Wydział EAIiE	Mirosław Butryn Bartłomiej Jarnota Bartosz Borowicz Grzegorz Gurdziel Bartłomiej Bogacki Łukasz Gawlik	Zabezpieczenia elektroenergetyczne	Ćwiczenie nr 4
Data wykonania: 17 X 2003 r.	Temat: Przekaźniki ziemnozwarciowe kierunkowe.		Rok IV Grupa F

I. Cel ćwiczenia

Za zadanie mieliśmy poznać budowę, przeznaczenie oraz sposoby badania wybranych przekładników ziemnozwarciowych kierunkowych.

Wyznaczaliśmy charakterystyki dla przekaźników o nazwach RPoH oraz RTEst-13.

II. Wprowadzenie

Przekaźniki ziemnozwarciowe kierunkowe należą do przekaźników kątowych - dwuwielkościowych - używanych w układach elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej (EAZ) do zabezpieczania linii i urządzeń SN i WN.

Są to przekaźniki pomiarowe, stosowane zwykle w układach kierunkowych, których wielkością pomiarową jest kąt fazowy między dwiema wielkościami zasilającymi sinusoidalnie przemiennymi.

Stosowane są w takich układach zabezpieczeń, w których selektywność działania można osiągnąć przez pomiar kąta dla określenia kierunku zwarcia. Powinien zadziałać wtedy, gdy kąt fazowy między dwiema wielkościami zasilającymi jest zawarty w określonym zakresie, tzw. zakresie rozruchowym kątów mieszczącym się między dwoma granicznymi kątami rozruchowymi.

Przekaźniki kątowe podzielić możemy na elektromechaniczne i statyczne.

Działanie przekaźników elektromechanicznych oparte jest na zasadach indukcyjnej, elektrodynamicznej lub indukcyjno-elektrodynamicznej. Ten typ przekaźników w ostatnich latach jest wypierany przez przekaźniki statyczne, których działanie oparte jest na póprzewodnikowych komparatorach fazy lub amplitudy.

III. Wykonanie ćwiczenia

1. Wyznaczenie kąta przesunięcia fazowego
   pomiędzy wielkościami sterującymi badane przekaźniki.

Zasilanie badanych przekaźników odbyło się z dwóch niezależnych źródeł: prąd
z autotransformatora oraz napięcie z transformatorowego przesuwnika fazowego, wg poniższego schematu:

Rys.1. Schemat układu pomiarowego do wyznaczenia kąta przesunięcia fazowego.

Przed dokonaniem właściwych pomiarów musieliśmy wyznaczyć zależność umożliwiającą prawidłowy pomiar kąta fazowego dla ww. wartości.

Identyfikacja kąta przesunięcia fazowego odbyła się przy następujących wartościach prądu
i napięcia: I=5A i U=100V. Korzystając z transformatorowego przesuwnika fazowego TPF regulowaliśmy przesunięcie fazowe tak aby wartość wychylenia na watomierzu W była zerowa. Następnie odczytaliśmy wartości kąta wskazanego przez nastawniki jako α₁ stanowiący ±90° kąta ϕ będącego przesunięciem fazowym między wartością prądu i napięcia.

Wyniosła ona α₁=47°.

Ostatnim krokiem było wyznaczenie znaku przesunięcia fazowego pomiędzy prądem
i napięciem. Po zwarciu cewki prądowej watomierza W okazało się, że wychyla się on
w lewo, a więc znak przed „90” w poniższym działaniu jest dodatni:

gdzie α to wartość odczytywana z przyrządu pomiarowego podczas kolejnych
pomiarów.

2. Przekaźnik ziemnozwarciowy kierunkowy typu RPoX

Pomiary przeprowadzamy wg poniższego układu pomiarowego:

Rys. 2 Schemat układu pomiarowego do wyznaczanie ch-ki kątowej przekaźnika RPoH

W punkcie tym wykonujemy dwie serie pomiarów dla wartości napięcia U₁=100V oraz U₂=50V. Zmieniamy wartość prądu o 1 Amper w przedziale od 1 do 10 Amperów. Rejestrujemy wartości kątów przy których zapala się i gaśnie lampka (świecenie lampki oznacza stan aktywny przekaźnika (strefa działania), zaś zgaśnięta lampka sygnalizuje, że przekaźnik znajduje się w strefie niedziałania).

