Politechnika Świętokrzyska w Kielcach
LABORATORIUM ZABEZPIECZEŃ ELEKTROENERGETYCZNYCH
Ćwiczenie nr : 12
Data wykonania : 18.03.2014r.

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było sprawdzenie działania przekaźnika Rlgx-10 oraz wykreślenie charakterystyk prądowo napięciowych dla dwóch stanów przekaźnika, pobudzonego i niepobudzonego.

1. Schematy pomiarowe

   1. Schemat układu pomiarowego do sprawdzenia podziałki przekaźnika ziemnozwarciowego nadprądowego i wyznaczenia jego charakterystyk prądowo-napięciowych.

1. Schemat układu pomiarowego do wyznaczania charakterystyki I_p=f(I_s) układu: przekładnik Ferrantiego – przekaźnik ziemnozwarciowy.

1. Dane techniczne

Przekładnik:

Typ: IO1s WTO-85/A10-041

Klimat: T3 I_th=10kA f=50Hz

Przekładnia zwojowa 1/120

Napięcie probiercze izolacji 33kV

Przekaźnik:

Typ: RIgx-10

Zakres od I_nast=1+Σθ (0,05; 0,1; 0,2; 0,8; 1,6)

U_p=220V

Błąd nastawiania ±10%

Rozrzut 5%

Współczynnik powrótu ≥0,85

1. Tabele

Tabela 12.1. Charakterystyka magnesowanie przekładnika Ferrantiego

Eµ	mV	118	252	368	529	672	820	960	1105	1230	1384
Iµ	mA	1,8	2,4	2,9	3,7	4,3	4,9	5,5	6,1	6,7	7,3
Zµ	Ω	65,5	105	126,9	143	156,3	167,3	174,5	181,1	183,6	189,6

Tabela 12.2. Sprawdzenie podziałki przekaźnika

Inast	Ir	Irśr	Ip	Ipśr	ΔI	r1	kp
A	mA	mA	mA	mA	%	%	=
1,1	8,1	7,83	7,1	7,3	-11,16	0,036	0,88
	7,7		7,4		-22,55		0,96
	7,7		7,4		-22,55		0,96
1,8	13,5	13,76	12,6	12,7	-10	0,044	0,93
	13,5		12,9		-10		0,96
	14,3		12,6		-4,67		0,88
2	15,6	15,53	14,2	13,76	-6,4	0,05	0,91
	15		14,1		-10		0,94
	16		13		-4		0,81
2,6	19,9	19,8	17,7	17,96	-8,15	0,008	0,89
	19,8		18,3		-8,62		0,92
	19,7		17,9		-9,08		0,91

Tabela 12.3. Charakterystyka prądowo-napięciowa przekaźnika niepobudzonego

U	mV	60	98	146	193	250	278
I	mA	6,4	10,2	14,9	19,5	24,8	27,5

Tabela 12.4. Charakterystyka prądowo-napięciowa przekaźnika pobudzonego

U	mV	69	126	171	236	277	327	389
I	mA	7,4	13,4	18,1	24,7	28,7	33,6	39,7

Tabela 12.5. Charakterystyki I_p =f(I_s) zabezpieczenia ziemnozwarciowego nadprądowego

Inast	Ipr	Iprśr	Ur	Urśr	Isr	Ipp	Ippśr	Up	Upśr	Isp	KI0	Ist	ΔI
A	A	A	mV	mV	mA	A	A	mV	mV	mA	A/A	A	%
1,1	1,25	1,23	79	79	8,3	1,05	1,05	67	67	7,5	148,2	0,01	-19
	1,2		77			1,05		67				0,01
	1,25		80			1,05		68				0,01
1,8	1,95	1,97	137	138	14,3	1,75	1,75	122	121	12,6	137,8	0,016	-12,9
	1,98		139			1,75		122				0,017
	1,98		138			1,75		120				0,017
2	2,15	2,13	153	152	15,6	1,92	1,91	136	135	14,5	136,5	0,018	-12,11
	2,1		150			1,9		135				0,018
	2,15		153			1,9		133				0,018
2,6	2,8	2,76	207	204	20,8	2,5	2,5	181	182	19	132,7	0,023	-9,6
	2,15		204			2,5		183				0,018
	2,75		202			2,5		183				0,023

