości ujmują następujące wzory:

gdzie:

t_b1 - czas blokady pierwszego cyklu SPZ;

t_I - czas pierwszej przerwy beznapięciowej;

t_zab - czas opóźnienia zabezpieczeń;

t_b2 - czas blokady drugiego cyklu SPZ;

t_II' - czas nastawiony na członie drugiego załączania.

Dla zapewnienia poprawności działania automatyki oraz w celu wyeliminowania niewłaściwego zliczania cykli W-Z i W-Z-W-Z, jest konieczne nastawianie czasu blokady t_b1 na wartość mniejszą od sumy czasów w cyklu W-Z-W-Z.

Przekaźnik RPZ-20 nie wymaga specjalnych zabiegów konserwacyjnych. Sprawdzenie eksploatacyjne powinno się odbywać na zasadzie jeden raz w roku. W ramach sprawdzenia należy wykonać następujące czynności:

• oględziny;

• pomiar rezystancji izolacji;

• kontrolę działania zestyków połączoną z ich czyszczeniem;

• sprawdzenie funkcjonalne na podstawie opisu działania, schematów elektrycznych i programu pracy zestyków (WOT rys. nr 2 i 3 oraz rys. nr 312-24-0).

W przypadku stwierdzenia nieprawidłowości w działaniu przekaźnika należy:

• wyłączyć przekaźnik z układu;

• na podstawie oględzin lub pomiarów ustalić, który z elementów uległ uszkodzeniu;

• wymienić uszkodzony element na dobry.

7.6. Pakowanie, przechowywanie i transport

Wyrób powinien być przygotowany do pakowania w całości. Opakowanie powinno zabezpieczyć przekaźnik przed uszkodzeniem go w czasie transportu i przechowywania. Po opakowaniu, pudełko należy zakleić i zaopatrzyć w etykietę zawierającą, co najmniej następujące dane:

• nazwa lub znak towarowy wytwórcy i numer fabryczny;

• oznaczenie typu;

• zakres podziałki przekaźnika;

• napięcie zasilania;

• rok produkcji.

Wewnątrz opakowania powinien znajdować się jeden przekaźnik oraz:

• karta gwarancyjna;

• egzemplarz dokumentacji techniczno-ruchowej;

• świadectwo kontroli jakości.

Przekaźnik powinien być przechowywany w opakowaniu, w pomieszczeniu zamkniętym, wolnym od drgań i bezpośrednich wpływów atmosferycznych, suchym, przewiewnym, wolnym od szkodliwych par i gazów. Temperatura otaczającego powietrza nie powinna być niższa od 5 °C i wyższa niż 40 °C, a wilgotność względna nie powinna przekraczać 80 %.

7.7. Wymagania dodatkowe dotyczące elementów selekcjonowanych

7.7.1. Uwagi ogólne

Większość elementów i podzespołów przekaźnika RPZ-20 nie wymaga dodatkowej selekcji parametrów poza zgodnością ich wartości rzeczywistej z wartościami katalogowymi. Tym nie mniej, niektóre elementy wymagają jednak dodatkowego sprawdzenia i selekcji. Są to przekaźniki, tranzystory BF519V, BF258 i obwody scalone.

7.7.2. Sprawdzenie i selekcja kontaktronów

W przekaźniku RPZ-20 wykorzystywane są przekaźniki kontaktronowe na różne napięcia zasilające i o różnej ilości zestyków. Sprawdzenie cewek i kompletnych przekaźników należy dokonać na zgodność z parametrami podanymi w tablicy 2.

Tablica 2. Parametry sprawdzenia cewek i przekaźników

Lp.	Oznaczenie przekaźnika	Un [V]	Liczba zestyków	Oporność cewki [Ω]	Min. nap. zadziałania [V]
1	RP 101	110	1p + 2z	12 700 ± 5%	70
2	RP 102	220	2p + 1z	27 500 ± 5%	130
3	RP 103	110	1p + 2z	12 700 ± 5%	70
4	RP 104	220	1p + 2z	27 500 ± 5%	130
c.d. tablicy 2
5	RP 105	220	3z	27 500 ± 5%	130
6	RP 106	36	2z	1840 ± 5%	22

Symbole użyte w tablicy 2 oznaczają:

p - zestyk przełączający typu ZW211

z - zestyk zwierny typu ZP1

Przykładowo oznaczenie RP101: dotyczy przekaźnika kontaktronowego na napięcie 110 V prądu stałego o jednym zestyku przełączalnym (ZW211) i o dwu zestykach zwiernych (ZW-1).

Zestyki należy sprawdzać w komplecie z odpowiednimi dla danego przekaźnika cewkami. Kontrolę stanu zwarcia zestyków należy przeprowadzić omomierzem. W celu sprawdzenia działania zestyków powinno się powoli podnosić napięcie na cewce kontaktronu aż do momentu zadziałania zestyku, a po zadziałaniu obniżać napięcie i sprawdzić czy po obniżeniu napięcia do zera nastąpi powrót zestyku do stanu początkowego. Badanie należy powtórzyć, co najmniej kilkanaście razy i w przypadku stwierdzenia, chociaż jednej próby negatywnej, dany zestyk należy uznać za nie nadający się do zastosowania.

7.7.3. Dobór elementów półprzewodnikowych

Wymaga się, aby zastosowane w przekaźniku RPZ-20 tranzystory typu BF519 były piątej grupy, tj. BFP519V oraz spełniały następujące wymagania:

• współczynnik wzmocnienia prądowego h_21E *55 dla: U_CE = 12 V i I_C = 0,5 mA

• > dla tranzystorów typu BF258 wymaga się z kolei, aby spełniały warunek: h_21E *55 dla: U_CE = 12 V i I_C = 5 mA

W przekaźniku RPZ-20 jako WO201 i WO202 oraz WO301 ÷ WO303 zastosowano scalone wzmacniacz typu SFC2709A firmy SESCOSEM. Jako obwody zastępcze tej samej firmy można stosować układy typu SFC2709M, SFC2709T, SFC2709EM, SFC2709ET lub ich dokładne odpowiedniki innych firm. Układy scalone należy przed zamontowaniem sprawdzić, mierząc ich parametry statyczne, tj. wzmocnienie napięciowe z otwartą pętlą, wejściowe napięcie niezrównoważenia oraz wejściowy prąd polaryzujący.

Pomiary te można wykonać za pomocą uniwersalnego miernika parametrów obwodów scalonych, np. typu TCL232 firmy Schlumberger lub innego podobnego. Zmierzone wartości nie powinny się różnić od wartości katalogowych więcej niż o *10 % tzn.:

• wzmocnienie napięciowe 25000 *10 %

• napięcie niezrównoważenia 2 mV *10 %

• wejściowy prąd polaryzujący 0,2 *A *10 %

dla typowego napięcia zasilania *15 V.

• PRZEKAŹNIK RIT-20 (ZESPÓŁ PRZEKAŹNIKÓW RI-80 I RT-60)

8.1. Przekaźnik nadmiarowo-prądowy bezzwłoczny RI-80

8.1.1. Zastosowanie przekaźnika

Przekaźniki RI-80 są przeznaczone do zabezpieczenia urządzeń elektrycznych od skutków przeciążeń i zwarć. Są przystosowane do pracy w obwodach wtórnych zabezpieczeń elektroenergetycznych

8.1.2. Zasada działania

Z chwilą, gdy prąd osiągnie wartość nastawioną na podziałce, następuje obrót układu ruchomego i przełączenie zestyków. Czynność ta sygnalizowana jest przez wskaźnik zadziałania. Z chwilą, gdy prąd osiągnie wartość określoną współczynnikiem powrotu, sprężyna zwrotna powoduje powrót układu ruchomego do położenia początkowego. Wskaźnik zadziałania cofa się ręcznie do położenia wyjściowego.

8.1.3. Konstrukcja przekaźnika

Konstrukcja przekaźnika jest oparta na zasadzie działanie elektromagnetycznego. Przekaźnik składa się z:

• elektromagnesu;

• układu ruchomego;

• układu nastawczego;

• kompletu zestyków;

• cokołu z wtykami bananowymi.

Elementy przekaźnika są montowane na ramie nośnej zamocowanej do cokołu. Na płycie czołowej znajduje się pokrętło do nastawiania żądanej wartości prądu. Uzwojenie wzbudzenia składa się z dwóch cewek, które mogą być łączone szeregowo lub równolegle. Sposób połączenia pokazano na rysunku 3. Połączenie szeregowe: zaciski 1A i 2B wyprowadzenia z cewek, zaciski 1C i 2D zwarte przewodami.

Rys. 3. Schemat połączeń szeregowych cewek przekaźnika RI-80 [8]

Połączenie równoległe: 1A i 2B to wyprowadzenia z cewek, zaciski 1A i 1C oraz 2B i 2D zwarte przewodnikami przedstawia rysunek 4.

Rys. 4. Schemat połączeń równoległych cewek przekaźnika RI-80 [8]

Przekaźniki są wykonywane bez obudowy i w obudowie z przeźroczystego tworzywa termoplastycznego. Obudowa z gniazdem wtykowym jest przystosowana do zabudowania natablicowego z doprowadzeniem przewodów od strony czołowej lub od strony tylnej. Wymiary zewnętrzne przekaźników w wykonaniu z gniazdem wtykowym do zabudowania natablicowego (doprowadzenie przewodów od strony czołowej) przedstawia rysunek 5.

Rys. 5. Wymiary zewnętrzne przekaźnika RI-80 [8]

Gniazdo wtykowe jest zaopatrzone w zwieracz prądowy, który zwiera obwód wtórny przekładnika po wyjściu przekaźnika z gniazda. Schemat połączeń zwieracza przedstawiono na rysunku 6.

