CWICZENIE 2

Ad.3 Filtry składowej zgodnej i przeciwnej prądu (rys.c i d) są zbudowane z czterech elementów biernych i zasilane poprzez układ przekładników

prądowych eliminujących na wejściu filtru składową zerową prądu (np. z wykorzystaniem dodatkowego przekładnika prądowego połączonego w zygzak).

Impedancje elementów filtru składowej zgodnej prądu są tak dobrane, aby przy zasila­niu prądami symetrycznymi o kolejności zgodnej napięcie na zaciskach wyjściowych k-l miało wartość maksymalną. Dzięki temu przy załączeniu impedancji obciążenia (przeka­źnika) uzyskuje się wartość prądu, proporcjonalną do składowej zgodnej prądu sieci. Nato­miast przy zasilaniu tego filtru prądami o kolejności przeciwnej napięcie (i prąd) na wyjściu filtru mają wartość równą zeru. Filtry składowej zgodnej prądu nie znajdują zbyt szerokiego zastosowania w układach zabezpieczeń elektroenergetycznych.

Filtry składowej przeciwnej prądu są budowane podobnie jak filtry składowej zgodnej, jednak z odmiennym układem elementów RC — patrz rys. 2.1c, d. Dzięki temu przy w pełni symetrycznym zasilaniu filtr daje na wyjściu wartość prądu i napięcia równą zeru, natomiast przy zasilaniu niesymetrycznym na wyjściu pojawia się prąd, proporcjonalny do składowej przeciwnej prądu sieci.

Ad.4. Filtry prądowe kombinowane

Wadą filtrów prądowych poszczególnych składowych symetrycznych przeznaczonych do zasilania zabezpieczeń reagujących na różnorodne zwarcia jest to, że nie zapewniają one należytego działania tych zabezpieczeń we wszystkich możliwych rodzajach zwarć, a nawet uniemożliwiają działanie zabezpieczeń dla niektórych rodzajów zwarć.

Filtr składowej zgodnej prądu nie reaguje w przypadku zwarć niesymetrycznych. Filtr składowej przeciwnej prądu uniemożliwia działanie zabezpieczeń w przypadku zwarć symetrycznych. Filtr składowej zerowej prądu uniemożliwia zadziałanie zabezpieczeń w przypadku zwarć międzyprzewodowych bez udziału ziemi.

Z powyższego wynika, że celowe jest stosowanie kombinowanych filtrów składowych symetrycznych prądów, wytwarzających na wyjściu pożądane kombinacje liniowe składowych symetrycznych prądu. W tej sytuacji najczęściej wykorzystuje się:

— filtr prądowy przepuszczający prąd I₁ + k*I₀ (na zespolonych)

— filtr prądowy przepuszczający prąd I₁ + k*I₂

gdzie: k oznacza stały współczynnik będący liczbą rzeczywistą, który dobiera tak, by uzyskać optymalne właściwości filtru prądowego dla wybiorczego i czułego działania zabezpieczenia nadprądowego.

Filtr prądowy kombinowany typu I₁ + k*I₀ zapewnia należyte działanie zabezpieczeń dla niemal wszystkich rodzajów zwarć. Jedyną jego wadą jest, że może on zawieść w pracy w przypadku jednego z rodzajów zwarć dwufazowych doziemnych (np. faz L2 i L3 z ziemią, w przypadku takiego połączenia, które daje pomiar składowych symetrycznych fazy I_1L1, więc I_1L1 K k*I_0L1)- W tym przypadku prądy I_1L1, I_OL1 są przesunięte wzajemnie w fazie o około 180°, wskutek czego wskazana ich suma może stać się bliska zeru. Filtry prądowe kombinowane typu I₁ + k*I₀ są stosowane przeważnie w liniach krótkich oraz przy określonym stosunku składowych symetrycznych prądu zwarciowego zwarcia dwufazowego doziemnego.

Stosowanie filtru prądowego kombinowanego typu I₁ + k*I₂ daje lepsze rezultaty. W przypadku właściwego doboru współczynnika k, zabezpieczenie reaguje prawidłowo z dużą czułością na wszelkiego rodzaju zakłócenia. Współczynnik k wybiera się przeważnie w granicach 4 - 8.

Ad.6 Opisać sposób wyznaczenia współczynnika stanu zwarcia dla filtru składowej przeciwnej prądu.

Do wyznaczania współczynnika stanu zwarcia stosuje schemat jak na rysunku poniżej.

