plik


ÿþMINISTERSTWO EDUKACJI i NAUKI Marek SzymaDski Badanie ukBadów automatyki zabezpieczeniowej 311[08].Z3.04 Poradnik dla ucznia Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji  PaDstwowy Instytut Badawczy Radom 2005  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego Recenzenci: mgr in|. Henryk Krystkowiak mgr in|. Gra|yna Adamiec Opracowanie redakcyjne: mgr in|. Katarzyna Makowska Konsultacja: dr Bo|ena Zajc Korekta: mgr in|. JarosBaw Sitek Poradnik stanowi obudow dydaktyczn programu jednostki moduBowej 311[08].Z3.04  Badanie ukBadów automatyki zabezpieczeniowej zawartego w moduBowym programie nauczania dla zawodu technik elektryk. Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji  PaDstwowy Instytut Badawczy, Radom 2005  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 1 SPIS TREZCI 4 1. Wprowadzenie 5 2. Wymagania wstpne 6 3. Cele ksztaBcenia 7 4. MateriaB nauczania 4.1. ZakBócenia w systemie elektroenergetycznym 7 7 4.1.1. MateriaB nauczania 15 4.1.2. Pytania sprawdzajce 15 4.1.3. wiczenia 16 4.1.4. Sprawdzian postpów 4.2. Elektroenergetyczna automatyka zabezpieczeniowa 16 16 4.2.1. MateriaB nauczania 27 4.2.2. Pytania sprawdzajce 27 4.2.3. wiczenia 29 4.2.4. Sprawdzian postpów 4.3. PrzekBadniki prdu przemiennego 30 30 4.3.1. MateriaB nauczania 34 4.3.2. Pytania sprawdzajce 34 4.3.3. wiczenia 36 4.3.4. Sprawdzian postpów 4.4. Zabezpieczenia transformatorów 37 37 4.4.1. MateriaB nauczania 43 4.4.2. Pytania sprawdzajce 43 4.4.3. wiczenia 44 4.4.4. Sprawdzian postpów 45 4.5. Zabezpieczenia linii 45 4.5.1. MateriaB nauczania 52 4.5.2. Pytania sprawdzajce 4.5.3. wiczenia 52 53 4.5.4. Sprawdzian postpów 54 4.6. Zabezpieczenia silników 4.6.1. MateriaB nauczania 54 60 4.6.2. Pytania sprawdzajce 60 4.6.3. wiczenia 4.6.4. Sprawdzian postpów 61 62 4.7. Samoczynne ponowne zaBczanie SPZ 62 4.7.1. MateriaB nauczania 4.7.2. Pytania sprawdzajce 65 65 4.7.3. wiczenia 66 4.7.4. Sprawdzian postpów  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 2 66 4.8. Samoczynne zaBczanie rezerwy SZR 66 4.8.1. MateriaB nauczania 70 4.8.2. Pytania sprawdzajce 70 4.8.3. wiczenia 70 4.8.4. Sprawdzian postpów 71 4.9. Samoczynne czstotliwo[ciowe odci|anie SCO 71 4.9.1. MateriaB nauczania 73 4.9.2. Pytania sprawdzajce 73 4.9.3. wiczenia 74 4.9.4. Sprawdzian postpów 75 5. Sprawdzian osigni 81 6. Literatura  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 3 1. WPROWADZENIE Poradnik bdzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy i ksztaBtowaniu umiejtno[ci z zakresu  Badania ukBadów automatyki zabezpieczeniowej . W poradniku bdziesz mógB znalez nastpujce informacje: - wymagania wstpne okre[lajce umiejtno[ci, jakie powiniene[ posiada, aby[ mógB bez problemów rozpocz prac z poradnikiem, - cele ksztaBcenia, czyli wykaz umiejtno[ci, jakie opanujesz w wyniku ksztaBcenia w ramach tej jednostki moduBowej, - materiaB nauczania, czyli wiadomo[ci teoretyczne konieczne do opanowania tre[ci jednostki moduBowej, - zestaw pytaD sprawdzajcych, czy opanowaBe[ ju| podane tre[ci, - wiczenia zawierajce polecenia, sposób wykonania oraz wyposa|enie stanowiska pracy, które pozwol Ci uksztaBtowa okre[lone umiejtno[ci praktyczne, - sprawdzian postpów pozwalajcy sprawdzi Twój poziom wiedzy po wykonaniu wiczeD, - sprawdzian osigni opracowany w postaci testu, który umo|liwi Ci sprawdzenie Twoich wiadomo[ci i umiejtno[ci opanowanych podczas realizacji programu jednostki moduBowej, - literatur zwizan z programem jednostki moduBowej, umo|liwiajc pogBbienie Twej wiedzy z zakresu programu tej jednostki. MateriaB teoretyczny pozwoli Ci przygotowa si lepiej do wykonania wiczeD. Po ka|dym rozdziale wystpuj pytania sprawdzajce. Je|eli potrafisz na nie samodzielnie odpowiedzie to mo|na uzna, |e jeste[ gotowy do wykonania wiczeD. Pamitaj, |e w trakcie wykonywania wiczeD musisz przestrzega regulaminu pracowni. Po zakoDczeniu nauki w tej jednostce moduBowej powiniene[ umie wykona poBczenie, uruchomienie oraz pomiary w podstawowych ukBadach automatyki zabezpieczeniowej. Szczególn uwag zwró na przepisy bezpieczeDstwo wykonywania pomiarów w ukBadach automatyki zabezpieczeniowej.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 4 2. WYMAGANIA WSTPNE Przystpujc do realizacji programu jednostki moduBowej powiniene[ umie:  czyta schematy ideowe automatyki zabezpieczeniowej,  posBugiwa si miernikami elektrycznymi,  dobiera rodzaj i zakres mierników do wykonywanych pomiarów,  okre[la niepewno[ pomiaru,  ocenia stan techniczny poBczeD na podstawie ogldzin i pomiarów,  korzysta z literatury i kart katalogowych osprztu instalacyjnego, przewodów,  korzysta z norm dotyczcych instalacji elektrycznych,  stosowa podstawowe prawa i zale|no[ci dotyczce obwodów prdu staBego i przemiennego,  stosowa zasady bhp i ochrony ppo|. obowizujce na stanowisku pracy.