Oto wyniki naszych pomiarów:

U=100V U=50V

Ir [A]	αzasw	ϕ zasw	α zgas	ϕ zgas		Ir [A]	α zasw	ϕ zasw	α zgas	ϕ zgas
1	119	162	290	333		1	123	166	295	338
2	115	158	284	327		2	119	162	289	332
3	111	154	281	324		3	115	158	285	328
4	107	150	279	322		4	110	153	283	326
5	104	147	276	319		5	106	149	279	322
6	103	146	273	316		6	107	150	278	321
7	102	145	273	316		7	108	151	269	312
8	102	145	273	316		8	94	137	265	308
9	99	142	272	315		9	93	136	265	308
10	100	143	271	314		10	92	135	263	306

Oraz wynikające z nich charakterystyki:

3. Przekaźnik ziemnozwarciowy kierunkowy typu RTEst-13

Pomiary przeprowadzamy wg poniższego układu pomiarowego:

Rys. 3 Schemat układu pomiarowego do wyznaczanie ch-ki kątowej przekaźnika RTEst-13

W tej części ćwiczenia wykonujemy trzy serie pomiarów dla trzech różnych wartości prądu rozruchowego I_On oraz zawsze tej samej wartości napięcia U₀ wynoszącego U₀=100V.

Tak jak poprzedni zmieniamy wartość prądu o 1 Amper w przedziale od 1 do, tym razem, 8 Amperów. Rejestrujemy wartości kątów przy których zapala się i gaśnie lampka (świecenie lampki oznacza stan aktywny przekaźnika (strefa działania), zaś zgaśnięta lampka sygnalizu-je, że przekaźnik znajduje się w strefie niedziałania).

Oto wyniki naszych pomiarów:

I_On=2A

Ir [A]	αzasw	ϕ zasw	α zgas	ϕ zgas
1	59	102	288	331
2	84	127	297	340
3	105	148	295	338
4	115	158	292	335
5	125	168	292	335
6	130	173	292	335
7	139	182	292	335
8	145	188	295	338

I_On=3A

Ir [A]	α zasw	ϕ zasw	α zgas	ϕ zgas
1	90	133	250	293
2	102	145	242	285
3	114	157	279	322
4	123	166	282	325
5	132	175	284	327
6	119	162	285	328
7	143	186	287	330
8	149	192	290	333

I_On=5A

Ir [A]	αzasw	ϕ zasw	α zgas	ϕ zgas
1	-	-	-	-
2	110	153	243	286
3	119	162	258	301
4	127	170	268	311
5	134	177	273	316
6	140	183	277	320
7	147	190	280	323
8	152	195	285	328

Oraz wynikające z nich charakterystyki:

IV. Wnioski

Powyższe wyniki, a szczególnie ich graficzne wizualizacje pokazują, że pomiary przeprowadzone zostały z małą dokładnością, bądź małą dokładność wykazują badane przekaźniki.

W naszej ocenie błędy te w głównej mierze wynikają z dwóch rzeczy:

• niskiej dokładności wybranej przez nas metody pomiarowej

• niedokładności rzeczywistej charakterystyki kątowej przekaźników.

Niestety rzeczywisty zakres rozruchowych kątów przekaźnika może się różnić od oczekiwanego wskutek błędów katowych, które w zależności od klasy jego dokładności mogą wynosić do 20%.

Ponadto w przekaźnikach tych występuje tzw. martwa strefa, która może być powodem brakującej reakcji zabezpieczenia. W celu uniknięcia tego zjawiska przy zwarciach niesymetrycznych stosuje się odpowiednie układy kojarzące prąd z napięciem pobranym przynajmniej z jednej z faz nieuszkodzonych.

5

---