W stanie zwarcia między zaciskami wyjściowymi k-l płynie prąd I_kl proporcjonalny do od­powiedniej składowej symetrycznej I_x prądu zasilającego. Stosunek obu tych prądów określa tzw. współczynnik stanu zwarcia m_I mi = I_k-l/I_x

CWICZENIE 10

Ad.1

Podstawowe zalety zespołu EZAS-2 stanowią:

- zastosowanie dynamicznego, jednego z najnowocześniejszych mikroprocesorów z koprocesorem arytmetycznym,

- zastosowanie techniki cyfrowej gwarantującej wysoką stabilność parametrów charakterystyk, dokładność pomiarów i niezawodność działania,

- dwukanałowy pomiar prądów, tj. dla małych przeciążeń i oddzielnie dla zwarć (dzięki temu zwiększa się przede wszystkim rozdzielczość kanałów i dokładność pomiarów),

- bardzo wysokie właściwości dynamiczne,

- modułowa budowa - osobny moduł zabezpieczeniowy (MZ) i osobny moduł konsoli operatora (MKO) oraz niewielkie wymiary pozwalają na dużą elastyczność w sposobie montażu w rozdzielnicach różnego typu.

Oprócz tego dzięki szerokiemu zakresowi funkcji zabezpieczeniowych i pomiarowych możliwe jest dostosowanie przekaźnika do indywidualnych wymagań użytkownika.

Komunikacja możliwa jest zarówno z konsoli operatora (MKO) jak i z komputera (może to być komputer przenośny lub komputer systemu dyspozytorskiego).

Ad.2 Zespół ten posiada następujące zabezpieczenia:

Nadprądowe ,Nadnapięciowe, Podnapięciowe, Zwarciowe, ziemnozwarciowe kierunkowe, ziemnozwarciowe podnapięciowe, ziemnozwarciowe nadnapięciowe

Ad.3 Opisać MK i MKO

Zespół EZAS-2C składa się z dwóch zasadniczych bloków (podzespołów):

1) modułu zabezpieczeniowego - czyli modułu mikrokomputera głównego.(MK)

2) modułu konsoli operatora - czyli modułu mikrokomputera pulpitowego (MKO)

W module zabezpieczeniowym znajduje się główny mikroprocesor spełniający funkcje pomiarowe, zabezpieczeniowe i sterownicze. Mikrokomputer ten wyposażony jest w wejściowe układy analogowe z izolacją jaką zapewniają przekładniki napięciowe i prądowe, w zespół wejść cyfrowych z optoizolacją i w zespół wyjść cyfrowych z izolacją zapewnioną przez przekaźniki elektromagnetyczne.

Moduł konsoli operatora (MKO) zawiera czterowierszowy wyświetlacz ciekłokrystaliczny, uproszczoną klawiaturę oraz cztery diody i jest wykorzystywany przy konfigurowaniu funkcji zabezpieczeniowych i automatyk, a ponadto zapewnia:

• wizualizację pomiarów i zdarzeń, kontrolę stanu zasilacza,

• sygnalizację zmiany stanu trzech programowo wybranych sygnałów dwustanowych

(pobudzenie zabezpieczenia, zadziałanie zabezpieczenia lub dowolny programowo dostępny

sygnał).

Zadaniem podzespołu modułu konsoli operatora jest umożliwienie dwustronnej komunikacji obsługi z zespołem zabezpieczeniowym. Budowa jego jest oparta o specjalizowany mikroprocesor zarządzający wymianą informacji z komputerem MZ.

Ad.4

Mikroprocesor współpracuje z klawiaturą umożliwiającą wprowadzenie przez obsługę poleceń. Informacje o poleceniach (wykonywanych automatycznie lub wywoływanych przez obsługę), parametrach chronionego obiektu oraz stanach pola rozdzielnicy są prezentowane na sterowanym przez mikroprocesor MKO 80-cio znakowym wyświetlaczu ciekłokrystalicznym oraz za pomocą diod sygnalizacyjnych.

Ad.5

Reżim pomiar - jest to reżim w którym zespół mierzy wszystkie niezbędne parametry.

Jest to reżim podstawowy i z niego wchodzi się do pozostałych, z których następnie wychodzi się ponownie do reżimu POMIAR. W reżimie tym aktywne są tylko dwa klawisze „w dół” oraz „w górę”, umożliwiające przesuwanie - kolejnych ,.okien".