Rys. 6. Schemat połączeń zwieracza RI-80 [8]

Schemat połączeń przekaźnika w przypadku stosowania gniazda do zabudowania natablicowego (doprowadzenie przewodów od strony czołowej) w przypadku RI-80 z zestykami 2z i RI- 80 z zestykami 1z + 1r, przedstawiają rysunki odpowiednio 7a i 7b.

Rys. 7. Schemat połączeń przekaźnika RI-80; [8]

8.1.4. Dane techniczne przekaźnika RI-80

Zakresy pomiarowy:	0,25 ÷ 4 A dla In = 1 A 2,5 ÷ 100 A dla In = 5 A w 7 podzakresach
Częstotliwość:	50/60 Hz
Uchyb:	± 2,5 % (0,25 ÷ 20 A); ± 5 % (10 ÷ 100 A);
Rozrzut:	5 %
Pobór mocy:	1,6 ÷ 25,5 VA zależnie od zakresu
Czas zadziałania i powrotu:	60/100 ms
Współczynnik powrotu:	≤0,85
Liczba rodzaj zestyków:	1z + 1r lub 2z
Zdolność łączeniowa:	załączanie: 2 A (220 V) wyłączanie:0,12 A (220 V-; L/R=40 ms) 2 A (220 V~; cosϕ = 0,4) trwale: 1 A
Trwałość łączeniowa:	10^4
Trwałość mechaniczna:	10^5
Temperatura pracy:	-10 °C ÷ +45 °C
Stopień ochrony:	IP 40
Masa:	0,8 kg

8.2. Przekaźnik czasowy RT-60

1. Zastosowanie przekaźnika

Przekaźniki RT-60 znajdują zastosowanie w układach automatyki zabezpieczeniowej i przemysłowej jako element zwłoczny. Czas zwłoki jest odmierzany od chwili wzbudzenia przekaźnika.

8.2.2. Konstrukcja RT-60

Przekaźnik składa się z elektromagnesu napędzającego, indukcyjno-mechanicznego układu opóźniającego, układu zestyków i układu nastawienia zwłoki czasowej. Elementy te wraz z pozostałymi częściami są zainstalowane na płycie cokołu wyposażonej we wtyki bananowe.

Rys. 8. Budowa przekaźnika czasowego RT-60 [9]

Na płycie czołowej znajduje się pokrętło do nastawiania na podziałce żądanej zwłoki czasowej (ustawienie pokrętła określa pozycję spoczynkową zwory oraz wycinka koła zębatego za pośrednictwem krzywki mimośrodowej).

Przekaźnik jest wyposażony w optyczny wskaźnik zadziałania, kasowany ręcznie. Ze względu na przeznaczenie wyrobu przekaźnik stosuje się do obudowanych układów automatyki. Podstawowe wykonanie przekaźnika nie ma obudowy indywidualnej oraz gniazda wtykowego.

Przekaźnik jest wykonywany także w obudowie z przeźroczystego tworzywa sztucznego z przeznaczeniem do:

• zabudowania natablicowego z doprowadzeniem przewodów od strony tylnej;

• zabudowania natablicowego z doprowadzeniem przewodów od strony czołowej, rys. 9.

Rys. 9. Wymiary zewnętrzne przekaźnika RT-60 [9]

8.2.3. Zasada działania

Z chwilą podania napięcia na cewkę elektromagnesu (rys. 10, zaciski +1A, 2B) następuje przyciągnięcie zwory f. Jednocześnie dzwignia d powoduje natychmiastowe zamknięcie zestyku e. Następuje zwolnienie wycinka koła zębatego c, który zostaje wprawiony w ruch sprężyną k. Ruch tego wycinka jest hamowany za pośrednictwem tarczy indukcyjnej b, obracającej się w szczelinie magnesu stałego a. Po upływie nastawionego czasu zaczep i zostaje odsunięty zwalniając sprężynę h i następuje migowe zadziałanie zestyków przełączeniowych g.

Z chwilą zaniku napięcia następuje szybki powrót zwory, wycinka koła zębatego oraz zestyków do pozycji wyjściowej. Szybki powrót wycinka koła zębatego jest możliwy dzięki zastosowaniu sprzęgła o działaniu jednokierunkowym. Po każdym przestawieniu zakresu czasowego należy spowodować zadziałanie przekaźnika, aby zapewnić utrzymanie się w klasie dokładności.

Zacisk 1A należy przyłączyć do bieguna dodatniego źródła zasilania. Niezachowanie tego warunku powoduje wzrost błędu nastawienia, nie wpływa natomiast na rozrzut czasu zadziałania. Przekaźnik należy instalować w układach i miejscach nie narażonych na silne pola magnetyczne (np. pochodzące od obwodów lub uzwojeń prądowych, magnesów stałych itp.).

Schemat połączeń przekaźnika w wypadku stosowania gniazda do zabudowania natablicowego z doprowadzeniem przewodów od strony czołowej przedstawia rysunek 10.

Rys. 10. Schemat połączeń przekaźnika RT-60 [9]

8.2.4. Dane techniczne przekaźnika RT-60

Napięcie znamionowe Un;
prąd stały	12, 24, 36, 48, 55, 60, 110, 125, 220, 250 V
prąd przemienny 50/60 Hz	24, 42, 48, 100, 110, 127, 220 V
Zakres roboczy napięcia	0,8 ....1,1 Un
Napicie powrotne	0,1 Ur
Moc pobierana:
prąd stały	ok. 4,5 W
prąd przemienny	ok. 5 V*A
Liczba i rodzaj zestyków	2p. zwłoczne 1z bezzwłoczny
Zdolność wyłączeniowa przy 220 V
prąd stały, L/R = 40 ms	Zestyki przełączne zwłoczne - 0,1 A Zestyk zwierny bezzwłoczny - 0,1 A
prąd przemienny, cosϕ = 0,4	Zestyki przełączne zwłoczne - 5 A Zestyk zwierny bezzwłoczny - 0,2 A
Zakresy czasowe	0,3 ... 2 s 1 ... 6 s 3 ... 20 s 15 ... 100 s
Błąd nastawienia:
zakres do 20 s	± 5%
zakres 15 ... 100 s	± 7,5 %
Rozrzut nastawienia:
zakres do 20 s	10 %
zakres 15 ... 100 s	15 %
Czas powrotu przekaźnika	≤0,04 s
Trwałość łączeniowa:
elektryczna	10^4 łączeń
mechaniczna	10^6 zadziałań
Zależność odmierzonego czasu od zmian temperatury	na 1 °C wzrostu lub obniżenia od temperatury otoczenia 20 °C czas zmniejsza się lub wzrasta o 0,15 % w wypadku przekaźników o zakresie do 20 s oraz o 0,40 % w wypadku przekaźników o zakresie 15 ... 100 s
Zależność odmierzonego czasu od zmian napięcia	przy wzroście lub obniżeniu napięcia zasilającego o 10 % czas zmniejsza się lub wzrasta o 0,02 s
Wytrzymałość elektryczna izolacji	2 kV, 50 Hz
Warunki pracy:
temperatura otoczenia	-5...+40 °C
wilgotność powietrza przy 20°C	≤80 %
Masa:
bez gniazda	1,1 kg
z gniazdem	1,25 kg

• CEL I ZAKRES PRACY

Celem pracy dyplomowej jest wykonanie stanowiska do badania zabezpieczeń nadprądowo zwłocznych od zwarć międzyfazowych w liniach SN. Stanowisko to ma być wykorzystane w Zakładzie Energoelektroniki i Elektroenergetyki Politechniki Rzeszowskiej jako pomoc dydaktyczna dla studentów Wydziału Elektrycznego. Ma ono zapoznać praktycznie studentów, do czego służą i na jakiej zasadzie działają przekaźniki nadprądowe i przekaźniki do samoczynnego powtórnego załączenia SPZ. Wykonane stanowisko ma służyć do badania prostych urządzeń zabezpieczających układy elektroenergetyczne przed pojawieniem się dużych prądów, które mogłyby spowodować zniszczenie urządzeń energetycznych, np. transformatorów, sieci promieniowej, linii średnich napięć.

Stanowisko to pozwala na badanie przekaźników nadprądowych wszystkich typów z tym, że zakres pomiarowy jest ograniczony do 10 A, ponieważ amperomierz zastosowany w tym stanowisku jest o zakresie od 0 ÷ 10 A, Tak wąski zakres pomiarowy jest spowodowany tym, że wymuszenie większego prądu niż 10 A spowodowałoby znaczny wzrost kosztów wykonania stanowiska, ponieważ należałoby zastosować amperomierz o zakresie do 50 A, oraz bocznik lub przekładnik 50 A/1A. Wymuszenie prądu do 50 A, wymagałoby zastosowania dużego transformatora i rezystora wodnego, co utrudniłoby wykonanie obudowy oraz skomplikowałoby przebieg ćwiczenia. Badanie innych przekaźników niż użyte w stanowisku, tj. RIT-20, RPZ-20 jest możliwe, ale wymaga zmiany płyty czołowej oraz ewentualnie układu sterującego.

Dla celów ćwiczeniowych oraz zapoznania się z zasadą działania przekaźników wykonane stanowisko jest w pełni wystarczające.

Ćwiczenia wykonywane na nim pozwolą w pełni zobrazować jak działają zabezpieczenia w liniach energetycznych SN.