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 5 3. CELE KSZTAACENIA W wyniku realizacji programu jednostki moduBowej powiniene[ umie:  zorganizowa stanowisko pracy zgodnie z przepisami bhp, ochrony ppo|., ochrony [rodowiska i wymaganiami ergonomii,  okre[li rodzaje zakBóceD w systemie elektroenergetycznym,  dobra zabezpieczenia elektroenergetyczne ze wzgldu na rodzaj zakBócenia,  rozró|ni przekBadnik prdowy i napiciowy,  rozpozna przekazniki zabezpieczeniowe na podstawie wygldu zewntrznego i stosowanych oznaczeD,  zinterpretowa parametry przekBadników i przekazników podawane na tabliczkach znamionowych,  sprawdzi parametry przekBadników prdowych i napiciowych,  sprawdzi parametry przekazników pomiarowych i pomocniczych,  oceni stan techniczny przekBadników i przekazników na podstawie przeprowadzonych pomiarów,  przeanalizowa prac ukBadów zabezpieczeniowych z przekaznikami na podstawie ich schematów ideowych,  poBczy ukBady z przekaznikami zabezpieczeniowymi na podstawie schematów ideowych i monta|owych,  zbada obwody pomiarowe, sterownicze i sygnalizacyjne w ukBadach automatyki zabezpieczeniowej,  dobra zabezpieczenia linii elektroenergetycznych, transformatorów i silników,  poBczy ukBady prostych zabezpieczeD ró|nych obiektów i sprawdzi ich dziaBanie,  posBu|y si katalogami, normami, przepisami i dokumentacj techniczn przy doborze i badaniu ukBadów automatyki zabezpieczeniowej,  zastosowa zasady bhp i ochrony ppo|. obowizujce na stanowisku pracy.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 6 4. MATERIAA NAUCZANIA 4.1. ZakBócenia w systemie elektroenergetycznym 4.1.1. MateriaB nauczania Elektroenergetyczna automatyka zabezpieczeniowa obejmuje technik zabezpieczeD przekaznikowych oraz elektroenergetyczn automatyk Bczeniow. Technika zabezpieczeD przekaznikowych Do zadaD techniki zabezpieczeD przekaznikowych nale| zagadnienia zwizane z konstrukcj i dziaBaniem urzdzeD zabezpieczajcych elementy ukBadu elektroenergetycznego (generatory, transformatory, linie, sieci, silniki) od zakBóceD, które mog wystpowa zarówno wewntrz, jak i na zewntrz tych elementów. PrawidBowe dziaBanie zabezpieczeD przekaznikowych wymaga doprowadzenia informacji o stanie lub te| o zaistnieniu zagro|enia zabezpieczanego ukBadu elektroenergetycznego. Te informacje mog dotyczy takich warto[ci jak np.: prd, napicie, temperatura lub inne wielko[ci fizyczne, które charakteryzuj stan obiektu lub stopieD jego zagro|enia. Na podstawie tych informacji dziaBanie ukBadów zabezpieczeD mo|e polega na: - sygnalizacji nienormalnego stanu pracy, - samoczynnym wyBczeniu z pracy uszkodzonego lub zagro|onego obiektu. Elektroenergetyczna automatyka Bczeniowa Do zadaD elektroenergetycznej automatyki Bczeniowej nale| zagadnienia zwizane z konstrukcj i dziaBaniem urzdzeD, dokonujcych samoczynnie przeBczeD w ukBadzie elektroenergetycznym, których zadaniem jest likwidacja zakBóceD przemijajcych lub ograniczenie do minimum wpBywu zakBóceD trwaBych. Funkcje peBnione przez urzdzenia elektroenergetycznej automatyki Bczeniowej: - ponowne zaBczenie elementu zabezpieczonego bezpo[rednio po jego wyBczeniu przez zabezpieczenie, - zaBczenie urzdzenia rezerwowego, - przeprowadzanie wBa[ciwych przeBczeD lub zmian w obwodach elektrycznych. Wymagania stawiane zabezpieczeniom przekaznikowym: " czuBo[ Zabezpieczenia powinny mo|liwie bezbBdnie stwierdzi: - powstanie zakBócenia w zabezpieczanym elemencie, - rodzaj zakBócenia, - miejsce powstanie zakBócenia. Nie powinny jednak reagowa na niegrozne krótkotrwaBe przeci|enie, jakie mo|e wystpi podczas normalnej eksploatacji. W przypadku zabezpieczenia nadprdowego miar czuBo[ci zabezpieczenia jest stosunek minimalnego prdu zwarciowego powodujcego wyBczenie do prdu rozruchowego przekaznika nadprdowego.