Politechnika Lubelska	Laboratorium Sieci Elektroenergetycznych
w Lublinie	Ćwiczenie nr 11
Adam Szychulec Marcin Rupiewicz Jarosław Wójcik Tomasz Skorupski	Semestr V
Temat ćwiczenia: „Badanie zabezpieczeń linii średnich napięć ZL-10”	Data wykonania23.01.12r.

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia było zapoznanie się ze sposobami zabezpieczania linii SN z wykorzystaniem zabezpieczenia ZL-10.

2. Schemat pomiarowy.

Rys.1 Układ pomiarowy do badania zabezpieczenia nadprądowego zwłocznego i zwarciowego.

3. Obliczenia parametrów zwarciowych i nastaw zabezpieczeń dla linii napowietrzenej.

Tabela 1. Parametry linii napowietrznej

Un	Idd	Iw	Iz	XL	RL	XS	RS	Sq	l
kV	A	A	A	Ω	Ω	Ω	Ω	MVA	km
30	360	5,5	50	8,5	9,2	1,5	0,15	660	22,5

• Obliczamy wartość impedancji systemu i linii:

X_S − L = X_S + X_L = 1, 5 + 8, 5 = 10 Ω

R_S − L = R_S + R_L = 0, 15 + 9, 2 = 9, 35 Ω

$$Z_{S - L} = \sqrt{X_{S - L}^{2} + R_{S - L}^{2}} = \sqrt{10^{2} + {9,35}^{2}} = 13,7\ \mathrm{\Omega}$$

• Prąd zwarciowy trójfazowy jest równy:

$$I_{Z}^{3f} = \frac{1,1*U_{N}}{\sqrt{3}*Z_{S - L}} = \frac{1,1*30*10^{3}}{\sqrt{3}*13,7} = 1392\ A$$

• Prąd zwarciowy dwufazowy jest równy:

$$I_{Z}^{2f} = \frac{\sqrt{3}}{2}*I_{Z}^{3f} = \frac{\sqrt{3}}{2}*1392 = 1205\ A$$

1. Dobór zabezpieczenia nadprądowego zwłocznego:

• obliczamy prąd rozruchowy zabezpieczenia nadprądowego zwłocznego na podstawie

wzoru;

$$I_{r} = \frac{k_{b} + k_{s} + I_{\text{dd}}}{k_{p}*\vartheta} = \frac{1,2*1*260}{0,9*60} = 5,8A$$

kb = 1,2 – współczynnik bezpieczeństwa

ks = 1 – współczynnik schematu

kp = 0,9 – współczynnik powrotu

• sprawdzamy czułość kc zabezpieczenia nadprądowego zwłocznego, przekształcając wzór:

$$k_{c} = \frac{I_{Z}^{2f}}{I_{r}*\vartheta} = \frac{1205}{5,8*60} = 3,5$$

1. Dobór zabezpieczenia nadprądowego bezzwłocznego:

• obliczamy prąd rozruchowy zabezpieczenia nadprądowego bezzwłocznego, korzystając ze

wzoru:

$$I_{r} = \frac{k_{b}{*I}_{Z}^{3f}}{\vartheta} = \frac{1,3*1392}{60} = 30\ A$$

kb = 1,3 – współczynnik bezpieczeństwa

• sprawdzamy czułość kc zabezpieczenia nadprądowego bezzwłocznego, korzystając ze

wzoru:

$$k_{c} = \frac{I_{\text{kA}}^{2f}}{I_{r}*\vartheta} = \frac{10900}{30*60} = 6$$

kc – współczynnik czułości

I_kA^2f – prąd zwarciowy dwufazowy na początku chronionego odcinka

$$I_{\text{kA}}^{3f} = \frac{1,1*U_{N}}{\sqrt{3}*Z_{S}} = \frac{1,1*30*10^{3}}{\sqrt{3}*1,5} = 12,6\ kA$$

Un – napięcie znamionowe

ZS – impedancja systemu

$$Z_{S} = \sqrt{X_{S}^{2} + R_{S}^{2}} = \sqrt{{1,5}^{2} + {0,15}^{2}} = 1,5\ \mathrm{\Omega}$$

$$I_{\text{kA}}^{2f} = \frac{\sqrt{3}}{2}*I_{\text{kA}}^{3f} = \frac{\sqrt{3}}{2}*12600 = 10,9\ kA$$

1. Dobór zabezpieczenia nadprądowego bezzwłocznego na odcinku 30% od stacji A:

• obliczenie parametrów linii na odcinku 30% długości:

X_S − L = X_S + X_30%L = 1, 5 + 0, 3 * 8, 5 = 4 Ω

R_S − L = R_S + R_30%L = 0, 15 + 0, 3 * 9, 2 = 2, 9 Ω

$$Z_{S - L} = \sqrt{X_{S - L}^{2} + R_{S - L}^{2}} = \sqrt{4^{2} + {2,9}^{2}} = 5\ \mathrm{\Omega}$$