• OPIS WYKONANEGO STANOWISKA LABORATORYJNEGO

Stanowisko zostało wykonane na wzór stanowisk laboratoryjnych istniejących już w laboratorium urządzeń elektrycznych PRz. Jest to stanowisko stacjonarne, gdzie zastosowano nowy układ pomiarowy cyfrowy. Mierniki tablicowe, woltomierz i amperomierz mają wyświetlacz zbudowany z diod świecących, a czasomierz posiada wyświetlacz ciekłokrystaliczny. Zastosowanie tych mierników ułatwi odczyty wyników podczas wykonywania ćwiczenia. Stanowisko jest kompletne i nie będzie wymagać czasu na zmontowanie układu pomiarowego. Odrabiający ćwiczenie, po zapoznaniu się z instrukcją ćwiczenia będą mogli od razu przystąpić do jego wykonywania, co bardzo ułatwi pracę w laboratorium.

Stanowisko jest wykonane ze sklejki polakierowanej. Sklejka ma dużo większą wytrzymałość niż płyta meblowa, dlatego podjęto decyzję, aby wykonać stanowisko z trwalszego materiału. Podstawa pod autotransformator i elementy sterowania oraz pulpit sterowniczy i boki stanowiska zostały wykonane ze sklejki grubości 12 mm, pozostałe elementy wykonano ze sklejki grubości 10 mm. W tylnej części wykonano otwory wentylacyjne w celu odprowadzania ciepła z wnętrza obudowy. Płyta czołowa i pulpit sterowniczy jest zamocowany do obudowy za pomocą wkrętów, które umożliwiają demontaż tych elementów w celu dostępu do jej wnętrza. Obudowa jest wykonana w ten sposób, że pulpit sterowniczy jest usytuowany pod pewnym kątem w celu łatwego dostępu do przycisków sterowniczych. Płyta czołowa zawierająca przekaźniki i mierniki jest usytuowana tak, aby student wykonujący ćwiczenie mógł siedzieć przy stanowisku a mierniki znajdowały się na wysokości jego wzroku.

Instalacja elektryczna jest wykonana przewodem Lgy 1 mm². Układ jest zabezpieczony przed przeciążeniem wyłącznikiem płaskim instalacyjnym S 193 C 6 A.

W celu odizolowania części znajdujących się pod napięciem, styczniki, transformator i listwy zaciskowe są zamocowane na podstawie z tekstolitu.

W wykonanym stanowisku można wyróżnić trzy zasadnicze części:

• płytę czołową;

• pulpit sterowniczy;

• obudowę.

Płyta czołowa o wymiarach 950 x 550 mm zawiera:

• dwa przekaźnik RIT-20;

• przekaźnik RPZ-20;

• woltomierz DR99 ACV;

• amperomierz DR99 ACA;

• czasomierz H5CR firmy Omron.

Wygląd płyty czołowej przedstawia rysunek 11.

Rys. 11. Płyta czołowa stanowiska

Pulpit sterowniczy o wymiarach 950 x 440 mm zawiera:

• Przyciski sterownicze: załączające T1-1295

wyłączające T1-0794

załączający NŁF-30

• wyłącznik potrójny T2-0695;

• Wyłącznik bezpieczeństwa CAT 800T-FX A1;

• makietę sygnalizacyjną działania linii SN.

Wygląd pulpitu sterowniczego przedstawia rysunek 12.

Rys. 12. Pulpit sterowniczy stanowiska

Obudowa stanowiska ma następujące wymiary:

• długość - 950 mm;

• szerokość części dolnej - 650 mm;

• szerokość części górnej - 270 mm;

• wysokość - 800 mm.

Wewnątrz obudowy znajdują się:

• transformator;

• rezystor;

• styczniki;

• listwy zaciskowe;

• bezpiecznik aparatowy.

Wygląd obudowy w dwóch rzutach przedstawia rysunek 13.

Rys. 13. Obudowa stanowiska

Schemat ideowy obwodów wykonanego stanowiska laboratoryjnego przedstawiono na specjalnym rysunku zamieszczonym niżej.

• BADANIA PRZEKAŹNIKÓW ZABEZPIECZENIOWYCH

11.1. Wiadomości ogólne

Rozróżnia się dwa zasadnicze rodzaje badań elementów, urządzeń i układów automatyki zabezpieczeniowej:

• badania fabryczne, przeprowadzane w trakcie lub po wykonaniu danego urządzenia (przekaźnika, przekładnika);

• badania eksploatacyjne, przeprowadzane po zainstalowaniu nowego układu automatyki zabezpieczeniowej, a następnie w określonych odstępach czasowych i w odpowiednim zakresie.

Badania fabryczne, wykonywane u wytwórcy, można z kolei podzielić na:

• badania pełne, zwane też próbą typu, które mają na celu wyczerpującą ocenę danego elementu pod względem konstrukcji, materiałów i wykonania; stosuje się je dla nowych konstrukcji lub w przypadku wprowadzenia zmian konstrukcyjnych lub materiałowych, mogących mieć wpływ na wynik badań pełnych;

• badania niepełne, zwane też próbą wyrobu, które mają na celu sprawdzenie, czy w wykonaniu danego elementu nie popełniono przypadkowych błędów; badania te stosuje się dla każdego wyprodukowanego elementu.

Badania eksploatacyjne są wykonywane przez wyspecjalizowane grupy pomiarowo-badawcze energetyki lub innych gałęzi przemysłu. Wśród tego rodzaju badań można wyróżnić:

• badania odbiorcze - przeprowadzane przed wprowadzeniem danego układu automatyki zabezpieczeniowej do eksploatacji; celem tych badań jest sprawdzenie stanu elementów automatyki zabezpieczeniowej przed zainstalowaniem na obiekcie chronionym lub po zakończeniu prac montażowych urządzeń nowo budowanych lub przebudowanych;

• badania okresowe elementów i układów automatyki zabezpieczeniowej, mającej na celu sprawdzenie aktualności nastawień i charakterystyk przekaźników, stanu izolacji obwodów wtórnych;

• badania dodatkowe, związane z wymianą lub bieżącym remontem chronionego obiektu elektroenergetycznego, ze zmianą w układzie automatyki zabezpieczeniowej i/lub wymianą jego elementów oraz z przypadkami nieprawidłowego lub niewyjaśnionego działania automatyki zabezpieczeniowej; należy je także przeprowadzić, gdy istnieje podejrzenie, że elementy układu automatyki zabezpieczeniowej mogły ulec uszkodzeniu w wyniku: poważnych zakłóceń w pracy układu elektroenergetycznego, pożaru, zalania wodą, itp. - zakres tych badań ustala się w zależności od aktualnych potrzeb.

Zasadnicze rodzaje badań i ich podział ilustruje rysunek 14.

Rys. 14. Rodzaje badań elementów i urządzeń zabezpieczeniowych

Badania pełne (próba typu) można podzielić na dwa zasadnicze rodzaje:

• badania funkcjonalne, których zadaniem jest sprawdzenie działania danego elementu urządzenia pod wpływem zmian wartości jego wielkości wejściowych, np. prądu, napięcia, częstotliwości;

• badania technologiczne, polegające na sprawdzeniu wytrzymałości elektrycznej, mechanicznej i cieplnej danego elementu lub urządzenia.

Wśród badań funkcjonalnych, przeprowadzanych w ramach próby typu przekaźników elektroenergetycznych, można wymienić:

• sprawdzenie charakterystyk rozruchowych (np. impedancyjnych, kątowych, itp.);

• sprawdzenie charakterystyk czasowych (np. przekaźników odległościowych);

• sprawdzenie napięć lub prądów rozruchu i powrotu, współczynnika powrotu, rozrzutu wartości rozruchowej i uchybu nastawienia (dotyczy tylko przekaźników pomiarowych);

• sprawdzenie czasów zadziałania i powrotu, ich rozrzutu oraz uchybu nastawienia.

Przeprowadzenie wymienionych badań wymaga odpowiednich urządzeń i układów pomiarowo-badawczych; można je podzielić na:

• jednofazowe urządzenia i układy pomiarowo-regulacyjne;

• trójfazowe urządzenia i układy pomiarowo-regulacyjne;

• trójfazowe modele fizyczne elementów układu elektroenergetycznego (np. linii jedno- i dwustronnie zasilanych, transformatorów, generatorów synchronicznych itp.).

Jak wspomniano wcześniej w ramach tzw. próby typu wykonuje się także badania technologiczne. W ramach tej części badań przeprowadza się następujące próby i sprawdzenia:

• trwałości mechanicznej (odporność na drgania, wstrząsy i korozję), w tym wytrzymałości dynamicznej;

• izolacji (wytrzymałość elektryczna przy napięciach: udarowym i przemiennym), w tym rezystancji izolacji;

• wytrzymałości cieplnej obwodów pomiarowych i sterowania;

• trwałości i zdolności łączeniowej zestyków i ich obciążalności prądowej.

Badaniom niepełnym podlega każdy wyprodukowany przekaźnik i przekładnik. Zakres badań przekaźników obejmuje - poza oględzinami - następujące sprawdzenia:

• docisku zestykowego i przechyłu styków;

• poboru mocy;

• napięć lub prądów rozruchu i powrotu (dotyczy tylko przekaźników pomocniczych);

• współczynnika powrotu, rozrzutu wartości rozruchowej i uchybu nastawienia (dotyczy tylko przekaźników pomiarowych);

• czasów zadziałania i powrotu, ich rozrzutu oraz uchybu nastawienia (dotyczy tylko przekaźników czasowych);

• charakterystyk rozruchowych przekaźników pomiarowych;

• wytrzymałości elektrycznej napięciem przemiennym.

BADANIA EKSPLOATACYJNE

Wszystkie przekaźniki i zespoły automatyki zabezpieczeniowej powinny przed oddaniem ich do eksploatacji przejść następujące pomiary i sprawdzenia:

• oględziny, mające na celu sprawdzenie, czy montaż, wyposażenie i dane techniczne s --> [Author:MŚ] ą zgodne z dokumentacją, przepisami i zaleceniami wytwórcy; kontroluje się ponadto poprawność zamocowania przewodów w zaciskach oraz działanie układów ruchowych;

• pomiar rezystancji izolacji, której wartość nie powinna być mniejsza od 50 kΩ;

• sprawdzenie nastawień roboczych, które powinny być zgodne z dokumentacją techniczną danego obiektu elektroenergetycznego;

• sprawdzenie działania, potwierdzające wymagania wytwórcy.