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 7 " szybko[ dziaBania Du|a szybko[ dziaBania wpBywa na: - zwikszenie bezpieczeDstwa pracy personelu obsBugujcego urzdzenia elektroenergetyczne, - zwikszenie bezpieczeDstwa ludzi postronnych znajdujcych si w pobli|u dotknitych zakBóceniem urzdzeD, - ograniczenie do minimum rozmiaru uszkodzeD w punkcie zwarciowym, - zmniejszenie wpBywu powstajcych przy zwarciach zaników napicia na prac silników, - zabezpieczenie wspóBpracujcych elektrowni od wypadnicia z synchronizmu, - zwikszenie skuteczno[ci dziaBania urzdzeD samoczynnego ponownego zaBczania. Wymagany dopuszczalny najdBu|szy czas trwania zwarcia trójfazowego dla ukBadów elektroenergetycznych najwy|szych napi wynosi ok. 0,1 ÷ 0,35 s. W tym celu stosowane s szybko dziaBajce zabezpieczenia i wyBczniki. Czasy dziaBania rzdu 0,02 s stosowane s wtedy, gdy zabezpieczenia wspóBpracuj z wyBcznikami o podobnych czasach wyBczania. DBugie czasy dziaBania zabezpieczeD (do kilkunastu sekund) stosuje si wtedy, gdy zabezpieczenia maj jedynie poinformowa obsBug np. sygnaBem dzwikowym o powstaniu zagro|enia. " wybiorczo[ OdBczone od zródBa napicia powinny zosta tylko te elementy, które ulegBy zakBóceniu, np. w przypadku zwarcia w sieci nale|y wyBczy z pracy jedynie lini, w której to zwarcie wystpiBo. " niezawodno[ Zabezpieczenia, nie mog dziaBa niepotrzebnie z jakichkolwiek innych przyczyn ni| zakBócenie. W celu speBnienia tego wymagania nale|y stosowa przekazniki o mocnej budowie odznaczajce si znaczn odporno[ci na: - przet|enia, - przepicia, - drgania mechaniczne, - wahania temperatury, - utlenienie oraz zabrudzenie zestyków. Klasyfikacja zakBóceD ZakBócenie w systemie elektroenergetycznym jest to powstanie warunków uniemo|liwiajcych normaln prac systemu. PodziaB zakBóceD: " zaburzenia  uniemo|liwiaj prac systemu elektroenergetycznego lub jego elementów. Powinny by eliminowane samoczynnie w odpowiednio krótkim czasie. Zaburzeniami s np. zwarcia powstaBe na skutek nadmiernego wzrostu napr|eD lub zmniejszenia si wytrzymaBo[ci: - elektrycznych, - cieplnych, - mechanicznych. " zagro|enia i nienormalne stany pracy  powoduj |e praca systemu elektroenergetycznego lub jego elementów jest dopuszczalna na pewien okres czasu, w cigu którego powinna by usunita przyczyna powodujca zagro|enie lub nienormalny stan pracy.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 8 Powinny one by sygnalizowane, a w przypadku dBu|szego ich wystpowania eliminowane samoczynnie. Tabela 1. PrzykBady zagro|eD i nienormalnych stanów pracy systemu elektroenergetycznego [10] Rodzaj zagro|enia Skutki Deficyt mocy czynnej globalny zmniejszenie si czstotliwo[ci. 1) przeci|enie linii przesyBowych Deficyt mocy czynnej lokalny lub transformatorów, 2) obni|enie napicia. Deficyt mocy biernej obni|enie napicia Nadmiar mocy czynnej wytwarzanej w wydzielonej cz[ci systemu zwikszenie si czstotliwo[ci. elektroenergetycznego zasilanej przez turbogeneratory i hydrogeneratory podziaB na cz[ci systemu Utrata synchronizmu (koBysania mocy) elektroenergetycznego. Tabela 2. PrzykBady zaburzeD, zagro|eD i nienormalnych stanów pracy elementów systemu elektroenergetycznego [10] Rodzaje zagro|enia Skutki 1) skrócenie trwaBo[ci izolacji maszyn i urzdzeD, Przeci|enie 2) przegrzanie izolacji. Praca niepeBnofazowa asymetria obci|enia. Obni|enie si lub zanik napicia przeci|enie prdowe. Zwarcia zewntrzne powodujce przepByw prdu zwarciowego przez przegrzanie izolacji. element zagro|ony Ogólna analiza zakBóceD Zwarcia W systemie elektroenergetycznym, w którym powstaBo zwarcie, mo|na wyró|ni punkt zwarcia K oraz punkt zabezpieczeniowy P, w którym dokonywany jest pomiar prdów i napi, charakteryzujcych pojawienie si zwarcia (rys. 1). Rys. 1. Schemat ogólny systemu elektroenergetycznego [10]: K  punkt zwarciowy, P  punkt zabezpieczeniowy. Do wykrywania zwar wykorzystywane s wielko[ci elektryczne pojawiajce si podczas zwarcia: - wzrost prdu fazowego w fazie dotknitej zwarciem, mierzony w punkcie zabezpieczeniowym P, - zmniejszenie si impedancji, bdcej stosunkiem wybranego napicia w punkcie  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 9 zabezpieczeniowym do wybranej kombinacji liniowej prdów fazowych w tym punkcie, oraz dodatkowo w przypadku zwar: niesymetrycznych: - pojawienie si prdu przeciwnego w punkcie zabezpieczeniowym, z udziaBem ziemi: - pojawienie si prdu zerowego, doziemnych w ukBadzie o nieuziemionym bezpo[rednio punkcie neutralnym: - napicie zerowe, pojawiajce si w przypadku doziemienia tego ukBadu, wewntrznych: - prd ró|nicowy. Przebieg prdu zwarciowego w punkcie P zale|y od rodzaju zwarcia i od konfiguracji ukBadu elektroenergetycznego. Znajc skBadowe symetryczne prdów zwarciowych w punkcie P, mo|na dla ró|nego rodzaju zwar wyznaczy warto[ci prdów fazowych pByncych w tym punkcie. Praca niepeBnofazowa Ten rodzaj pracy wystpuje w przypadku: - przerwania jednego lub dwóch przewodów w linii, - otworzenia si lub nie