AGH Wydział: EAIiE			Anna Kordas Grzegorz Markowski Paweł Mihułka Krzysztof Osiecki
Laboratorium Zabezpieczeń Elektrycznych				Semestr: VII
Rok akademicki : 2003/2004	Rok studiów: IV			Grupa: I
Kierunek: ELEKTROTECHNIKA				Zespół: C
Temat ćwiczenia : DOZIEMIENIA W SIECIACH
Data wykonania ćwiczenia : 7.10.2003 r.		Data zaliczenia sprawozdania :

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z istotą działania oraz warunkami pracy wybranych zabezpieczeń ziemnozwarciowych linii średnich napięć oraz przeprowadzenie pomiarów i obserwacji zagrożeń towarzyszących zwarciom doziemnym w układzie modelowym sieci o różnym sposobie połączenia punktu neutralnego z ziemią.

WSTĘP TEORETYCZNY

Zwarcia doziemne (doziemienia) są najczęstszym rodzajem zakłóceń w pracy linii elektroenergetycznych. Z wieloletnich statystyk zwarć wynika, że doziemienia stanowią ok. 85% wszystkich rodzajów zakłóceń w sieciach.

Zwarcia takie mogą powstać na skutek przepięć atmosferycznych i łączeniowych, zerwania przewodów, błędnych operacji w rozdzielniach, mechanicznych uszkodzeń kabli, słupów linii napowietrznych itp. Długotrwały przepływ prądu ziemnozwarciowego może powodować uszkodzenie przewodów linii lub kabla, porażenia ludzi itp.

Krajowe sieci rozdzielcze średnich napięć (SN) oznaczają się małymi prądami zwarcia doziemnego, tj. prądami o wartościach nie przekraczających 500 A. Na wartość tego prądu ma wpływ sposób połączenia punktu neutralnego sieci z ziemią, który w tych sieciach może być następujący:

- izolowany (obowiązujące przepisy dopuszczają pracę sieci kablowych z izolowanym punktem neutralnym (gwiazdowym), jeśli pojemnościowy prąd ziemnozwarciowy nie przekracza 50 A; dla sieci napowietrznych wartości tego prądu są niższe - od 15-30 A w za­leżności od napięcia sieci

- uziemiony przez dławik gaszący (występujący w tzw. sieciach kompensowanych, zwykle napowietrznych i napowietrzno-kablowych)

- uziemiony przez rezystancję (kilkanaście omów, zwykle w sieciach kablowych).

W odróżnieniu od sieci SN, sieci najwyższych napięć - WN podobnie jak sieci niskonapięciowe - nn pracują w układzie z tzw. skutecznie uziemionym punktem zerowym, tj. punktem neutralnym uziemionym przez co najwyżej kilkuomową rezystancję.

Zdecydowana większość sieci rozdzielczych średniego napięcia, w Polsce, pracuje z izolowanym punktem neutralnym bądź uziemionym przez dławik gaszący. Znaczny pro­cent zwarć doziemnych, zwłaszcza w sieciach napowietrznych, to zwarcia poprzez rezy­stancję przejścia, często o dużej wartości (do kilku tysięcy omów), która w szczególnych obliczeniach prądów doziemnych winna być uwzględniana. Zwykle, w obliczeniach lub badaniach na modelu, zakłada się jednak najbardziej niekorzystne warunki doziemienia, tj. doziemienia metaliczne o zerowej rezystancji przejścia.

Przepływ prądu ziemnozwarciowego w sieci SN powoduje różne zagrożenia takie jak: porażeniowe, niszczące działanie w miejscu zwarcia, zakłócenia w obwodach telekomunikacyjnych. Zagrożenie porażeniowe dla osób postronnych występuje w szczególności w sieciach kompensowanych napowietrznych i napowietrzno-kablowych w sąsiedztwie do­ziemionych słupów.

WYKONANIE ĆWICZENIA

Schemat układu pomiarowego:

1. Pomiar prądów i napięć w przypadku bezawaryjnej pracy sieci.

Przed rozpoczęciem pomiarów w wyżej przedstawionym układzie, należy zewrzeć zaciski wejściowe przekaźnika RIgx-10. Następnie przełączyć P1 w pozycję R=∞, oraz P2 w pozycji Rlgx.

tabela pomiarowa:

UL1[V]	UL2[V]	UL3[V]	UL1L2[V]	UL1L3[V]	UL2L3[V]	IL1[A]	IL2[A]	IL3[A]	I∑C[A]	3I0[A]
23	24	23	41,8	41,3	42	3,45	3,45	3,45	0	0

2. Pomiary dla różnych sposobów połączeń punktu neutralnego w przypadku doziemienia lini

a) Pomiar prądów i napięć dla sieci z izolowanym punktem neutralnym

Zwarcie z ziemią fazy L1 w punkcie 3 na linii.