1. Przykładowe obliczenia

$$\mathbf{Z}_{\mathbf{\mu}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{E}_{\mathbf{\mu}}}{\mathbf{I}_{\mathbf{\mu}}}$$

$$\mathbf{Z}_{\mathbf{\mu}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{672}}{\mathbf{3,7}}\mathbf{= 156,3}\mathbf{\Omega}$$

$$\mathbf{I =}\frac{\mathbf{I}_{\mathbf{r}}\mathbf{-}\mathbf{I}_{\mathbf{\text{nast}}}}{\mathbf{I}_{\mathbf{\text{nast}}}}\mathbf{\bullet 100\%}$$

$$\mathbf{I =}\frac{\mathbf{0,0081 \bullet 120 - 1,1}}{\mathbf{1,1}}\mathbf{\bullet 100\% = - 11,16\ \%}$$

$$\mathbf{r}_{\mathbf{1}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{I}_{\mathbf{\text{rmax}}}\mathbf{-}\mathbf{I}_{\mathbf{\text{rmin}}}}{\mathbf{I}_{\mathbf{\text{nast}}}}\mathbf{\bullet 100\%}$$

$$\mathbf{r}_{\mathbf{1}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{8,1 - 7,7}}{\mathbf{1100}}\mathbf{\bullet 100\% = \ 0,036\%}$$

$$\mathbf{k}_{\mathbf{p}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{I}_{\mathbf{p}}}{\mathbf{I}_{\mathbf{r}}}$$

$$\mathbf{k}_{\mathbf{p}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{7,1}}{\mathbf{8,1}}\mathbf{= 0,88}\frac{\mathbf{A}}{\mathbf{A}}$$

$$\mathbf{K}_{\mathbf{I}\mathbf{0}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{I}_{\mathbf{\text{pr}}}}{\mathbf{I}_{\mathbf{\text{sr}}}}$$

$$\mathbf{K}_{\mathbf{I}\mathbf{0}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{2,13}}{\mathbf{0,0156}}\mathbf{= 136,5}\frac{\mathbf{A}}{\mathbf{A}}$$

$$\mathbf{I}_{\mathbf{\text{st}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{I}_{\mathbf{\text{pr}}}}{\mathbf{K}_{\mathbf{I}\mathbf{0}\mathbf{n}}}$$

$$\mathbf{I}_{\mathbf{\text{st}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{2,13}}{\mathbf{120}}\mathbf{= 0,018\ A}$$

$$\mathbf{I =}\frac{\mathbf{I}_{\mathbf{\text{sr}}}\mathbf{K}_{\mathbf{I}\mathbf{0}\mathbf{n}}\mathbf{-}\mathbf{I}_{\mathbf{\text{pr}}}}{\mathbf{I}_{\mathbf{\text{pr}}}}\mathbf{\bullet 100\%}$$

$$\mathbf{I =}\frac{\mathbf{0,0156 \bullet 120 - 2,13}}{\mathbf{2,13}}\mathbf{\bullet 100\% = - 12,11\%}$$

1. Wnioski

Z charakterystyki magnesowania przekładnika Ferrantiego możemy wnioskować, że wraz ze wzrostem napięcia charakterystyka przebiega liniowo. Impedancja tego przekaźnika wzrasta wprost proporcjonalnie do prądu, co widać na załączonej charakterystyce.

Z przeprowadzonych obliczeń przy sprawdzaniu podziałki przekaźnika możemy zauważyć, że największym względnym błędem podziałki członu nadprądowego charakteryzuje się przy I_nast=1,1 czyli najmniejsza nastawa działania przekaźnika. Spowodowane może być to problemem w rozpoznaniu prądu zwarcia przez przekaźnik oraz niedokładną regulacją.

W przeprowadzonym ćwiczeniu największy rozrzut wartości rozruchowej otrzymaliśmy przy I_nast=2A, a najmniejszy przy I_nast­=2,6A. Wpływ na otrzymane wyniki w przeprowadzonym ćwiczeniu miała odpowiednia powolna regulacja.

Najlepszym współczynnikiem powrotu charakteryzuje się najmniejsza nastawa, natomiast najgorszym największa.

Porównując charakterystyki napięciowo-prądowe przekaźnika pobudzonego i niepobudzonego możemy zauważyć, że przekaźnik pobudzony osiąga dużo większe wartości prądu jak i napięcia.

Z charakterystyk I_p=f(I_s) rozruchu jak i powrotu wnioskujemy niewielkie zmiany przy załączaniu i wyłączaniu przekaźnika, co świadczy o dobrej jakości i własnościach badanego przekaźnika.