BADANIA OKRESOWE

Ze względu na zakres przeprowadzanych badań okresowych można je podzielić na:

• podstawowe - obejmujące sprawdzenie działania układu automatyki zabezpieczeniowej i jego elementów, stanu izolacji obwodów pomocniczych, oględzin aparatów i instalacji oraz wykonania prób funkcjonalnych;

• skrócone - obejmujące kontrolę dział --> [Author:MŚ] ania układu w warunkach odpowiadających stanom zakłóceniowym lub przez mechaniczne pobudzenie przekaźników i pomiar rezystancji izolacji obwodów.

Częstotliwość badań okresowych zależy od warunków, w jakich dany układ automatyki zabezpieczeniowej pracuje (stopień zapylenia, zanieczyszczenia chemicznego i wilgotności powietrza, temperatura otoczenia, jakość aparatury). W tablicy 3. przedstawiono częstotliwość przeprowadzania podstawowych i skróconych badań okresowych zalecanych w energetyce krajowej.

Tablica 3. Częstotliwość eksploatacyjnych badań okresowych elementów i układów EAZ obowiązująca w energetyce krajowej

Rodzaj obiektu lub układu	Rok
	1	2	3	4
Linie o napięciu Un ≥110 kV	P	S	S	P
Linie średnich napięć z zabezpieczeniami przekaźnikowymi	P	S	S	P
Linie średnich napięć z wyzwalaczami pierwotnymi	P	-	P	-
c.d. tablicy 3
Generatory, transformatory oraz bloki generator-transformator	P	S	S	P
Silniki potrzeb własnych elektrowni	P	S	S	P
Układy automatyki SZR, SCO i synchronizacji	P	S	S	P
Układy sprzęgające w:cz. łącznie z automatyką zabezpieczeniową	P	S	P	S

Oznaczenie rodzaju badania:

P -podstawowe, S - skrócone

Według tych samych zaleceń badania okresowe takich obiektów jak: generatory i kompensatory synchroniczne, transformatory blokowe i potrzeb własnych elektrowni oraz linii zasilających potrzeby własne - powinny być przeprowadzone w okresach ich kapitalnych remontów.

Ze względu na sposób zasilania elementów i układów automatyki zabezpieczeniowej podczas badań eksploatacyjnych, można je podzielić na tzw. badania wtórne i pierwotne.

Za badania wtórne uważa się badania przeprowadzone po stronie wtórnej przekładników pomiarowych i w obwodach prądu pomocniczego.

Jako badania pierwotne rozumie się takie badania, podczas których układ automatyki zabezpieczeniowej jest zasilany prądami i/lub napięciami wymuszonymi po stronie pierwotnej przekładników pomiarowych. Rozróżnia się trzy odmiany tego typu badań, zależnie od sposobu wytwarzania prądów i napięć:

• badania prądem obciążenia i napięciem roboczym w czasie normalnej pracy zabezpieczonego obiektu;

• badanie prądem pierwotnym z pomocniczego źródła prądu;

• badanie prądem pierwotnym przy obniżonym napięciu zasilającym.

Badanie wymienione w punkcie 1 ogranicza się właściwie do sprawdzenia nie działania układu automatyki w normalnych warunkach i stanowi zakończenie badania okresowego.

Badanie prądem pierwotnym z pomocniczego źródła prądu ma na celu sprawdzenie prawidłowego zadziałania zabezpieczenia przy nastawionych wartościach prądu rozruchowego i zwłoki czasowej. W wypadku bardzo dużych wartości prądu rozruchowego wystarczy stwierdzić przepływ prądu w obwodach pomiarowych danego przekaźnika. Tym sposobem sprawdza się zarówno przekładniki prądowe, jak i przekaźniki oraz połączenia między tymi elementami.

Jako źródło prądu stosowany jest w tym wypadku regulowany zespół prądowy, złożony z dławika i układu probierczego wielkoprądowego, którego schemat zasadniczy i sposób podłączenia do badania obiektu przedstawiono na rys. 15.

Rys. 15. Zespół wielkoprądowy do badania zabezpieczeń nadprądowych prądem pierwotnym i sposób jego podłączenia do badanego obiektu; Dł - dławik; TP - transformator probierczy wielkoprądowy stanowiący wyposażenie transformatora probierczego; PPz - przekładnik prądowy na obiekcie zabezpieczonym; Od - odłącznik; W - wyłącznik; Uz - uziemienie ochronne

BADANIA DODATKOWE

Jak już wcześniej wspomniano, przyczyny przeprowadzenia dodatkowych - pozaplanowych - badań eksploatacyjnych elementów i układów automatyki zabezpieczeniowej mogą być różne, różny też może być zakres tych badań. Jeśli powodem badań jest wymiana zabezpieczonego urządzenia lub linii, badania dodatkowe będą miały charakter i zakres badań odbiorczych. To samo dotyczy modernizacji układu automatyki zabezpieczeniowej. Gdy natomiast obiekt chroniony podlegał poawaryjnemu remontowi lub planowemu remontowi kapitalnemu, wtedy charakter i zakres badań będzie odpowiadał badaniom okresowym podstawowym.

Inny natomiast charakter mogą mieć badania elementów i układów automatyki zabezpieczeniowej, których zachowanie się było nieprawidłowe, tzn. zabezpieczenie działało błędnie lub też nie działało w ogóle, mimo że działać powinno. Zakres i sposób badań dodatkowych będzie w tym wypadku uzależniony od aktualnych potrzeb. Czasem wystarczy skrócone badanie, polegające na sprawdzeniu danego przekaźnika, innym razem wymagana będzie próba pierwotnym prądem, a jeszcze innym razem niewłaściwie działający przekaźnik będzie musiał przejść szczegółowe badania w laboratorium na modelu fizycznym, w warunkach odwzorowujących warunki zakłóceniowe w danym układzie elektroenergetycznym.

• ZASADA DZIAŁANIA

Stanowisko laboratoryjne do badania przekaźników nadprądowych wykonane jest w ten sposób, że student wykonujący ćwiczenie ogranicza się do włączania i wyłączania odpowiednich układów przyciskami oraz do odczytu wyników otrzymanych w czasie pomiarów. Przed przystąpieniem do wykonywania ćwiczenia musi jednak dokładnie zapoznać się z zasadą działania układu probierczego i pomiarowego.

Badania przeprowadzane na wykonywanym stanowisku obejmują:

• sprawdzenie członu prądowego przekaźników RIT-20;

• sprawdzenie zgodności podziałki członu czasowego przekaźnika;

• pomiar czasu i symulację jednokrotnego zadziałania układu SPZ;

• pomiar czasu i symulację dwukrotnego zbrojenia układu SPZ.

1. Pomiar czasu zadziałania układu nadprądowego RI-80 w systemie podłączenia bezpośredniego

Postępowanie przy badaniu - kolejność czynności jak podano poniżej

1. Załączyć główne zasilanie przyciskiem „ZAŁĄCZANIE ZASILANIA” przy wyciśniętym przycisku „WYŁĄCZENIE ZASILANIA”.

2. Przełącznik krotności RPZ-20 ustawić w pozycji „0”.

3. Przełącznik „POMIAR CZASU” ustawić na pozycję „1”.

4. Przełącznik „SYSTEM ZWARĆ” ustawić na pozycję „1”.

5. Przełącznikiem „RESET” wyzerować TIMER.

6. Załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE LINII”.

7. Nastawić wszystkie przekaźnik RI-80 na prąd 5A.

8. Doprowadzić układ do zwarcia poprzez załączenie przyciskiem „ZAŁĄCZENIE ZWARCIA”.

9. Odczytać czas zadziałania przekaźników RI-80 z czasomierza, wyzerować czasomierz;

10. Załączyć powtórnie przycisk „ZAŁĄCZENIE LINII” i odczytać następne wskazanie czasomierza.

11. Powtórzyć pomiar dwukrotnie.

12. Zmienić nastawienie prądu na przekaźniku RI-80 na wartość podaną w tablicy 4 i wykonać odpowiednią ilość pomiarów.

13. Po wykonaniu ćwiczenia wyłączyć układ przyciskiem „WYŁĄCZENIE ZWARCIA”.

Tablica 4. Pomiar czasu zadziałania przekaźnika RI-80

Dane przekaźnika: Typ: RI-80, nr fabryczny:...................., In=............................A, zakres:........................,Up:............................V.
Nastawienia: Inast=.....................A,
Inast	Obciążenie	Czas zadziałania
				t1	t2	t3	t4	t5
A	A	s	s	s	s	s
5	6,70	0,024	0,024	0,024	0,024	0,024
4			0,020	0,024	0,016	0,020	0,016
2,5			0,020	0,016	0,016	0,016	0,016

1. Pomiar czasu zadziałania przekaźnika RIT-20 w systemie połączenia bezpośredniego.

Postępowanie przy badaniu - kolejność czynności jak podano poniżej

1. Przełącznik „POMIAR CZASU” przestawić na pozycję „2”.

2. Przełącznikiem „RESET” wyzerować TIMER.

3. Załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE LINII”.

4. Nastawić przekaźnik RI 80 na prąd 5A, następnie RT-60 na czas 2s.

5. Doprowadzić układ do zwarcia poprzez załączenie przyciskiem „ZAŁĄCZENIE ZWARCIA”.

6. Odczytać czas zadziałania przekaźników RIT-20 z czasomierza.

7. Wyzerować czasomierz przyciskiem „RESET”, załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE LINII” i powtórzyć pomiar czterokrotnie.