Pozycje przełączników P1, P2 jak w poprzednim punkcie. Żądanie doziemienia uzyskuje się poprzez dołączenie amperomierza mierzącego prąd I_k do zacisku laboratoryjnego 3 na fazie L1 oraz zwarcie zwieracza ZW.

tabela pomiarowa:

Wielkość mierzona		Wynik pomiarów	Wielkość mierzona	Punkt pomiaru
								trafo	1	2	3	4	5
								V	V	V	V	V	V
U*	V	15	UL1	7,76	5,05	2,54	0,14	2,46	2,45
IL1	A	3,45	UL2	34,8	31,9	30	27,8	25,45	23,5
IL2	A	3,6	UL3	35,5	33,3	31,3	29,1	27	24,9
IL3	A	3,4	UL1L2	41,6	36,7	32,3	28	26	3,8
Ik	A	0,54	UL1L3	41,1	37,6	33	28,3	24,4	3,4
I∑C	A	0,5	ULL2	42	37,2	33,5	29	24,7	20,4
3 I0	A	0

U* - napięcie punktu neutralnego sieci wzglądem ziemi

b) Pomiar prądów i napięć dla sieci kompensowanej

Zwarcie z ziemią fazy L1 w punkcie 3 na linii.

Za pomocą dławika L (dołączony do punktu neutralnego) należy zmniejszyć prąd ziemnozwarciowy do możliwie najmniejszej wartości.

Pozycje przełączników P1, P2 jak w poprzednim punkcie.

tabela pomiarowa:

Wielkość mierzona		Wynik pomiarów	Wielkość mierzona	Punkt pomiaru
								trafo	1	2	3	4	5
								V	V	V	V	V	V
U*	V	15,7	UL1	7,8	5,1	2,5	0	2,3	2,5
IL1	A	3,5	UL2	35,4	32,8	30,4	28,4	26	24,1
IL2	A	3,6	UL3	34,4	32,5	30,5	28,4	26,3	24,3
IL3	A	3,3	UL1L2	41,8	37,1	32,6	28,2	24	2,6
Ik	A	0,14	UL1L3	41	37,3	32,8	28,5	24,1	2,6
I∑C	A	0,5	ULL2	41,4	37,4	32,8	28,9	24,3	20,2
3 I0	A	0
IL	A	0,55

U* - napięcie punktu neutralnego sieci wzglądem ziemi

c) Pomiar prądów i napięć dla sieci z punktem neutralnym uziemionym przez rezystor

Zwarcie z ziemią fazy L1 w punkcie 3 na linii.

Pozycja przełącznika P1 w pozycji Rp=3,1 Ω.

tabela pomiarowa:

Wielkość mierzona		Wynik pomiarów	Wielkość mierzona	Punkt pomiaru
								trafo	1	2	3	4	5
								V	V	V	V	V	V
U*	V	8,8	UL1	12,9	8,5	4,5	0,4	1,4	1,2
IL1	A	5,5	UL2	29,8	27,3	25,3	23,2	21,2	19,2
IL2	A	3,4	UL3	29,8	28	25,9	23,9	22	19,9
IL3	A	3,2	UL1L2	40,6	34,4	29,1	23,5	20,1	3,1
Ik	A	2,9	UL1L3	40,4	34,8	29,8	24,1	20,6	2,9
I∑C	A	0,25	ULL2	41,7	37,5	33,3	28,7	24,7	20,4
3 I0	A	1,04

U* - napięcie punktu neutralnego sieci wzglądem ziemi

d) Pomiar prądów i napięć dla sieci ze skutecznie uziemionym punktem neutralnym uziemionym przez rezystor

Zwarcie z ziemią fazy L1 w punkcie 3 na linii.

Pozycja przełącznika P1 w pozycji Rp=0 Ω.

tabela pomiarowa:

Wielkość mierzona		Wynik pomiarów	Wielkość mierzona	Punkt pomiaru
								trafo	1	2	3	4	5
								V	V	V	V	V	V
U*	V	0	UL1	19,7	13,1	7	0,6	0,3	0,2
IL1	A	8,6	UL2	24,9	22,5	20,3	18,3	16,3	14,2
IL2	A	3,25	UL3	24,2	22,4	20,4	18,3	16,3	14,3
IL3	A	3,1	UL1L2	39,7	32	25,4	18,8	16	3,4
Ik	A	1,7	UL1L3	39,3	32,1	25,6	18,8	16,1	3,1
I∑C	A	0,2	ULL2	41,5	37,4	32,9	28,8	24,4	20,2
3 I0	A	1,25

U* - napięcie punktu neutralnego sieci wzglądem ziemi

3. Obserwacja działania przekaźnika RIgx-10.

Przełącznik P1 ustawić w pozycję R_p=∞,, a przełącznik P2 w pozycji Rigx.

tabela pomiarowa:

Strefy	1	2	3	4	5
nastawa [mA]	23	22	16	14	-----
I0 [A]	0,84	0,66	0,42	0,4	-----

WNIOSKI:

Ad2a)

Wartość prądu zwarciowego jest równa sumie prądów pojemnościowych. W obwodzie nie występuje składowa zerowa.

Ad2b)

Prąd zwarcia po skompensowaniu zmalał do 0,55 I_k z punktu a).

Ad2c)

Wzrosła wartość prądu w fazie doziemionej. W obwodzie pojawiła się składowa zerowa. Zmalała wartość prądu pojemnościowego.

Ad2d)

Wzrosły prąd fazy doziemionej oraz zwarciowy. Prąd 3 I₀ osiągnął wartość około 1,25 [A]

Ad3

W strefie nr 5 przekaźnik nie zadziałał, należy więc dobrać inny przekaźnik np. 5+∑

---