• obliczyć prąd zwarciowy trójfazowy na odcinku 30% ze wzoru:

$$I_{\text{kA}}^{3f} = \frac{1,1*U_{N}}{\sqrt{3}*Z_{S - L}} = \frac{1,1*30*10^{3}}{\sqrt{3}*5} = 3,8\ kA$$

• Prąd zwarciowy dwufazowy na odcinku 30% jest równy:

$$I_{k}^{2f} = \frac{\sqrt{3}}{2}*I_{\text{kA}}^{3f} = \frac{\sqrt{3}}{2}*3800 = 3,3\ kA$$

$$k_{c} = \frac{I_{\text{kA}}^{2f}}{I_{r}*\vartheta} = \frac{3300}{30*60} = 1,8$$

1. Dobór zabezpieczenia ziemnozwarciowego kierunkowego:

• obliczamy prąd rozruchowy zabezpieczenia ziemnozwarciowego, na podstawie wzoru:

$$I_{r} = \frac{k_{b}*I_{w} + I_{u}}{\vartheta} = \frac{2*5,5 + 6}{60} = 0,28A$$

kb – współczynnik bezpieczeństwa, kb= 2

Iu – prąd uchybowi przekładników

Iw – prąd własny linii

In – prąd znamionowy strony pierwotnej przekładnika

I_u = 0, 02 * I_n = 0, 02 * 300 = 6 A

• sprawdzamy współczynnik czułości zabezpieczenia ziemnozwarciowego kierunkowego,

na podstawie wzoru:

$$k_{c} = \frac{I_{\text{zc}} - I_{w} + I_{u}}{I_{r}*\vartheta} = \frac{50 - 5,5 - 6}{0,28*60} = 2,9$$

Izc – prąd całkowity ziemnozwarciowy

1. Dobór zabezpieczenia ziemnozwarciowego admitancyjnego typu RYGo:

• wartość admitancji rozruchowej (w mS) określa sie ze wzoru:

$$Y_{\text{on}} = \frac{1000*I_{z}}{U_{o}*n_{p}} + Y_{u} = \frac{1000*5,5}{100*60} + 1,5 = 2,4mS$$

Iz – pojemnościowy prąd własny chronionej linii [A],

U0 – napięcie składowej zerowej w sieci U0= 100 V,

np – przekładnia filtrów składowej zerowej prądu (zwojowa lub prądowa),

Yu– admitancja wynikająca z bledów filtrów składowej zerowej prądu,

Yu=1,5/2,0 mS dla układu Holmgreena,

Yu=0,7 mS dla przekładników Ferrantiego.

Komentarz: Na podstawie wykonanych obliczeń można stwierdzić, że zabezpieczenia zostały dobrane prawidłowo. Do sprawozdania razem z protokołem pomiarowym zostały dołączone obliczenia wykorzystywane przez nas w czasie ćwiczenia.

4. Zabezpieczenie przeciążeniowe.

Tabela 2. Wyniki pomiarów dla zabezpieczenia przeciążeniowego.

Inast	Ir	Irśr	Ip	Ipśr	kp	u	r
A	A	A	A	A	A	A	A
5,8	5,4	5,45	5,4	5,42	5,3	5,2	5,3

Obliczenia:

• współczynnik powrotu

• względny uchyb nastawienia

• względny rozrzut wartości rozruchowej

Tabela 3. Wyniki pomiarów czasu zadziałania zabezpieczenia.

Inast= 5,8
Tnast
s
0,6

Obliczenia:

• względny uchyb nastawienia

$$u = \frac{T_{sr} - T_{\text{nast}}}{T_{\text{nast}}}*100\% = \frac{0,7347 - 0,6}{0,6}*100\% = 22,44\%$$

• waględny rozrzut wartości rozruchowej

$$\backslash t\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ r = \frac{T_{\max} - T_{\min}}{T_{\text{nast}}}*100\% = \frac{0,735 - 0,734}{0,6} - 100\% = 0,17\%$$

4. Zabezpieczenie zwarciowe.

Tabela 4. Wyniki pomiarów dla zabezpieczenia zwarciowego

Inast	Ir	Irśr	Ip	Ipśr	kp	u	r
A	A	A	A	A	A	A	A
30	28	28	27	27,67	26	25	26

Obliczenia:

• współczynnik powrotu

• względny uchyb nastawienia

• względny rozrzut wartości rozruchowej

4. Zabezpieczenie ziemnozwarciowe kierunkowe.

Wyznaczanie charakterystyki kątowej zabezpieczenia ziemnozwarciowego:

U0 = 100V
cosϕind
I0
A
0,54
0,54
0,56
0,62
0,7
0,76
0,9
1,18
1,75
3,4

Rys.2 Charakterystyka kątowa zabezpieczenia zmiennozwarciowego dla U_o = 100V.

Badanie funkcjonalne zabezpieczeń:

Rodzaj zwarcia	Stan zabezpieczeń	Uwagi
	zwłoczne	bezzwłoczne
L1-L2	Zadziałało
L2-L3	Zadziałało
L3-L1	Zadziałało
L1-L2		Zadziałało
L2-L3		Zadziałało
L3-L1		Zadziałało
L1-N
L2-N
L3-N

Wnioski:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………