zamknicia jednego z biegunów wyBcznika. Skutki pracy niepeBnofazowej: - powstanie asymetrii prdowej, - zagro|enie prawidBowej pracy niektórych elementów ukBadu. Wykrywanie pracy niepeBnofazowej Podczas pracy niepeBnofazowej pod wpBywem napicia przeciwnego, pojawiajcego si w punkcie przerwy w fazie midzy rozdzielonymi biegunami tej samej fazy  pojawia si prd przeciwny. Prd ten rozpBywa si w sieci, przy czym zamyka si w punktach zerowych wszystkich elementów o uzwojeniach poBczonych w gwiazd. Obecno[ prdu przeciwnego sBu|y do wykrywania pracy niepeBnofazowej. Przeci|enia termiczne Przyczyny przeci|enia termicznego: - nadmierny wzrost prdu przepBywajcego przez ten element, - zakBócenia w odprowadzaniu ciepBa wytworzonego w tym elemencie. Wykrywanie przeci|enia termiczne Zjawiska wykorzystywane do wykrywania przeci|eD termicznych: - wzrost temperatury w najbardziej zagro|onych punktach zabezpieczanego elementu, - przyrost temperatury cz[ci przewodzcych prd ponad najwy|sz okre[lon normami temperatur otoczenia. KoBysania mocy Miejsce wystpowania: - sieci zasilane wielostronnie, niezbyt mocno powizane, - linie sprzgajce du|e elektrownie. Przyczyny: - zmiany obci|eniowe (np. nagBe odBczenia lub wBczenia du|ego odbioru), - zwarcia w pobli|u jednej elektrowni.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 10 Skutki: - wypadnicie elektrowni z synchronizmu, - caBkowite rozpadnicie si systemu elektroenergetycznego. Rodzaje koBysaD mocy: - synchroniczne  [rednia warto[ zmian kta fazowego midzy wspóBpracujcymi napiciami zródBowym. Zrednia warto[ tych zmian jest równa zeru. KoBysania zanikaj stopniowo wskutek tBumienia prdami wirowymi w wirnikach generatorów synchronicznych, - asynchroniczne  wystpuje zjawisko po[lizgu. Powrót do normalnej pracy generatorów synchronicznych jest trudniejszy. Przy niewielkiej rozbie|no[ci midzy prdko[ciami ktowymi wirników generatorów synchronicznych istnieje mo|liwo[ wpadnicia w synchronizm, wskutek czego koBysania mocy asynchroniczne przeksztaBcaj si w koBysania mocy synchroniczne i stopniowo zostaj wytBumione. Generatory synchroniczne Rodzaje zakBóceD: elektryczne: - zwarcia zewntrzne: - zwarcia na szynach, - zwarcia na odgaBzieniach od szyn zbiorczych, - przeci|enia, - asymetria prdowa, - zwarcia midzyfazowe w uzwojeniach stojana, - zwarcia w jednym z uzwojeD stojana, - zwarcia doziemne w obwodzie wzbudzenia, - wzrost napicia, - utrata wzbudzenia, - praca silnikowa, mechaniczne. Tabela 3. ZakBócenia w pracy generatorów synchronicznych i wielko[ci pomiarowe wykorzystywane do wykrywania tych zakBóceD przez zabezpieczenia [10] Rodzaj zakBócenia Wielko[ pomiarowa prd fazowy uzwojenia stojana, napicie na zaciskach Zwarcie zewntrzne uzwojenia stojana, impedancja mierzona na zaciskach stojana. Przeci|enie ruchowe prd w uzwojeniu stojana, temperatura uzwojenia stojana prd przeciwny w uzwojeniu stojana, temperatura |elaza Asymetria prdowa wirnika. Zwarcie midzyfazowe prd ró|nicowy, prd fazowy uzwojenia stojana. w uzwojeniu stojana napicie zerowe (wykorzystywane w przypadku bloków Zwarcie uzwojenia stojana generator-transformator), prd zerowy (wykorzystywany z kadBubem w przypadku generatorów pracujcych bezpo[rednio na szyny zbiorcze). napicie midzy punktem zerowym i [rodkiem ci|ko[ci Zwarcie zwojowe trójkta napi midzyfazowych, napicie midzy punktami w uzwojeniu stojana zerowymi uzwojeD równolegBych.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 11 Rodzaj zakBócenia Wielko[ pomiarowa Zwarcie doziemne napicie wzgldem ziemi wybranego punktu obwodu w obwodzie wzbudzenia wzbudzenia. ZakBócenie w obwodzie napicie na zaciskach stojana. regulacji napicia moc bierna na zaciskach stojana, kt fazowy impedancji ruchowej mierzonej na zaciskach stojana, prd staBy Utrata wzbudzenia w obwodzie wzbudzenia, prd przemienny w obwodzie wzbudzenia Praca silnikowa moc czynna mierzona na zaciskach stojana Transformatory Rodzaje zakBóceD: - zwarcia zewntrzne, - przeci|enia ruchowe, - zwarcia wewntrzne w uzwojeniach, - zwarcia na wyprowadzeniach, - przegrzanie |elaza, - uszkodzenia przeBczników zaczepów, - nieszczelno[ kadzi, - nieszczelno[ radiatorów, - zakBócenia w pracy pomp olejowych, - zakBócenia w pracy pomp wodnych, - zakBócenia wentylatorów, - inne. Tabela 4. ZakBócenia w pracy transformatorów i wielko[ci pomiarowe wykorzystywane do wykrywania tych zakBóceD przez zabezpieczenia [10] Rodzaj zakBócenia Wielko[ pomiarowa - prd fazowy w doprowadzeniach do zacisków, - prd przeciwny w doprowadzeniach do zacisków, Zwarcie