8. Przestawić ustawienie prądu na przekaźniku RI-80 oraz czas na przekaźniku czasowym RT-60 na parametry podane w poniższej tablicy i wykonać odpowiednią ilość pomiarów;

9. Po wykonaniu ćwiczenia wyłączyć układ z pod zwarcia przyciskiem „WYŁĄCZENIE ZWARCIA”.

Tablica 5. Pomiar czasu zadziałania przekaźnika RIT-20.

Dane przekaźnika: Typ: RIT-20, nr fabryczny:...................., In=............................A, zakres:........................,Up:............................V.
Nastawienia: Inast=.....................A,
Obciążenie	Inast	tnast	Wartości pomierzone					Wartości obliczone
						Czas zadziałania
						t1	t2	t3	t4	t5	tśr	b	r
A	A	s	s	s	s	s	s	s	%	%
6,70	5	2	1,964	1,940	1,940	1,948	1,948	1,948	-2,6	1,2
				1	0,956	0,968	0,952	0,960	0,952	0,958	-4,22	1,6
			2,5	2	1,920	1,892	1,900	1,888	1,892	1,988	-5,08	1,6
				1	0,976	0,944	0,944	0,944	0,936	0,949	-5,1	4

Uchyb względny nastawienia - b - dla podziałki przekaźnika czasowego definiowany jest jako stosunek różnicy algebraicznej między wartością zmierzoną (średnią z pomiarów) i wartością nastawioną do wartości nastawionej czasu zadziałania tego przekaźnika. Zgodnie z powyższą definicją uchyb względny nastawienia czasu zadziałania przekaźnika czasowego oblicza się ze wzoru:

;

t_śr - średnia arytmetyczna czasu zadziałania,

t_nast - czas nastawiony na podziałce przekaźnika.

Rozrzut względny czasu zadziałania - r - określa się natomiast jako stosunek największej różnicy między dwiema wartościami zmierzonymi do wartości nastawionej czasu zadziałania i oblicza się na podstawie wzoru:

;

t_max , t_min - największa oraz najmniejsza pomierzona wartość czasu zadziałania przekaźnika przy określonym czasie nastawienia t_nast.

1. Symulacja jednokrotnego zadziałania przekaźnika RPZ-20 dla ustawienia t_I = 2 s

Pomiar dla nastaw RI-80: I_nast = 5 A, RT-60: t_nast = 2 s

1. Pomiar czasu zwarcia - kolejność czynności

1. Przełącznik „POMIAR CZASU” przestawić na pozycję „3”.

2. Przełącznikiem „RESET” wyzerować TIMER.

3. Przełącznik „SYSTEM ZWARĆ” przestawić na pozycję „3”.

4. Na przekaźniku czasowym Rtx-40 nastawić czas 9 s.

5. Przestawić przełącznik „KROTNOŚĆ SPZ” na pozycję „1”.

6. Załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE LINII”.

7. Ustawić parametry ustawienia przekaźników RI-80 na 5A i RT-60 na 2 s.

8. Po zazbrojeniu się wyłącznika doprowadzić układ do zwarcia poprzez załączenie przyciskiem „ZAŁĄCZENIE ZWARCIA”.

9. Odczytać czasy zadziałania układu i wpisać do tablicy.

10. Wyzerować TIMER.

11. Załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE LINII”, po zazbrojeniu się wyłącznika załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE ZWARCIA” , odczytać powtórnie czas zwarcia dla następnego pomiaru.

2. Pomiar czasu zbrojenia - kolejność czynności

1. Wyzerować TIMER.

2. Załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE LINII”.

3. Przełączyć wyłącznik „POMIAR CZASU” na pozycję „4”.

4. Po zazbrojeniu się wyłącznika załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE ZWARCIA”.

5. Odczytać czas zbrojenia i wpisać do poniższej tablicy.

6. Załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE LINII”.

7. Wyzerować TIMER i powtórzyć pomiar czasu zbrojenia.

Analogicznie do powyższych pomiarów należy przeprowadzić pomiary dla parametrów podanych niżej nastaw

• RI-80: I_nast = 5 A, RT-60: I_nast = 1 s

• RI-80: I_nast = 2,5 A, RT-60: I_nast = 2 s

• RI-80: I_nast = 2,5 A, RT-60: I_nast = 2 s

Przykładowe wyniki pomiarów przeprowadzonych zgodnie z powyższą procedurą przedstawiono w tablicy 6.

Tablica 6. Wyniki pomiarów czasów jednokrotnego SPZ dla t₁ = 2 s

Dane przekaźnika: Typ: RIT-20, nr fabryczny:...................., In=............................A, zakres:........................,Up:............................V. RPZ-20, nr fabryczny:....................,
Nastawienia: Inast=.....................A,
Obciążenie	Inast	tnast	Czas zwarcia	Czas zbrojenia	Czas zwarcia	Całkowity czas zwarcia
						tz1	tzb	tz2=tzc-tz1	tzc
A	A	s	s	s	s	s
6,70	5	2	2,04	2,06	2,05	4,09
				2	20,8	2,07	2,04	4,12
				1	1,01	2,06	0,99	2,00
				1	0,98	2,06	1,00	1,98
			2,5	2	1,94	2,06	1,93	3,87
				2	1,93	2,06	1,93	3,86
				1	1,02	2,06	1,01	2,03
				1	1,01	2,06	1,01	2,02

1. Symulacja jednokrotnego zadziałania przekaźnika RPZ-20 dla ustawienia t_I = 1 s

Pomiary wykonać analogicznie jak poprzednio zmieniając tyko nastawienie czasu t_I na RPZ-20 na 1 s.

Przykładowe wyniki pomiarów zamieszczono w tablicy 7.

Tablica 7. Wyniki pomiarów czasów jednokrotnego SPZ dla t₁ = 1 s.

Dane przekaźnika: Typ: RIT-20, nr fabryczny:...................., In=............................A, zakres:........................,Up:............................V. RPZ-20, nr fabryczny:....................,
Nastawienia: Inast=.....................A,
Obciążenie	Inast	tnast	Czas zwarcia	Czas zbrojenia	Czas zwarcia	Całkowity czas zwarcia
						tz1	tzb	tz2=tzc-tz1	tzc
A	A	s	s	s	s	s
6,70	5	2	2,04	1,01	2,05	4,09
				2	20,8	1,00	2,04	4,12
				1	1,01	1,01	0,99	2,00
				1	0,98	1,01	1,00	1,98
			2,5	2	1,94	1,01	1,93	3,87
				2	1,93	0,99	1,93	3,86
				1	1,02	1,01	1,01	2,03
				1	1,01	1,01	1,01	2,02

2. Symulacja dwukrotnego zadziałania przekaźnika RPZ-20 dla ustawienia t_I = 2 s

Pomiar dla nastaw RI-80: I_nast = 2,5A, RT-60: t_nast = 2 s

1. Pomiar czasu zwarcia - kolejność czynności

1. Przełącznik „POMIAR CZASU” ustawić na pozycji „3”.

2. Przełącznikiem „RESET” wyzerować TIMER.

3. Przełącznik „SYSTEM ZWARĆ” zostawić na pozycję „3”.

4. Na przekaźniku czasowym Rtx - 40 nastawić czas 18 s.

5. Przestawić przełącznik „KROTNOŚĆ SPZ” na pozycję „2”.

6. Załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE LINII”.

7. Po zazbrojeniu się wyłącznika doprowadzić układ do zwarcia poprzez załączenie przyciskiem „ZAŁĄCZENIE ZWARCIA”.

8. Odczytać czasy zadziałania układu i wpisać do tablicy.

9. Wyzerować TIMER.

10. Załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE LINII”, po zazbrojeniu się wyłącznika załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE ZWARCIA”, odczytać powtórnie czas zwarcia dla następnego pomiaru.

2. Pomiar czasu zbrojenia - kolejność czynności

1. Wyzerować TIMER.

2. Załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE LINII”.

3. Przełączyć wyłącznik „POMIAR CZASU” na pozycję „4”.

4. Po zazbrojeniu się wyłącznika załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE ZWARCIA”.

5. Odczytać czas zbrojenia i wpisać do poniższej tablicy.

6. Załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE LINII”.

7. Wyzerować TIMER i powtórzyć pomiar czasu zbrojenia.

Analogicznie do powyższych pomiarów należy przeprowadzić pomiar dla parametrów podanych poniżej nastaw

• RI-80: I_nast = 5 A, RT-60: I_nast = 1 s

• RI-80: I_nast = 2,5 A, RT-60: I_nast = 2 s

• RI-80: I_nast = 2,5 A, RT-60: I_nast = 2 s

Przykładowe wyniki pomiarów przeprowadzonych zgodnie z powyższą procedurą przedstawiono w tablicy 8.

Tablica 8. Wyniki pomiarów czasu dwukrotnego SPZ dla t₁ = 2 s

Dane przekaźnika: Typ: RIT-20, nr fabryczny:...................., In=............................A, zakres:........................,Up:............................V. RPZ-20, nr fabryczny:....................,
Nastawienia: Inast=.....................A,
Obciążenie	Inast	tnast	Czas zwarcia	Czas zbrojenia	Czas zwarcia	Czas zbrojenia	Całkowity czas zbrojenia	Czas zwarcia	Czas zwarcia	Całkowity czas zwarcia
						tz1	tzb1	tz2=tz2*-tz1	tzb2=tzbc-tzb1	tzbc	tz2*	tz3=tzc-tz2*	tzc
A	A	s	s	s	s	s	s	s	s	s
6,70	2,5	2	1,99	2,09	1,97	6,34	8,43	3,96	2,00	5,96
				2	1,98	2,09	1,97	6,26	8,35	3,95	1,99	5,94
				1	1,02	2,09	1,02	7,27	9,36	2,04	1,01	3,05
				1	1,02	2,08	1,00	7,28	9,36	2,02	1,02	3,04
			5	2	2,01	2,09	1,98	6,31	8,40	3,99	1,99	5,98
				2	1,99	2,09	1,97	6,43	8,52	3,96	1,98	5,94
				1	1,05	2,09	1,04	7,27	9,36	2,09	1,05	3,14
				1	1,06	2,09	1,04	7,26	9,35	2,10	1,04	3,14

1. Symulacja dwukrotnego zadziałania przekaźnika RPZ-20 dla ustawienia t_I =1 s

Pomiary wykonać analogicznie jak poprzednio zmieniając tyko nastawienie czasu t_I na RPZ-20 na 1 s.

