Politechnika Lubelska	Laboratorium Sieci Elektroenergetycznych
w Lublinie	Ćwiczenie nr 14
Adam Szychulec	Semestr V
Temat ćwiczenia: Zabezpieczenia linii elektroenergetycznych jednostronnie zasilanych w sieciach SN.	Data wykonania26.01.12r.

1. Cel ćwiczenia: Zapoznanie się z elementami składowymi zabezpieczeń nadprądowych zwłocznych, bezzwłocznych i ziemnozwarciowych przeznaczonych do ochrony linii kablowych i napowietrznych jednostronnie zasilanych. Poznanie zasady stopniowania czasów działania zabezpieczeń zwłocznych, wzorów do obliczania wartości prądów rozruchowych i współczynników działania układów.

Rys. Schemat połączeń zespołów automatyki zabezpieczeniowej na stanowisku laboratoryjnym

1. Obliczenia
   
   Zestaw 4:

Un=6kV
Sz=80MVa

Silnik: P=125kW ; cosφ=0,81 ; η=93,5% , Kr=4,5

-	l[km]	Idd=Imax	Xi	Ri	Iwc	Izc
AB	6	470	0,4	0,19	2	49
BC	0,8	270	0,1	0,19	0,7
CD	0,3	-	0,1	1,17	0,3

LINIA –SYSTEM

R_LAB=l*Ri=6*0,19=1,14Ω

R_LBC=0,152Ω

R_LCD=0,351Ω

X_LAB=l*Xi=6*0,4=2,4Ω

X_LBC=0,08Ω

X_LCD=0,03Ω

X_Q=$\frac{c\text{Un}^{2}}{\text{Sz}}$=1,1*$\frac{{(6*10^{3})}^{2}}{80*10^{6}}$=0,495Ω

R_Q=0,1*X_Q=0,0495 Ω

$$Z_{\text{KAB}} = \sqrt{{(R_{\text{LAB}} + R_{Q})}^{2} + {(X_{\text{LAB}} + X_{Q})}^{2}} = 3,129 \approx 3,13\Omega$$

$$Z_{\text{KABCD}} = \sqrt{{(R_{\text{LAB}} + R_{\text{LBC}} + R_{\text{LCD}} + R_{Q})}^{2} + {(X_{\text{LAB}} + X_{\text{LBC}} + X_{\text{LCD}} + X_{Q})}^{2}} = 3,45\mathrm{\Omega}$$

$$Z_{A} = \sqrt{R_{Q}^{2}{+ X}_{Q}^{2}} = 0,497\Omega$$

$I_{z3f} = \frac{cU_{n}}{\sqrt{3}Z_{K}}$ $I_{z2f} = \frac{\sqrt{3}}{2}$ I_z3f

$I_{z3f} = \frac{1,1*6*10^{3}}{\sqrt{3}*0,4797} = 7667A$ $I_{z2f} = \frac{\sqrt{3}}{2}$ I_z3f=$\frac{\sqrt{3}}{2}$*7667 = 6639, 8A - obliczenia dla Z_A

Prądy zwarciowe dla pozostałych odcinków

	AB [A]	BC [A]	CD [A]
Iz3f	1217	1169	1104
Iz2f	1054	1012	957

SILNIK

$$P = \sqrt{3}U_{N}I_{\text{ns}}cos\varphi\eta = 125kW$$

$$I_{\text{ns}} = \frac{P}{\sqrt{3}U_{N}\text{cosφη}} = \frac{125*10^{3}}{\sqrt{3}*6*10^{3}*0,81*0,935} = 15,88A \approx 16A$$

Zabezpieczenie nadprądowe od skutków zwarć w silniku 6kV

$$I_{r} \geq \frac{k_{b}*k_{r}{*I}_{\text{ns}}}{k_{p}*n_{i}}\text{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ }k_{b} = 1,2\ \ \ ;\ \ k_{r} = 4,5\ \ \ ;\ \ k_{p} = 0,9\ \ ;\ n_{i} = 0,4$$

$$I_{r} \geq \frac{1,2*4,5*16}{0,9*4} = 24A$$

Zabezpieczenie nadprądowe zwłoczne od skutków przeciążenia silnika 6kV

$I_{r} \geq \frac{k_{b}{*I}_{\text{ns}}}{k_{p}*n_{i}}$ $I_{r} \geq \frac{1,2*16}{0,9*4} = 5,33A$

Czułość:

$K_{c} = \frac{\text{Izmin}}{5,33*4}$ = 45 K_c ≥ 1, 5

LINIA

- Bezzwłoczne (A)