zewntrzne - napicie na zaciskach, - impedancja ruchowa mierzona na zaciskach. - napicie zerowe, Zwarcie zewntrzne doziemne - prd zerowy. - prd w doprowadzeniach do zacisków, Przeci|enie ruchowe - temperatura oleju, - temperatura uzwojeD. Zwarcie wewntrzne lub na - prd fazowy w doprowadzeniach, doprowadzeniach - prd ró|nicowy. Zwarcie wewntrzne doziemne lub - napicie zerowe, na doprowadzeniach doziemne - prd zerowy. - objto[ gazów wydzielonych z oleju, Uszkodzenie wewntrz kadzi lub - prdko[ przepBywu oleju z kadzi do konserwatora, obni|enie poziomu oleju - ci[nienie oleju w kadzi. ZakBócenia w obiegu czynników - temperatura oleju, chBodzcych (olej, woda, powietrze) - temperatura uzwojeD. Wzrost napicia - napicie na zaciskach.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 12 Sieci elektroenergetyczne Rodzaje zakBóceD: - zwarcia, - praca niepeBnofazowa, - koBysanie mocy, - przeci|enia. Tabela 5. ZakBócenia w pracy sieci elektroenergetycznych i wielko[ci pomiarowe wykorzystywane do wykrywania tych zakBóceD przez zabezpieczenia [10] Rodzaj zakBócenia Wielko[ pomiarowa - prd fazowy, - prd przeciwny, - napicie fazowe lub midzyfazowe, Zwarcie wielofazowe - impedancja ruchowa, - impedancja ptli zwarciowej, - prd ró|nicowy. - prd zerowy, - napicie zerowe, - skBadowa bierna mocy zerowej, Zwarcia doziemne - skBadowa czynna mocy zerowej, - iloczyn pierwszych impulsów napicia zerowego i prdu zerowego. - prd fazowy, Przeci|enia - temperatura cz[ci wiodcych prdów. Praca niepeBnofazowa - prd przeciwny. - szybko[ zmian prdu fazowego, KoBysanie mocy - szybko[ zmian impedancji ruchowej. Szyny zbiorcze Rodzaje zakBóceD: - zwarcia midzyfazowe, - zwarcia doziemne. Przyczyny zakBóceD: - bBdne czynno[ci Bczeniowe odBcznikami szynowymi, - pknicia izolatorów odBcznikowych (np. wskutek dziaBaD dynamicznych), - przebicie izolacji wyBczników i odBczników, - wyBadowanie [lizgowe na izolatorach wskutek pokrycia ich powierzchni pyBem przewodzcym prd, - uszkodzenia odgromników, przekBadników napiciowych lub prdowych.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 13 Tabela 6. ZakBócenia w pracy szyn zbiorczych i wielko[ci pomiarowe wykorzystywane do wykrywania tych zakBóceD przez zabezpieczenia [11] Rodzaj zakBócenia Wielko[ pomiarowa - prd fazowy w dopBywach do szyn zbiorczych, Zwarcia - prd fazowy pByncy przez wyBcznik sprzgowy lub sekcyjny, wielofazowe - impedancja ruchowa lub impedancja ptli zwarciowej mierzona w polu wyBcznika sprzgowego lub sekcyjnego, Zwarcia - prd ró|nicowy. wielofazowe - napicie zerowe, Zwarcia doziemne - prd zerowy. Silniki elektryczne Rodzaje zakBóceD: - zwarcia midzyfazowe w uzwojeniach i w doprowadzeniach, - zwarcia doziemne w uzwojeniach i wyprowadzeniach, - zwarcia midzyzwojowe, - przeci|enia, - przerwy w fazie, - obni|enia i zaniki napicia, - uszkodzenia mechaniczne, - wypadnicia z synchronizmu (silniki synchroniczne). Tabela 7. ZakBócenia w pracy silników prdu przemiennego i wielko[ci wykorzystywania do wykrywania tych zakBóceD przez zabezpieczenia [10] Rodzaj zakBócenia Wielko[ pomiarowa Zwarcie w uzwojeniach (ogólnie) - prd fazowy w doprowadzeniach, Zwarcia midzyfazowe w uzwojeniach - prd ró|nicowy, Zwarcia uzwojenia stojana z kadBubem - prd zerowy. - prd fazowy w doprowadzeniach, Przeci|enie - temperatura uzwojeD stojana. - prd fazowy w doprowadzeniach, Przerwa w jednej z faz - prd przeciwny w doprowadzeniach. Obni|enie si lub zanik napicia - prd fazowy w doprowadzeniach, zasilajcego - napicie na doprowadzeniach. Uszkodzenia mechaniczne (np. zatarcie - prd fazowy w doprowadzeniach, Bo|ysk, zatarcie wirnika o stojan) - prdko[ obrotowa. - prd przemienny w uzwojeniu wzbudzajcym, Wypadnicie z synchronizmu silnika - prd ttnicy w doprowadzeniach (szybko[ synchronicznego zmian prdu w doprowadzeniach, liczba impulsów prdu ttnicego). Wypadnicie z synchronizmu silnika - moc bierna w doprowadzeniach prdu synchronicznego wskutek przerwy w obwodzie wzbudzeniowym. w obwodzie wzbudzeniowym  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 14 Kondensatory stacyjne Rodzaje zakBóceD: - przeci|enia prdowe, spowodowane wzrostem napicia lub wystpowaniem wy|szych harmonicznych w czasowym przebiegu napicia zasilajcego, - zwarcie midzyfazowe, powstajce najcz[ciej na zewntrz baterii kondensatorów lub na jej zaciskach, - przebicie kondensatorów do punktu zerowego, - zwarcie w jednym z elementów kondensatorowych, - przerwa w obwodzie jednego z elementów kondensatorowych. Tabela 8. ZakBócenia w pracy kondensatorów stacyjnych i wielko[ci wykorzystywane do wykrywania tych zakBóceD przez zabezpieczenia [10] Rodzaj zakBócenia Wielko[ pomiarowa Przeci|enie prdowe - prd fazowy w doprowadzeniach Zwarcie midzyfazowe (ogólnie) - prd fazowy w doprowadzeniach Przebicie kondensatorów midzy zaciskiem - prd fazowy w doprowadzeniach fazowym i punktem zerowym Przebicie jednego elementu - napicie zerowe, kondensatorowego lub przerwy w obwodzie - napicie midzy punktami zerowymi grup jednego z elementów kondensatorowych elementów kondensatorowych 4.1.