Akademia Górniczo - Hutnicza w Krakowie				Wykonali : Szymański Grzegorz Łaz Michał Babiarz Dariusz Raźny Marcin Roman Grzegorz
Laboratorium Zabezpieczeń Elektroenergetycznych
Kierunek : Elektrotechnika	Rok studiów : IV		Semestr : VII		Grupa : E		Nr ćwiczenia: 5
Temat :Zespół odległościowy automatyki zabezpieczeniowej.
Data wykonania:		Data oddania :				Data zaliczenia:

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest poznanie istoty zabezpieczeń odległościowych linii, transformatorów i bloków oraz wykonanie wybranych badań zabezpieczenia odległościowego w zespole ZAZ RX-3F.

2. Wprowadzenie.

Zabezpieczenia odległościowe to takie których czas zadziałania jest funkcją odległości od miejsca zwarcia. Miarą tej odległości może być impedancja pętli zwarciowej lub inna wielkość będąca funkcją impedancji widzianej od strony zacisków przekaźnika. Przekaźnik odległościowy nie określa rzeczywistej wartości pętli zwarcia, ustala tylko czy ta wartość jest mniejsza lub większa od wartości nastawionej. W wyniku tego działa bezzwłocznie lub też z opóźnieniem wynikającym z ch-ki
. Czas zadziałania nowoczesnych przekaźników zmienia się skokowo w funkcji odległości. Charakterystyka taka nazywa się charakterystyką schodkową i najczęściej jest trójstrefowa. W badanym przez nas przekaźniku tych stref jest pięć.

3.Wykonanie ćwiczenia.

3.1.Zastosowanie i budowa oraz charakterystyki przekaźnika ZAZ-RX3F-12.

Zespół automatyki zabezpieczeniowej przeznaczony jest do zabezpieczania linii energetycznej wysokiego napięcia pracującej w sieci z bezpośrednio uziemionym punktem zerowym wymagającej trójfazowego wyłączenia przy wszystkich rodzajach zwarć. Przekaźnik ten jest pięciostrefowy ze strefą pomocniczą oraz rezerwową wsteczną. W jego obudowie zainstalowane są trzy kasety modułowego systemu ZAZ, a jako wyposażenie dodatkowe jest min.: zabezpieczenie nadmiarowo - prądowe bezzwłoczne, automatyka SPZ, wewnętrzne wskaźniki zadziałania, wewnętrzny układ do prób funkcjonalnych.

Podstawowe dane techniczne przekaźnika:

Napięcie znamionowe
trójfazowe

Częstotliwość znamionowa 50 Hz

Prąd znamionowy 5A lub 1A

Napięcie pomocnicze (w zależności od modelu) 110 lub 220 V

Wytrzymałość elektryczna izolacji 2kV/min

Wytrzymałość cieplna 1-sekundowa obwodów prądowych 50 In

Wytrzymałość dynamiczna obwodów prądowych 125 In

3.2.Opis stanowiska badań.

Na poniższym rysunku przedstawiono uproszczony schemat stanowiska prób przekaźnika oraz układ sterowania.

1. układ połączeń do wyznaczania charakterystyk kątowych przekaźnika przy symulowanym doziemieniu

2. tablica przyłączy

Atr - autotransformator

St - stycznik

TFP - transformatorowy przesuwnik fazowy napięcia

R₁ - opornik ograniczający

R₂ - dzielnik napięcia

Tablica przyłączowa zawiera następujące zaciski:

I_l1, I_l2,I_l3 - obwody prądowe przekaźnika

U_l1,U_l2,U_l3 - obwody napięciowe przekaźnika

+ - - obwody sygnalizacyjne i sterownicze

1N, 1W, 2, 3 - do kontroli tryggerów stref działania

sek. 3, 4, 5 - do podłączania sekundomierza

3.3. Badanie funkcjonalności przekaźnika.

Sprawdzenie funkcjonalne zespołu przeprowadziliśmy za pomocą wbudowanego układu prób. Umożliwia on za pomocą odpowiednich przycisków sprawdzenie działania zabezpieczenia odległościowego poprzez symulowanie różnego rodzaju zwarć w poszczególnych strefach, oraz pozwala sprawdzić zadziałanie układu SPZ, układów czasowych wyjściowych i innych.

Próby przeprowadzaliśmy zgodnie z tablicą umieszczoną w skrypcie i wypadły pozytywnie. Przekaźnik pobudzony przez odpowiedni czas impulsowania reagował zgodnie z ww. tabelą.

3.4. Pomiary charakterystyk kątowych i strefowych przekaźnika przy symulacji doziemień.

3.4.1.Czynności przy badaniach przekaźnika.

- wcisnąć w panelu prób przycisk 1N

- zasilenie obwodów sterowniczych i sygnalizacyjnych, załączenie stycznika, ustawienie przełącznika SPZ w pozycję "0"

- przyłączenie obwodu prądowego do zacisków I_l1 i 0, ustalenie wartości prądu na 4,5 A

- przyłączenie obwodów napięciowych z TFP do zacisków U_l1, U_l2, U_l3, 0 i ustalamy napięcie fazowe na 57,8 V

- w obwód fazy L1 załączamy dzielnik napięcia i woltomierz

- za pomocą przesuwnika TFP i watomierza ustalamy kąt zero między prądem i napięciem fazy L1

- załączamy woltomierz do kontroli stanu tryggerów

- obniżając napięcie doprowadzamy do zadziałania tryggerów poszczególnych stref dla kątów φ co 15º . W przypadku gdy przekaźnik nie reaguje na obniżenie napięcia w strefach 3, 2, 1W, 1N oznacza to że zwarcie występuje w strefie wstecznej BR. Wtedy wciskamy przycisk BR i kontynuujemy pomiary.