Tablica 9. Wyniki pomiarów dwukrotnego SPZ dla t₁ = 1 s.

Dane przekaźnika: Typ: RIT-20, nr fabryczny:...................., In=............................A, zakres:........................,Up:............................V. RPZ-20, nr fabryczny:....................,
Nastawienia: Inast=.....................A,
Obciążenie	Inast	tnast	Czas zwarcia	Czas zbrojenia	Czas zwarcia	Czas zbrojenia	Całkowity czas zbrojenia	Czas zwarcia	Czas zwarcia	Całkowity czas zwarcia
						tz1	tzb1	tz2=tz2*-tz1	tzb2=tzbc-tzb1	tzbc	tz2*	tz3=tzc-tz2*	tzc
A	A	s	s	s	s	s	s	s	s	s
6,70	2,5	2	1,99	1,01	1,97	7,07	8,08	3,96	2,00	5,96
				2	1,98	1,01	1,97	7,04	8,05	3,95	1,99	5,94
				1	1,02	1,00	1,02	7,23	8,23	2,04	1,01	3,05
				1	1,02	1,00	1,00	7,23	8,26	2,02	1,02	3,04
			5	2	2,01	1,01	1,98	7,26	8,27	3,99	1,99	5,98
				2	1,99	1,01	1,97	7,25	8,26	3,96	1,98	5,94
				1	1,05	1,01	1,04	7,17	8,18	2,09	1,05	3,14
				1	1,06	1,01	1,04	7,09	8,10	2,10	1,04	3,14

2. Symulacja działania układu dla zwarcia przemijającego

Przy badaniu należy zachować kolejność czynności jak podano poniżej.

1. Przełącznik „POMIAR CZASU” ustawić na pozycji „3”.

2. Przełącznikiem „RESET” wyzerować TIMER.

3. Przełącznik „SYSTEM ZWARĆ” zostawić na pozycję „3”.

4. Na przekaźniku czasowym Rtx - 40 nastawić czas 12s.

5. Przestawić przełącznik „KROTNOŚĆ SPZ” na pozycję „2”.

6. Załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE LINII”.

7. Po zazbrojeniu się wyłącznika doprowadzić układ do zwarcia poprzez załączenie przyciskiem „ZAŁĄCZENIE ZWARCIA”.

• PRZEBIEG ĆWICZENIA (INSTRUKCJA)

1. Oględziny stanowiska

• Przed przystąpieniem do ćwiczenia należy zapoznać się z budową i przeznaczeniem przekaźników korzystając z kart katologowych.

• Odpisać dane znamionowe przekaźników zastosowanych w stanowisku;

• Zapoznanie się z rozmieszczeniem przełączników na pulpicie sterowniczym.

Przekaźnik do automatyki SPZ dwukrotnego RPZ-20

RPZ-20 - to elektroniczny przekaźnik realizujący cykle automatyki jedno i dwukrotnego SPZ w sieciach średnich napięć. Obwody wejściowe przekaźnika dostosowane są do pobudzania od zestawów zwłocznych i bezzwłocznych zabezpieczeń nadprądowych. Przekaźnik jest przystosowany do podłączenia z zewnątrz przełącznika służącego do programowania działania układu w cyklu 1- lub 2-krotnego SPZ, a także odstawienia automatyki. Obwody zasilania cykli muszą być połączone poprzez odpowiednie zestyki pomocnicze wyłącznika mocy oraz zestyki w/w przełącznika programowego. Umożliwia to jednoznaczne zaliczanie cykli udanych i nieudanych 1- lub 2-krotnego SPZ. W układach 2-krotnego SPZ stosuje się taki program pracy zabezpieczeń, aby można było uzyskać 1, 2 i 3 wyłączenie bezzwłoczne lub zwłoczne - do wyboru. Spełnienie takiego programu uzyskuje się w przekaźniku RPZ-20 przez rozdzielenie obwodu pobudzenia na dwa zaciski wejściowe 1 i 2 oraz przez zastosowanie przełączników klawiszowych oznaczonych NA1, NA2 i NA3. Za pomocą tych przełączników można wybierać dowolny z żądanych programów.

Układy elektroniczne są oparte na krzemowych dyskretnych i scalonych elementach półprzewodnikowych.

Rys. a. Płyta czołowa przekaźnika RPZ-20

Przekaźnik RIT-20

Jest to tradycyjny przekaźnik nadprądowo-zwłoczny stosowany w latach 80-tych. Posiada:

• 2 człony elektromagnetyczne nadprądowe RI-80, 1 zestyk zwierny

• 1 człon elektromechaniczny czasowy RT-60.

Charakterystyka czasowo-prądowa:

Zakresy prądów nastawczych rozruchowych członów prądowych:

0,25 .. 20 A 10 .. 100 A rozrzut nastawień 5%

Zakresy nastawcze członu czasowego:

0,3 .. 2 s 3 .. 6 s

Zestyki wyjściowe członu czasowego:

2 przełączne zwłoczne, 1 zwierny bezzwłoczny.

Napięcie pomocnicze stałe:

12 V .. 220 V=

Masa przekaźnika: 3,5 kg

Wymiary: 224 x 126 x 145 mm

Warunki środowiskowe pracy: od -5 .. +40 st.C

Wilgotność: < 80 %

Zastosowanie:

• 
  zabezpieczenia od zwarć międzyfazowych linii, sprzęgieł, baterii kondensatorów, przeciążeniowe.

Rys. b. Płyta czołowa przekaźnika RIT-20

RIT-20 + RIT-20 to zestaw przekaźników nadprądowo-czasowych stanowiących tradycyjne zabezpieczenie od zwarć międzyfazowych na odpływowych liniach SN. Działają bezkierunkowo, z czasami nastawionymi na członach czasowych przekaźników RIT-20.

Oba przekaźniki RIT-20 działając pobudzają przekaźnik RPZ-20 realizujący wybrany przełącznikiem (SPZ) cykl 1-krotny lub 2-krotny automatyki samoczynnego powtórnego załączenia (SPZ-1* lub SPZ-2*).

Nastawienia prądowe wg. Obliczeń zwarciowych i danych o obciążeniu zabezpieczeń linii SN.

(PJ1) to zabezpieczenie zwarciowo-przeciążeniowe, czas dłuższy - zwarcia dalekie, oporowe poprzez ziemię, czyli wielokrotne międzyfazowe, w transformatorach SN/nn....

(PJ2) to zabezpieczenie zwarciowe, czas krótszy (zwarcia bliskie).

Sygnalizatory działania na RIT-20, patrz rysunek b.

Zlokalizowane są na tablicach sterowniczo-przekaźnikowych celek 15 kV.

Rys. c. Schemat ideowy połączenia przekaźników RIT-20 i RPZ-20

1. Wykonanie ćwiczenia

1. Odblokować przycisk „WYŁĄCZENIE ZASILANIA”;

2. Przycisnąć przycisk „ZAŁĄCZENIE ZASILANIA”.

Pomiar czasu zadziałania układu nadprądowego RI-80 w systemie podłączenia bezpośredniego

Postępowanie przy badaniu - kolejność czynności jak podano poniżej

1. Załączyć główne zasilanie przyciskiem „ZAŁĄCZANIE ZASILANIA” przy wyciśniętym przycisku „WYŁĄCZENIE ZASILANIA”.

2. Przełącznik krotności RPZ-20 ustawić w pozycji „0”.

3. Przełącznik „POMIAR CZASU” ustawić na pozycję „1”.

4. Przełącznik „SYSTEM ZWARĆ” ustawić na pozycję „1”.

5. Przełącznikiem „RESET” wyzerować TIMER.

6. Załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE LINII”.

7. Nastawić wszystkie przekaźnik RI-80 na prąd 5A.

8. Doprowadzić układ do zwarcia poprzez załączenie przyciskiem „ZAŁĄCZENIE ZWARCIA”.

9. Odczytać czas zadziałania przekaźników RI-80 z czasomierza, wyzerować czasomierz;

10. Załączyć powtórnie przycisk „ZAŁĄCZENIE LINII” i odczytać następne wskazanie czasomierza.

11. Powtórzyć pomiar dwukrotnie.

12. Zmienić nastawienie prądu na przekaźniku RI-80 na wartość podaną w tablicy 4 i wykonać odpowiednią ilość pomiarów.

13. Po wykonaniu ćwiczenia wyłączyć układ przyciskiem „WYŁĄCZENIE ZWARCIA”.

Tablica 4. Pomiar czasu zadziałania przekaźnika RI-80

Dane przekaźnika: Typ: RI-80, nr fabryczny:...................., In=............................A, zakres:........................,Up:............................V.
Nastawienia: Inast=.....................A,
Inast	Obciążenie	Czas zadziałania
				t1	t2	t3	t4	t5
A	A	s	s	s	s	s
5	6,70
4
2,5

Pomiar czasu zadziałania przekaźnika RIT-20 w systemie połączenia bezpośredniego

Postępowanie przy badaniu - kolejność czynności jak podano poniżej

1. Przełącznik „POMIAR CZASU” przestawić na pozycję „2”.

2. Przełącznikiem „RESET” wyzerować TIMER.

3. Załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE LINII”.

4. Nastawić przekaźnik RI 80 na prąd 5A, następnie RT-60 na czas 2s.

5. Doprowadzić układ do zwarcia poprzez załączenie przyciskiem „ZAŁĄCZENIE ZWARCIA”.

6. Odczytać czas zadziałania przekaźników RIT-20 z czasomierza.

7. Wyzerować czasomierz przyciskiem „RESET”, załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE LINII” i powtórzyć pomiar czterokrotnie.