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste[ przygotowany do ich wykonania. 1. Jakie s zadania techniki zabezpieczeD przekaznikowych? 2. Jakie s zadania elektroenergetycznej automatyki Bczeniowej? 3. Jakie s podstawowe wymagania stawiane zabezpieczeniom? 4. Co nazywamy zakBóceniem w systemie elektroenergetycznym? 5. Jakie zakBócenia mog wystpi w systemie elektroenergetycznym? 6. Jakie rodzaje zakBóceD spotyka si w generatorach? 7. Jakie rodzaje zakBóceD spotyka si w transformatorach? 8. Jakie rodzaje zakBóceD spotyka si w sieciach elektroenergetycznych? 9. Jakie rodzaje zakBóceD spotyka si w silnikach elektrycznych? 4.1.3. wiczenia wiczenie 1 Przedstaw, jakie zakBócenia mog wystpi w przedstawionej na rysunku sieci elektroenergetycznej. Krótko omów, w jaki sposób mo|na zidentyfikowa te zakBócenia.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 15 Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) zidentyfikowa elementy systemu elektroenergetycznego, 2) wymieni przynajmniej dwa zakBócenia, jakie mog wystpi w systemie elektroenergetycznym, 3) wskaza sposób identyfikowania tych zakBóceD, 4) opisa sposoby zapobiegania zakBóceniom. Wyposa|enie stanowiska pracy: - przybory kre[larskie, - normy, katalogi, poradniki. 4.1.4. Sprawdzian postpów Czy potrafisz: Tak Nie 1) zidentyfikowa elementy systemu elektroenergetycznego? 2) zidentyfikowa zakBócenia wystpujce w systemie elektroenergetycznym? 3) opisa skutki zakBóceD w systemie elektroenergetycznym? 4) opisa metody usuwania zakBóceD w systemie elektroenergetycznym? 4.2. Elektroenergetyczna automatyka zabezpieczeniowa 4.2.1. MateriaB nauczania Zadaniem elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej (EAZ) jest zapobieganie zakBóceniom lub zagro|eniom w ukBadzie elektroenergetycznym i jego elementach. Rodzaje automatyki zabezpieczeniowej: eliminacyjna  obejmuje procesy eliminacji z pracy elementów dotknitych zakBóceniami (np. zwarcie); restytucyjna  dokonuje zmian konfiguracji ukBadu po eliminacji zakBócenia (samoczynne ponowne zaBczenie  SPZ, samoczynne zaBczenie rezerwy  SZR i inne); prewencyjna  obejmuje likwidacj lub sygnalizacj takich zakBóceD, jak: przeci|enie moc czynn, przeci|enie cieplne, koBysanie mocy, zmniejszenie si czstotliwo[ci (SCO), zmiany warto[ci napicia, zjawiska ferrorezonansu.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 16 Inne dziaBy automatyki zwizane z elektroenergetyczn automatyk zabezpieczeniow: Automatyka informacyjna (EAI)  zadaniem jej jest: - zbieranie i przekazywanie informacji o: warto[ciach prdów, napi, mocy, stanie Bczników, oraz: - rejestrowanie zdarzeD (awarie), - lokalizacja zakBóceD. Automatyka manewrowa (EAM)  obejmuje dokonywanie na polecenie dyspozytora: - zmian konfiguracji ukBadu, - nastawienia zabezpieczeD, - nastawienia poziomu napicia. Elementy elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej (EAZ): urzdzenia przetwarzajce (przekBadniki, przetworniki, filtry), urzdzenia zabezpieczajce, które kontroluj przebieg wybranej wielko[ci mierzonej lub reaguj na jej zmiany (bezpieczniki, wyzwalacze, przekazniki, zespoBy zabezpieczeniowe), urzdzenia wykonawcze umo|liwiajce oddziaBywanie zabezpieczeD na aparatur Bczeniow (cewki zaBczajce i wyBczajce, blokujce zbrojenia napdu, elektrozawory); zródBa energii pomocniczej, obwody pomocnicze. Urzdzenia EAZ powinny odznacza si: wybiórczym dziaBaniem, szybkim dziaBaniem, odpowiedni czuBo[ci, niezawodno[ci, maBym poborem mocy. Klasyfikacja przekazników i zabezpieczeD Przekaznik skBada si z czBonu rozruchowego i czBonu wykonawczego. Pod wpBywem przyBo|enia lub odpowiedniej zmiany wielko[ci fizycznej oddziaBujcej na wej[cie, przekaznik wytwarza przewidziane zmiany skokowe na wyj[ciu (wyj[ciach). Wyzwalacz jest odmian przekaznika. Wyzwalacz pod wpBywem pojawienia si, zaniku lub zmiany wielko[ci zasilajcej, powoduje w sposób mechaniczny odryglowanie napdu Bcznika i otwarcie lub zamknicie tego Bcznika. Rys. 2. Schematy: a) przekaznika, b) wyzwalacza [wg 5]: 1  zestyk rozwierny, 4  Bcznik, 2  zestyk zwierny, 5  zamek, 3  napd Bcznika, 6  wyzwalacz.