W reżimie POMIAR wyświetlane są wartości liczbowe wielkości mierzonych takich jak:

prądy przewodowe (I1,I2,I3), cosinus kąta przesunięcia fazowego prądów roboczych cos(fi), napięcia przewodowe (U1.U2, U3), częstotliwość f, prąd składowej zerowej pobierany z przekładnika Ferrantiego lub układu Holmgreena (Io), napięcie składowej zerowej Uo, itp.

Odczytanie zmierzonych wartości prądów zwarciowych jest możliwe po uprzednim jednoczesnym wciśnięciu przycisków "-" i "ZATW".

Reżim test - w tym reżimie obsługa uprawniona może dokonywać testowania wyjść dwustanowych zespołu poprzez ustawiania stanu przekaźników wyjściowych,

Testowanie polega na sprawdzeniu możliwości załączania i wyłączania przekaźników wyjściowych z klawiatury mikrokomputera MKO. Wykonanie testowania jest możliwe przy otwartym wyłączniku danego pola i aktywnym sygnale położenia wózka - pozycja wysunięty. Jeśli wejścia te nie są aktywne, to po naciśnięciu klawisza TEST pojawia się napis:

WYKONANIE TESTU NIEMOŻLIWE BEZ OTWARCIA WYŁĄCZNIKA i WYCIĄGNIĘCIA WÓZKA.

Klawiszami "w górę" oraz "w dół" można przesuwać gwiazdkę (kursor), a klawiszami "+" oraz "-" można załączać lub wyłączać wyróżniony gwiazdką parametr.

Reżim program - w tym reżimie obsługa (uprawniona tj. posiadające uprawnienia administratora) może dokonywać programowania odpowiednich parametrów, zmieniać już zaprogramowane parametry, a także ustawiać zegar czasu rzeczywistego. Cdn kartki

CWICZENIE 7

Ad.3 Narysować charakterystyki I_Z = f(I_n) przekaźnika RRTT-6

250 i 50 Hz u góry, 100 Hz na dole. Z charakterystyki stabilizacji przekaźnika RRTT-6 odczytujemy, że dla częstotliwości 100 [Hz] wartości prądów hamujących w stosunku do wartości prądów zadziałania są wyraźnie mniejsze niż w przypadku częstotliwości 250 i 50 [Hz]. MA TO SWOJE UZASADNIENIE przekaźnik nie powinien zadziałać gdy płynie 2 harm(100Hz) ponieważ ta harmoniczna ma znaczący udział w prądzie magnesującym (występującym przy zał trafo). 50 i 250 Hz to 1 i 5 harmoniczna płynące przy zwarciu wew.

Ad.1. Jeżeli występują trudności z uzyskaniem wymaganej czułości zabezpieczenia nadprądowego (wsp. czułości K_c musi być większy bądź rów od 2) konieczne jest zastosowanie zabezpieczenia różnicowo-prądowego stabilizowanego z podwójną stabilizacją.

Zabezpieczenia te stosuje się do zab. Transformatorów.

Zabezpieczenie to wyposażone jest zarówno w stabilizację prądem hamującym Ih jak też stabilizację przy udarach prądu magnesowania. W przypadku przepływu prądu magnesującego przekaźnik nie powinien zadziałać. Dlatego wykorzystuje się fakty że w prądzie mag. 2 harm stanowi 30-60% Po to filtr 2 harm na schemacie. Prąd 2 harm jest tutaj prądem hamującym blokującym zadziałanie przekaź.

Jeżeli wystąpi np. zwarcie wewnętrzne to przekaźnik zadziała bo przeważać będzie 1 harm prądu - tutaj stanowiący prąd rozruchowy (po to filtr 1harm).

Ad.2

Schemat zabezpieczenia różnicowo-pradowego transformatora Yd5 z fazowym i amplitudowym dopasowaniem prądów z jego pierwotnej i wtórnej strony.

Strony wtórne przekładników prądowych połączono po stronie pierwotnej transformatora w trójkąt, a po stronie wtórnej w gwiazdę.

W przekaźniku tym ważny jest prawidłowy poziom prądów w cewkach przekładników prądowych tak, aby przy spodziewanych prądach przekładniki nie odkształcały prądu na wejściu przekaźnika.

Ad.4 Opisz trzy zabezpieczenia szyn w rozdzielniach WN

W rozdzielniach wielosystemowych pracujących na napięciu 110-750 kV zabezpieczenia szyn są wykonywane jako:

a) różnicowo- prądowe stabilizowane,

b) różnicowe wielkoimpedancyjne i wielkoimpedancyjne stabilizowane,

c) porównawczo-fazowe.