8. Przestawić ustawienie prądu na przekaźniku RI-80 oraz czas na przekaźniku czasowym RT-60 na parametry podane w poniższej tablicy i wykonać odpowiednią ilość pomiarów;

9. Po wykonaniu ćwiczenia wyłączyć układ z pod zwarcia przyciskiem „WYŁĄCZENIE ZWARCIA”.

Tablica 5. Pomiar czasu zadziałania przekaźnika RIT-20.

Dane przekaźnika: Typ: RIT-20, nr fabryczny:...................., In=............................A, zakres:........................,Up:............................V.

Nastawienia: Inast=.....................A,

Obciążenie

Inast

tnast

Wartości pomierzone

Wartości obliczone

Czas zadziałania

t1

t2

t3

t4

t5

tśr

b

r

A

A

s

s

s

s

s

s

s

%

%

6,70

5

2

1

2,5

2

1

Uchyb względny nastawienia - b - dla podziałki przekaźnika czasowego definiowany jest jako stosunek różnicy algebraicznej między wartością zmierzoną (średnią z pomiarów) i wartością nastawioną do wartości nastawionej czasu zadziałania tego przekaźnika. Zgodnie z powyższą definicją uchyb względny nastawienia czasu zadziałania przekaźnika czasowego oblicza się ze wzoru:

;

t_śr - średnia arytmetyczna czasu zadziałania,

t_nast - czas nastawiony na podziałce przekaźnika.

Rozrzut względny czasu zadziałania - r - określa się natomiast jako stosunek największej różnicy między dwiema wartościami zmierzonymi do wartości nastawionej czasu zadziałania i oblicza się na podstawie wzoru:

;

t_max , t_min - największa oraz najmniejsza pomierzona wartość czasu zadziałania przekaźnika przy określonym czasie nastawienia t_nast.

Symulacja jednokrotnego zadziałania przekaźnika RPZ-20 dla ustawienia t_I = 2 s

Pomiar dla nastaw RI-80: I_nast = 5 A, RT-60: t_nast = 2 s

1. Pomiar czasu zwarcia - kolejność czynności

1. Przełącznik „POMIAR CZASU” przestawić na pozycję „3”.

2. Przełącznikiem „RESET” wyzerować TIMER.

3. Przełącznik „SYSTEM ZWARĆ” przestawić na pozycję „3”.

4. Na przekaźniku czasowym Rtx-40 nastawić czas 9 s.

5. Przestawić przełącznik „KROTNOŚĆ SPZ” na pozycję „1”.

6. Załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE LINII”.

7. Ustawić parametry ustawienia przekaźników RI-80 na 5A i RT-60 na 2 s.

8. Po zazbrojeniu się wyłącznika doprowadzić układ do zwarcia poprzez załączenie przyciskiem „ZAŁĄCZENIE ZWARCIA”.

9. Odczytać czasy zadziałania układu i wpisać do tablicy.

10. Wyzerować TIMER.

11. Załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE LINII”, po zazbrojeniu się wyłącznika załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE ZWARCIA” , odczytać powtórnie czas zwarcia dla następnego pomiaru.

2. Pomiar czasu zbrojenia - kolejność czynności

1. Wyzerować TIMER.

2. Załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE LINII”.

3. Przełączyć wyłącznik „POMIAR CZASU” na pozycję „4”.

4. Po zazbrojeniu się wyłącznika załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE ZWARCIA”.

5. Odczytać czas zbrojenia i wpisać do poniższej tablicy.

6. Załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE LINII”.

7. Wyzerować TIMER i powtórzyć pomiar czasu zbrojenia.

Analogicznie do powyższych pomiarów należy przeprowadzić pomiary dla parametrów podanych niżej nastaw

• RI-80: I_nast = 5 A, RT-60: I_nast = 1 s

• RI-80: I_nast = 2,5 A, RT-60: I_nast = 2 s

• RI-80: I_nast = 2,5 A, RT-60: I_nast = 2 s

Przykładowe wyniki pomiarów przeprowadzonych zgodnie z powyższą procedurą przedstawiono w tablicy 6.

Tablica 6. Wyniki pomiarów czasów jednokrotnego SPZ dla t₁ = 2 s

Dane przekaźnika: Typ: RIT-20, nr fabryczny:...................., In=............................A, zakres:........................,Up:............................V. RPZ-20, nr fabryczny:....................,
Nastawienia: Inast=.....................A,
Obciążenie	Inast	tnast	Czas zwarcia	Czas zbrojenia	Czas zwarcia	Całkowity czas zwarcia
						tz1	tzb	tz2=tzc-tz1	tzc
A	A	s	s	s	s	s
6,70	5	2
				2
				1
				1
			2,5	2
				2
				1
				1

Symulacja jednokrotnego zadziałania przekaźnika RPZ-20 dla ustawienia t_I = 1 s

Pomiary wykonać analogicznie jak poprzednio zmieniając tyko nastawienie czasu t_I na RPZ-20 na 1 s.

Przykładowe wyniki pomiarów zamieszczono w tablicy 7.

Tablica 7. Wyniki pomiarów czasów jednokrotnego SPZ dla t₁ = 1 s.

Dane przekaźnika: Typ: RIT-20, nr fabryczny:...................., In=............................A, zakres:........................,Up:............................V. RPZ-20, nr fabryczny:....................,
Nastawienia: Inast=.....................A,
Obciążenie	Inast	tnast	Czas zwarcia	Czas zbrojenia	Czas zwarcia	Całkowity czas zwarcia
						tz1	tzb	tz2=tzc-tz1	tzc
A	A	s	s	s	s	s
6,70	5	2
				2
				1
				1
			2,5	2
				2
				1
				1

Symulacja dwukrotnego zadziałania przekaźnika RPZ-20 dla ustawienia t_I = 2 s

Pomiar dla nastaw RI-80: I_nast = 2,5A, RT-60: t_nast = 2 s

1. Pomiar czasu zwarcia - kolejność czynności

1. Przełącznik „POMIAR CZASU” ustawić na pozycji „3”.

2. Przełącznikiem „RESET” wyzerować TIMER.

3. Przełącznik „SYSTEM ZWARĆ” zostawić na pozycję „3”.

4. Na przekaźniku czasowym Rtx - 40 nastawić czas 18 s.

5. Przestawić przełącznik „KROTNOŚĆ SPZ” na pozycję „2”.

6. Załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE LINII”.

7. Po zazbrojeniu się wyłącznika doprowadzić układ do zwarcia poprzez załączenie przyciskiem „ZAŁĄCZENIE ZWARCIA”.

8. Odczytać czasy zadziałania układu i wpisać do tablicy.

9. Wyzerować TIMER.

10. Załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE LINII”, po zazbrojeniu się wyłącznika załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE ZWARCIA”, odczytać powtórnie czas zwarcia dla następnego pomiaru.

1. Pomiar czasu zbrojenia - kolejność czynności

1. Wyzerować TIMER.

2. Załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE LINII”.

3. Przełączyć wyłącznik „POMIAR CZASU” na pozycję „4”.

4. Po zazbrojeniu się wyłącznika załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE ZWARCIA”.

5. Odczytać czas zbrojenia i wpisać do poniższej tablicy.

6. Załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE LINII”.

7. Wyzerować TIMER i powtórzyć pomiar czasu zbrojenia.

Analogicznie do powyższych pomiarów należy przeprowadzić pomiar dla parametrów podanych poniżej nastaw

• RI-80: I_nast = 5 A, RT-60: I_nast = 1 s

• RI-80: I_nast = 2,5 A, RT-60: I_nast = 2 s

• RI-80: I_nast = 2,5 A, RT-60: I_nast = 2 s

Przykładowe wyniki pomiarów przeprowadzonych zgodnie z powyższą procedurą przedstawiono w tablicy 8.

Tablica 8. Wyniki pomiarów czasu dwukrotnego SPZ dla t₁ = 2 s

Dane przekaźnika: Typ: RIT-20, nr fabryczny:...................., In=............................A, zakres:........................,Up:............................V. RPZ-20, nr fabryczny:....................,

Nastawienia: Inast=.....................A,

Obciążenie

Inast

tnast

Czas zwarcia

Czas zbrojenia

Czas zwarcia

Czas zbrojenia

Całkowity czas zbrojenia

Czas zwarcia

Czas zwarcia

Całkowity czas zwarcia

tz1

tzb1

tz2=tz2*-tz1

tzb2=tzbc-tzb1

tzbc

tz2*

tz3=tzc-tz2*

tzc

A

A

s

s

s

s

s

s

s

s

s

6,70

2,5

2

2

1

1

5

2

2

1

1

Symulacja dwukrotnego zadziałania przekaźnika RPZ-20 dla ustawienia t_I =1 s

Pomiary wykonać analogicznie jak poprzednio zmieniając tyko nastawienie czasu t_I na RPZ-20 na 1 s.

Tablica 9. Wyniki pomiarów dwukrotnego SPZ dla t₁ = 1 s.