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 17 PodziaB przekazników ze wzgldu na konstrukcj: elektromechaniczne, statyczne (bez ruchomych elementów), w których skokow zmian wywoBuj podzespoBy elektroniczne, magnetyczne, optyczne lub inne. PodziaB przekazników ze wzgldu na zasad dziaBania: elektromagnetyczne, magnetoelektryczne, indukcyjne, elektrodynamiczne, indukcyjno-dynamiczne, cieplne. PodziaB przekazników ze wzgldu na przeznaczenie: pomiarowe, pomocnicze. Rys. 3. Schematy zastosowania wyzwalaczy i przekazników [5]: a) ukBad z wyzwalaczem pierwotnym, 1  wyBcznik, b) ukBad z wyzwalaczem wtórnym, 2  wyzwalacz pierwotny, c) ukBad z przekaznikiem pierwotnym i wyzwalaczem 3  wyzwalacz wtórny, pomocniczym, 4  wyzwalacz pomocniczy, d) ukBad z przekaznikiem wtórnym i wyzwalaczem 5  przekaznik pierwotny, pomocniczym, 6  przekaznik wtórny, e) ukBad z przekaznikiem wtórnym i wyzwalaczem pomocniczym 7  przekBadnik prdowy, przy zastosowaniu wyzwalania prdem przekBadnikowym, RI  przekaznik nadprdowy, OW  wyzwalacz. PodziaB przekazników ze wzgldu na sposób dziaBania: nadmiarowe  reaguj na wzrost wielko[ci pomiarowej, niedomiarowe  reaguj na zmniejszenie si wielko[ci pomiarowej, kierunkowe  reaguj na zmian kierunku przepBywu wielko[ci pomiarowej, ró|nicowe  reaguj na okre[lon ró|nic dwóch warto[ci tej samej wielko[ci pomiarowej, udarowe  reaguj na skokow zmian wielko[ci pomiarowej o warto[ przekraczajc warto[ rozruchow, stromo[ciowe  reaguj na szybko[ zmian wielko[ci pomiarowej.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 18 PodziaB przekazników ze wzgldu na rodzaj pobudzajcej je wielko[ci: Przekazniki elektryczne: - prdowe I, - napiciowe E, - mocowe P, - impedancyjne X, - czstotliwo[ciowe f, - porównawczo-fazowe PF. Przekazniki nieelektryczne: - gazowo-przepBywowe (Buchholza) G, - termometryczne. Przekazniki pomocnicze: - po[redniczce, które sBu| do powielenia zestyków oraz wzmocnienia mocy Bczeniowej, - zwBoczne (czasowe), które s przekaznikami pomocniczymi, w których czas zadziaBania lub czas odpadu jest celowo wydBu|ony, - sygnaBowe, które s stosowane do optycznej sygnalizacji stanu pracy, mechanicznego zapamitania stanu zadziaBania oraz potwierdzenia usunicia przyczyny zakBócenia. Rodzaje zabezpieczeD: podstawowe  zabezpieczenie to mo|e by jednocze[nie zabezpieczeniem rezerwowym dla innego elementu systemu, rezerwowe. Przekazniki prdowe (inne okre[lenia to: nadprdowe lub nadmiarowo-prdowe) Po przekroczeniu nastawionej na podziaBce warto[ci prdu przekaznik ten zwiera (lub rozwiera) zestyk i podaje impuls (poprzez przekaznik pomocniczy) na otwarcie wyBcznika. Rodzaje przekazników prdowych: elektromagnetyczne, indukcyjne, cieplne, statyczne. Rys. 4. Elementy przekaznika pomiarowego elektromagnetycznego dla ró|nych rozwizaD  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 19 konstrukcyjnych [5]: 1  rdzeD, 4  uzwojenia, 2  kotwiczka, 5  podziaBka, 3  spr|ynka zwracajca, 6  zestyk. Rys. 5. Budowa przekaznika indukcyjnego RIz [5]: 1  rdzeD, 12  styki, 2  zwoje zwarte, 13  [ruba do regulacji zwBoki czasowej, 3  obrotowa tarcza aluminiowa, 14  podziaBka zwBoki czasowej, 4  ramka, 15  doprowadzenie prdu z przeBcznikiem 5  spr|yna zwrotna, wtyczkowym, 6  magnes hamujcy, 16  [ruba do regulacji prdu zadziaBania czBonu 7  [limak, bezzwBocznego, 8  segment [limacznicy, 17  ogranicznik ruchu ramki z tarcz, 9  dzwignia przechylajca zwor 18  Bo|yska tarczy, ruchom i dziaBajca na styki, 19  Bo|ysko segmentu [limacznicy, 10  zwora ruchoma, 20  rami segmentu [limacznicy, 11  sztabka stalowa przycigana przez 21  pBytka zwierajca styki. rdzeD, Rys. 6. Zasada budowy i dziaBania przekaznika cieplnego [5]: 1  bimetal, 3  spr|yna zwrotna. 2  spr|yna nastawcza,  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 20 Prd przemienny po wyprostowaniu i wygBadzeniu pBynie przez rezystor R (rys 7b). Spadek napicia na tym rezystorze (proporcjonalny do warto[ci prdu przemiennego) jest porównywany z wzorcowym napiciem 12 V. Taki ukBad mo|e by stosowany równie| do pomiaru napicia. Rys. 7. Przekaznik pomiarowy statyczny do pomiaru prdu przemiennego [5]: a) schemat ideowy, b) schemat blokowy. Podstawowe parametry przekazników: prd rozruchu Ir  najmniejsza warto[ prdu powodujca zmian stanu przekaznika. prd powrotu Ip  najwiksza warto[ prdu, przy której nastpuje powrót przekaznika do stanu pocztkowego. wspóBczynnik kp powrotu  stosunek Ip/Ir bBd bezwzgldny  algebraiczna ró|nica midzy warto[ci zadziaBania wielko[ci pomiarowej a warto[ci nastawienia przekaznika. Warto[ bBdu decyduje o klasie dokBadno[ci przekaznika. Przekazniki ze wzgldu na warto[ bBdu dzielimy na klasy dokBadno[ci. Czas zadziaBania przekaznika elektromagnetycznego nadprdowego bezzwBocznego nie powinien przekracza 60 ms. a) c) b) Rys. 8. Charakterystyki czasowo-prdowe przekazników [5]: a) niezale|na, b) cz[ciowo zale|na (przekazniki indukcyjne), c) zale|na (przekazniki cieplne). Umieszczajc w jednej obudowie jeden, dwa lub trzy przekazniki nadprdowe z przekaznikiem czasowym mo|na uzyska przekaznik nadprdowy zwBoczny o charakterystyce niezale|nej.