Impedancje zwarcia obliczmy według wzoru:

przy czym I = 4,5 A

k_k = 0,4

więc

Wyznaczenie charakterystyk czasowo-impedancyjnych (strefowych, schodkowych) wykonujemy dla kątów φ = 60º oraz φ = 240º dla strefy wstecznej. W tym celu podłączamy sekundomierz i wymuszamy działanie poszczególnych stref za pomocą panelu prób. Wskazania sekundomierza notujemy.

Uzyskane w ten sposób wartości wpisane zostały do poniższej tabeli:

Strefa	1N		1W		2		3		BR
φ [˚]	U [V]	Z [Ω]	U [V]	Z [Ω]	U [V]	Z [Ω]	U [V]	Z [Ω]	U [V]	Z [Ω]
0	51	8,09	52	8,25	52	8,25	50	7,93	-	-
15	51	8,09	52	8,25	52	8,25	50	7,93	-	-
30	51	8,09	51	8,09	52	8,25	53	8,41	-	-
45	44	6698	47	7,46	50	7,93	53	8,41	-	-
60	30	4,76	38	6,03	44	6,98	55	8,73	-	-
75	27	4,28	34	5,39	43	6,82	57	9,04	-	-
90	31	4,92	28	6,03	44	6,98	56	8,88	-	-
105	30	4,76	37	5,87	44	6,98	57	9,04	-	-
120	35	5,55	41	6,5	47	7,46	55	8,73	-	-
135	50	7,93	51	8,09	52	8,25	53	8,41	-	-
150	51	8,09	51	80,9	51	8,09	52	8,25	-	-
165	-	-	-	-	-	-	-	-	26	4,12
180	-	-	-	-	-	-	-	-	23	3,65
195	-	-	-	-	-	-	-	-	17	2,69
210	-	-	-	-	-	-	-	-	16	2,51
225	-	-	-	-	-	-	-	-	15,5	2,46
240	-	-	-	-	-	-	-	-	14	2,22
255	-	-	-	-	-	-	-	-	14	2,22
270	-	-	-	-	-	-	-	-	14	2,22
285	-	-	-	-	-	-	-	-	16	2,54
300	-	-	-	-	-	-	-	-	17	2,69
315	-	-	-	-	-	-	-	-	20	3,17
330	-	-	-	-	-	-	-	-	22	3,49
345	-	-	-	-	-	-	-	-	23	3,65
t dla φ=60	0,09	0,09	0,09	0,09	0,74	0,74	2,03	2,03	-	-
t dla φ=250	-	-	-	-	-	-	-	-	3,22	3,21

3.5 Charakterystyki.

3.5.1. Charakterystyki schodkowe.

3.5.1.1. Tok wyznaczania:

Na początek ustawiamy odpowiednie przesunięcie fazowe między prądem i napięciem (tj. φ=60º dla stref 1N, 1W, 2, 3 oraz φ=240º dla strefy BR ). Do zacisków 1, 2 sekundomierza elektromechanicznego załączamy napięcie przemienne220 V a zaciski 3, 4, 5 podłączamy przewodami z identycznie oznaczonymi zaciskami na tablicy przyłączeniowej. Następnie przełącznik SPZ ustawiamy w pozycję „wył” i wymuszamy działanie poszczególnych stref za pomocą panelu prób. Wskazania sekundomierza notujemy.

Charakterystyka schodkowa dla wyników pomiarowych

Charakterystyka schodkowa dla nastaw „wzorcowych”

3.5.2. Charakterystyka kątowa.

Charakterystyka ta dołączona jest na końcu sprawozdania i wykonujemy ją na podstawie danych zawartych w tabeli pomiarowej.

4. Wnioski.

Charakterystyki schodkowe wykonane zostały (zgodnie z zaleceniem prowadzącego) dla kątów φ = 60º dla stref 1N, 1W, 2, 3 i dla φ = 240º dla strefy wstecznej (BR). Łatwo zauważyć różnice pomiędzy charakterystyką wykreśloną dla otrzymanych przez nas danych a charakterystyką narysowaną dla nastaw podanych w skrypcie i uważanych w dalszej części jako „wzorcowe”. Nasza charakterystyka została wykreślona dla innych kątów niż wymagało tego ćwiczenie - to jeden z powodów różnic w ich wyglądzie. Różne wartości reaktancji „wzorcowych” i tych przez nas pomierzonych miały także wpływ na wykres. Kolejny powód jak sądzimy wynikł z faktu, że pomiary wykonywaliśmy nie przy prądzie 5 A ale przy 4,5 A co było zaleceniem prowadzącego ćwiczenie. Charakterystyki schodkowe dla strefy wstecznej wykonaliśmy na oddzielnym wykresie zgodnie z zaleceniem prowadzącego.

Na podstawie charakterystyki kątowej tego przekaźnika możemy powiedzieć że działał najlepiej dla zakresów kątów 45º - 135º . Działał najlepiej to znaczy najdokładniej rozpoznawał strefy a zatem i strefę w której po określonym czasie ma działać lub nie. Impedancje przez nas zmierzone dla tego właśnie zakresu kątów i dla różnych stref różnią się między sobą o pewną widoczną wartość. Dla pozostałych wartości kątów impedancje miały wartości zbliżone dlatego „granica” między poszczególnymi strefami była słabo rozróżnialna.

---