Dane przekaźnika: Typ: RIT-20, nr fabryczny:...................., In=............................A, zakres:........................,Up:............................V. RPZ-20, nr fabryczny:....................,

Nastawienia: Inast=.....................A,

Obciążenie

Inast

tnast

Czas zwarcia

Czas zbrojenia

Czas zwarcia

Czas zbrojenia

Całkowity czas zbrojenia

Czas zwarcia

Czas zwarcia

Całkowity czas zwarcia

tz1

tzb1

tz2=tz2*-tz1

tzb2=tzbc-tzb1

tzbc

tz2*

tz3=tzc-tz2*

tzc

A

A

s

s

s

s

s

s

s

s

s

6,70

2,5

2

2

1

1

5

2

2

1

1

Symulacja działania układu dla zwarcia przemijającego

Przy badaniu należy zachować kolejność czynności jak podano poniżej.

1. Przełącznik „POMIAR CZASU” ustawić na pozycji „3”.

2. Przełącznikiem „RESET” wyzerować TIMER.

3. Przełącznik „SYSTEM ZWARĆ” zostawić na pozycję „3”.

4. Na przekaźniku czasowym Rtx - 40 nastawić czas 12s.

5. Przestawić przełącznik „KROTNOŚĆ SPZ” na pozycję „2”.

6. Załączyć przycisk „ZAŁĄCZENIE LINII”.

7. Po zazbrojeniu się wyłącznika doprowadzić układ do zwarcia poprzez załączenie przyciskiem „ZAŁĄCZENIE ZWARCIA”.

• WNIOSKI

Celem pracy było wykonanie stanowiska laboratoryjnego do badania zabezpieczeń nadprądowo zwłocznych od zwarć międzyfazowych w liniach SN. Zamierzony cel został w pełni osiągnięty. Wykonane stanowisko składa się z układu przekaźników i układu pomiarowego. Pozwala zapoznać się z zasadą działania, budową i zastosowaniem przekaźników. Układ pomiarowy jest wyposażony w mierniki pozwalające w łatwy a zarazem bardzo dokładny odczyt wartości mierzonych. Stanowisko umożliwia wykonanie kilku rodzajów badań zainstalowanych przekaźników, tzn. pomiar czasu zadziałania przekaźnika nadprądowegoRI-80, pomiar czasu zadziałania przekaźnika nadprądowo-zawłocznego RIT-20, pomiar i symulacja jednokrotnego zadziałania przekaźnika RPZ-20, pomiar i symulacja dwukrotnego zadziałania przekaźnika RPZ-20, a także umożliwia pokazanie działania przekaźnika RPZ-20 podczas chwilowego zwarcia w sieci.

Podczas badania czasu zadziałania przekaźnika RI-80, uzyskujesię parametry, które informują, że dany przekaźnik zadziała, jeśli w sieci wystąpią zakłócenia, które powinny pobudzić zabezpieczenia, a czasy zadziałania tych zabezpieczeń są bardzo krótkie i zależą od wartości prądu nastawienia na przekaźniku oraz od wartości prądu, jaki przepływa przez przekaźnik. Wartości te wahają się w przedziale 0,016 ÷ 0,024 s co zwiększa bezpieczeństwo ograniczenia rozmiaru uszkodzenia powstającego pod wpływem ciepła wydzielonego w miejscu zwarcia, zmniejsza wpływ powstających przy zwarciach zaników napięcia na pracę pozostających w ruchu urządzeń, a przede wszystkim zwiększa skuteczność działania urządzeń do samoczynnego ponownego załączenia linii przesyłowej.

W trakcie badania czasu zadziałania przekaźnika nadprądowo-zwłocznego RIT-20, uzyskujemy dane, które pozwalają na sprawdzenie podziałki czasowej przekaźnika czasowego wbudowanego w zespół przekaźników i wysunięcie wniosków czy dany element jest dobry. Badając człon czasowy przekaźnika porównujemy czas nastawiony na podziałce z czasem jego zadziałania. Uchyb względny nastawienia „b”, mieści się w granicach od 0 ÷ ± 6 %. Rozrzut względny czasu zadziałania „r” w przekaźniku RT-60 zawiera się od 1 % ÷ 4 %.

Podczas badania jedno- i dwukrotnego SPZ (Samoczynne Ponowne Załączenie) możemy zaobserwować, że w zależności od czasu trwania zakłócenia w linii i od nastawienia przełącznika krotności SPZ, przekaźnik RPZ-20 realizuje cykle: WZ, WZW, WZWZ, WZWZW.

Jeżeli po określonym czasie zakłócenie w linii nie minie to zespół przekaźników zabezpieczających doprowadzi do wyłączenia linii z pod napięcia, a ponowne załączenie linii może nastąpić dopiero po ręcznym załączeniu wyłącznika przez uprawnionego pracownika. Jeśli zakłócenie ustanie po kilku sekundach, to przekaźnik RPZ-20 doprowadzi do załączenia linii. Wszystkie zadziałania przekaźnika RPZ-20 są odnotowywane na licznikach znajdujących się na tym przekaźniku. Załączenie linii przy zadziałaniu SPZ nastąpi po czasach nastawianych na owym przekaźniku (t_I - pierwsza przerwa beznapięciowa, t_II - druga przerwa beznapięciowa).

Po przeprowadzeniu wyżej wymienionych badań można dojść do wniosku, że stosowanie urządzeń do SPZ daje szereg poważnych korzyści technicznych i gospodarczych, tzn. znaczną poprawę niezawodności zasilania odbiorów, poprawienie warunków pracy równoległej elektrowni, poprawienie warunków pracy zabezpieczeń sieciowych (skrócenie zwłok czasowych), uproszczenie i obniżenie kosztu linii i stacji transformatorowo-rozdzielczych. Zastosowanie urządzeń do SPZ przynosi bardzo poważne oszczędności w gospodarce narodowej wskutek zapobiegania przerwom w dostawie energii elektrycznej. Poprawienie warunków pracy równoległej elektrowni występuje w przypadku zastosowania urządzeń do SPZ w liniach sprzęgających współpracujące elektrownie. Jeżeli linia sprzęgowa stanowi jedyne połączenie między współpracującymi elektrowniami, to stosując urządzenia do SPZ zapobiega się wypadnięciu tych elektrowni z synchronizmu w przypadku zwarć przemijających.

Obecnie przekaźniki te są zastępowane przez nowoczesne zabezpieczenia elektroniczne (bloki zabezpieczeniowe), jednak są one dalszym ciągu są stosowane do zabezpieczania układów od skutków zwarć, przetężeń i przeciążeń transformatorów, generatorów i linii wysokiego napięcia.

Literatura

1. T. Bełdowski, H. Markiewicz: „Stacje i urządzenia elektroenergetyczne”; Wydawnictwa Naukowo Techniczne, Warszawa 1995

1. L. Bobrzyk, M. Szczupak: „Laboratorium zabezpieczeń elektroenergetycznych”; Wydawnictwo Wyższej Szkoły Inżynierskiej w Lublinie, Lublin 1976

2. W. Bogajewski, S. Melcer: „Dobór nastaw zabezpieczeń”; Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 1987

3. W. Bogajewski: „Zabezpieczenia i automatyka elektroenergetyczna - laboratorium”; Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 1986

4. M. Mikrut, Z. Pilch, W. Winkler: „Laboratorium elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej”; Politechnika Śląska, Gliwice 1992

5. J. Żydanowicz, M. Namiotkiewicz: „Automatyka zabezpieczeniowa w elektroenergetyce”; Wydawnictwa Naukowo Techniczne, Warszawa 1983

6. Karta Katalogowa: „Zabezpieczenia nadprądowe czasowe RIT-20”; REFA S.A.

7. Karta Katalogowa: „Przekaźnik nadprądowy bezzwłoczny RI-80”; REFA S.A.

8. Karta Katalogowa: „Przekaźnik czasowy RT-60”; REFA S.A.

4

E_b

E_c

E_a

j)

C

B

E_b

A

E_c

E_a

i)

C

B

E_b

A

E_c

E_a

h)

C

B

E_b

A

E_c

E_a

g)

C

B

E_b

A

E_c

E_a

f)

C

B

E_b

A

E_c

E_a

e)

C

B

E_b

A

E_c

E_a

d)

C

B

E_b

A

E_c

E_a

c)

C

B

E_b

A

E_c

E_a

b)

C

B

E_b

A

E_c

E_a

a)

C

B

E_b

A

E_c

E_a

Rys. 1. Rodzaje zakłóceń w sieciach elektroenergetycznych: a) zwarcie trójfazowe; b) zwarcie trójfazowe doziemne; c) zwarcie dwufazowe; d) zwarcie dwufazowe doziemne; e) zwarcie jednofazowe doziemne; f) zwarcie pojedyncze doziemne; g) zwarcie podwójne doziemne; h) zwarcie potrójne doziemne; i) przerwa w jednej z faz; j) zwarcie jednofazowe doziemne z przerwą w fazie doziemionej

Zgaszenie łuku występującego między stykami wyłącznika

Chwila powstania zwarcia

Impuls na wyłączenie linii

a

b

Rozwarcie styków wyłącznika

c

d

Przejście wyłącznika w położenie otwarcia

g

e

Impuls na załączenie linii

f

Załączenie linii

t

ZAŁĄCZENIE ZWARCIA

WYŁĄCZENIESLINII

WYŁĄCZENIESTEROWANIA

ZAŁĄCZENIE LINII

ZAŁĄCZENIE STEROWANIA

Makieta

TIMER

ACA

ACV

RIT-20

RIT-20

RPZ-20

WYŁĄCZENIESZWARCIA

KROTNOŚĆ

RPZ

SYSTEM ZWARĆ

POMIAR

CZASU

RESET

RTx-40

---