Stosowanie stabilizacji jest jedną z metod zwiększania czułości zabezpieczenia różnicowego. Efekt stabilizacji w zabezpieczeniu polega na uzależnieniu prądu pobudzenia przekaźników różnicowych od kombinacji liniowej prądów poszczególnych odejść rozdzielni. Zalety zabezpieczenia różnicowego stabilizowanego to:

- łatwość dopasowania do dowolnej liczby systemów szyn zbiorczych,

- możliwość stosowania przekładników prądowych o różnych przekładniach i/lub wyrównywanie przekładni za pomocą przekładników pośredniczących.

Zabezpieczenie różnicowe wielkoimpedancyjne uzyskuje stabilizację przez włączenie do obwodu różnicowego odpowiednio dużej rezystancji, powodującej zwiększenie impedancji rozruchowej i zmniejszenie natężeń prądów w obwodach linii pilotującej. Zaletą za­bezpieczeń różnicowych wielkoimpedancyjnych jest:

- duża czułość przy zwarciach wewnętrznych,

- mniejsza wrażliwość na stan nasycenia przekładników prądowych.

Zabezpieczenie porównawczo-fazowe wykorzystuje następujące kryteria:

- porównanie kierunków (kątów fazowych) prądów płynących do szyn zbiorczych
i prądów w obwodzie różnicowym,

- pomiar prądu różnicowego.

Zabezpieczenie to zadziała po stwierdzeniu, że wartości chwilowe wszystkich prądów zwarciowych we wszystkich odgałęzieniach ze źródłami zasilania mają taki sam znak jak wartość chwilowa sumy tych prądów, które płyną w gałęzi różnicowej zabezpieczenia i stan ten trwa przynajmniej przez czas 5 ms. Zaletą zabezpieczenia porównawczo-fazowego jest możliwość stosowania przekładników prądowych o różnych przekładniach.

Ad.5 Narysować schemat układu zabezpieczenia różnicowo-prądowego oraz wykres wektorowy prądów przy zwarciach wewnętrznych

Ad.6 Narysować charakterystykę rozruchową przekaźnika różnicowo-prądowego stabilizowanego

Rysunek powyższy przedstawia przykładowe charakterystyki rozruchowe przekaźników róż­nicowych stabilizowanych.

Krzywa 1 odpowiada przekaźnikowi elektromechanicznemu, zaś krzywa 2 — przekaźnikowi statycznemu z wykorzystaniem mostkowego komparatora amplitudy. Początkowe prądy rozruchowe przekaźnika (I_ro1 i Iro2) dobiera się w zależności od zabezpieczanego obiektu. Obszar nad charakterystyką rozruchową odpowiada strefie działania przeka­źnika, natomiast obszar pod krzywą strefie blokowania. Kąt nachylenia charakterystyki zależy od współczynnika stabilizacji tg alfa = K_h

Ad.7 Zabezpieczenie gazowo-przepfywowe działa przy elektrycznych i mechanicznych uszkodzeniach wewnątrz kadzi transformatora, którym towarzyszy:

- wydzielanie się gazów jako produktów rozkładu oleju lub stałych materiałów izolacyjnych (przegrzanie się uzwojeń lub rdzenia),

- obniżenie się poziomu oleju (nieszczelność kadzi, niedostateczne napełnienie),

- gwałtowny przepływ oleju z kadzi do konserwatora (zwarcie wewnątrz kadzi).

Podczas powolnego wydzielania się gazów, świadczących przeważnie o nieznacznym uszkodzeniu, a także w czasie uwalniania się powietrza zawartego wewnątrz transformatora lub przy obniżeniu się poziomu oleju, przekaźnik powinien uruchomić sygnalizację ostrze­gawczą (I stopień). Pierwszy stopień jest sterowany górnym pływakiem, który opada, gdy w przekaźniku zbierze się od 100 do 250 cm³ gazu. Przy gwałtownym wydzielaniu się gazów lub przy wystąpieniu intensywnego przepływu oleju z kadzi do konserwatora, zabez­pieczenie winno spowodować (II stopień) otwarcie wyłączników transformatora. W trans­formatorach dużej mocy wyposażonych w przełącznik zaczepów również komora przełącz­nika zaczepów wyposażona jest w przekaźnik gazowo-przepływowy!

---