$I_{r} \geq \frac{k_{b}{*I}_{z3f}}{n_{i}}$ $I_{r} \geq \frac{1,2*1217}{100} = 18$

-Zwłoczne (A,B)

(A)

$I_{r} \geq \frac{k_{b}*k_{r}{*k_{s*}I}_{\max}}{k_{p}*n_{i}}$ $I_{r} \geq \frac{1,2*1*1,21*470}{0,9*100} = 7,02A$

$K_{r} = \frac{I_{\text{rAB}}}{I_{\text{dd}}\text{AB}} = \frac{526}{470} = 1,12$

(B)

$I_{r} \geq \frac{1,2*1*1,21*270}{0,9*60} = 7,26A$

K_r=1,21

(BC)

$$k_{c} = \frac{I_{\text{zmin}}}{I_{z}*n_{i}} = \frac{1012}{7,26*60} = 2,32$$

(AB)

k_c = 2, 4

Zabezpieczenia ziemnozwarciowe

(AB)

$$I_{r} \geq \frac{k_{b}*{(I}_{\text{wc}} + I_{u)}}{n_{i}} = \frac{2(2 + 0,02*100*5)}{100} = 0,24\ A$$

(BC)

$$I_{r} \geq \frac{k_{b}*I_{\text{wc}}}{n_{i}} = \frac{2*0,7}{120} = 0,012A$$

(CD)

I_r≥ 0,005A

Czułość

(AB)Holmgreen

$$k_{c} = \frac{I_{\text{zc}} - (I_{\text{wc}} + I_{u})}{I_{r}*n_{i}} = \frac{49 - (2 + 10)}{0,24*100} = 1,5$$

(BC) Ferranti

$$k_{c} = \frac{I_{\text{zc}} - I_{\text{wc}}}{I_{r}*n_{i}} = \frac{49 - 0,7}{0,012*120} = 33,54$$

(CD)

k_c = 81, 17

Czasy działania

tc=0,5s

tb=1s

ta=1,5 s

Zabezpieczenia rezerwowe

- stacji A dla odcinka BC k_c ≥ 1, 2

$$k_{c} = \frac{I_{\text{zmin}}}{I_{r}*n_{i}} = \frac{1012}{7,02*100} = 1,44$$

- stacji B dla odcinka CD k_c ≥ 1, 2

$$k_{c} = \frac{I_{\text{zmin}}}{I_{r}*n_{i}} = \frac{9,57}{7,26*60} = 2,19$$

1. Tabele pomiarowe:

Rezerwowanie zabezpieczeń

Zabezpieczenie Zwłoczne Odcinka	Zwarcie w punkcie K4 Nie działa zabezpieczenie 3	Zwarcie w punkcie K3 Nie działa zabezpieczenie 2
	Zadziałanie	tw
		s
AB	I>(wzbudzony)	-
BC	I>	1,19
CD	nie	-

Komentarz: W przypadku zabezpieczeń doziemnych rezerwowanie nie działa.

Sprawdzanie działania zespołów automatyki zabezpieczeniowej

Zabezpieczenie	Człon zabezpieczeń	Miejsce zwarcia
		K1
		Rodzaj zwarcia
		AC
ZL-10	I>0
	I>>	x
	P0T
ZL-11	I>0
	I>>
	P0T
ZS-10	I>0
	I0I
Czas wyłączenia zwarcia	[s]	0,16

Wnioski:

W ćwiczeniu badaliśmy zabezpieczenia linii elektroenergetycznych jednostronnie zasilanych w sieciach SN. Przed przystąpieniem do ćwiczenia naszym zadaniem było obliczyć nastawy poszczególnych zabezpieczeń do jednego z 4 modeli linni. Obliczenia z których korzystaliśmy w czasie ćwiczenia są załączone wraz ze sprawozdaniem. Zabezpieczenia po ustawieniu zadziałały zgodnie z naszymi oczekiwaniami. W przypadku zwarć w poszczególnych miejscach wyłączała się tylko część linni w której było zwarcie i dalsze części tej linni lecz wcześniejsza część linni była nadal zasilana. Odpowiednie nastawienie zabezpieczeń pozwoliło na selektywność zadziałania zabezpieczeń. W przypadku gdy wyłączaliśmy jedno z zabezpieczeń a zwarcie było w miejscu które to zabezpieczenie obejmowało działało zabezpieczenie najbliższe następne. To pozwoliło nam w praktyce zobaczyć na czym polega rezerwowanie zabezpieczeń. Podsumowując w ćwiczeniu nauczyliśmy się praktycznych obliczeń nastawiania zabezpieczeń oraz sprawdziliśmy ich działanie w praktyce.