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 21 Tabela 9. Przekazniki nadprdowe o charakterystyce niezale|nej [6] Przekaznik Przekaznik Typ przekaznika prdowy czasowy 1-fazowy 2-fazowy 3-fazowy RI-2 RT-106 RIT-2 RIT-3  Rio-2 Rio-3 RIT-200 RIT-300 RI-4 RT-112 RITs-1 RIo-200 RIo-300 RIT-216 RIT-316 RT-400 R1T-116 RIT-226 RIT-326 RI-6 RT-400 RIT-126 RIo-216 RIo-316 RIo-226 RIo-326 RIT-213 RIT-313 RTi-400 RIT-113 RIT-223 RIT-323 RI-3 RTi-400 RIT-123 RIo-213 RIo-313 RIo-223 RIo-323 RIT-20 RIT-30 RI-80 RT-60  Rlo-20 RIo-30 RITx-20 RITx-30 RIx RTx  RIx-21 RIx-31 Rys. 9. Symbole graficzne przekazników prdowych [5]: a) nadprdowego, c) nadprdowego zwBocznego, b) nadprdowego na du|e warto[ci rozruchowe, d) nadprdowego zwBocznego cieplnego. Przekazniki napiciowe Zasada dziaBania jest identyczna jak przekazników prdowych (ró|nica polega na tym, |e cewka elektromagnesu o du|ej liczbie zwojów jest nawinita cienkim drutem, a podziaBka jest wyskalowana w woltach). Przekazniki podnapiciowe dziaBaj przy warto[ci napicia mniejszej od nastawionej, a nadnapiciowe reaguj na wzrost napicia ponad nastawion warto[. Rys. 10. Symbole graficzne przekazników napiciowych [6]: a) podnapiciowego, c) podnapiciowego zwBocznego, b) nadnapiciowego, d) nadnapiciowego zwBocznego. Rys. 11. Zale|no[ci midzy napiciem rozruchowym Ur i napiciem powrotu Up przekazników podnapiciowych i nadnapiciowych [2]  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 22 Przekazniki statyczne s stosowane w zespoBach zabezpieczeD oraz w ukBadach sterowania i automatyki elektroenergetycznej (SZR). PrzeBcznikiem mo|na przestawi przekaznik z pracy podnapiciowej na nadnapiciow. Przekazniki ktowe (inne okre[lenia to: mocowe lub kierunkowe) Reaguj na iloczyn prdu i napicia oraz kosinusa lub sinusa kta midzy wektorami tych wielko[ci. Rodzaje ustrojów: - elektrodynamiczne, - indukcyjne, - indukcyjno-elektrodynamiczne, - mostkowo-magnetoelektryczne, - analogiczne jak w watomierzach. Rys. 12. Budowa przekaznika kierunkowego elektrodynamicznego [5]: 1  cewka prdowa, 3  zestyk. Zamyka lub otwiera si w zale|no[ci 2  cewka napiciowa w ksztaBcie od kierunku przepBywu mocy, ruchomej ramki, 4  spr|yna zwrotna, 5  rdzeD. Przekazniki impedancyjne (odlegBo[ciowe) Przekaznik ten reaguje na iloraz napicia U i prdu I, czyli na warto[ impedancji Z w miejscu jego zainstalowania: U Z = (1) I Rys. 13. Zasada dziaBania przekaznika podimpedancyjnego [5]: 1  uzwojenie prdowe, 5  zwieracz, 2  uzwojenie napiciowe, 6  zestyk, 3  rdzeD stalowy, 7  ogranicznik. 4  dzwignia,  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 23 Podczas normalnej pracy (rys. 13) dzwignia 4 jest utrzymywana w równowadze (strumienie cewki prdowej i napiciowej s jednakowe). Podczas zwarcia napicie maleje a prd wzrasta  równowaga strumieni zostaje naruszona  dzwignia zwiera zestyk. Impedancja obwodu zwarciowego mierzona jest od miejsca zainstalowania przekaznika do miejsca zwarcia. Je|eli impedancja jest mniejsza od nastawionej warto[ci  przekaznik zadziaBa. Przekazniki impedancyjne stosuje si jako czBony rozruchowe przekazników odlegBo[ciowych. Miar odlegBo[ci od miejsca zwarcia jest impedancja. Czas zadziaBania przekazników odlegBo[ciowych (jest on funkcj odlegBo[ci miejsca zwarcia od miejsca zainstalowania przekaznika) zmienia si skokowo (rys. 14). Rys. 14. Zabezpieczenia odlegBo[ciowe i charakterystyki przekazników [5] Przekazniki ró|nicowe Z obu stron zabezpieczanego obiektu umieszczone s przekBadniki prdowe tak dobrane, ' " aby w czasie normalnej pracy urzdzenia dla prdów wtórnych zachodziBa zale|no[: I1 = I2 . Rys. 15. Schemat ukBadu zabezpieczenia ró|nicowego [5]: 1  urzdzenie zabezpieczane, 4  przekaznik nadprdowy. 2, 3  przekBadniki prdowe, ' ' Przy zwarciu w zabezpieczanej strefie prd I1 i I2 maj ró|ne amplitudy i fazy, a przez przekaznik 4 pBynie prd. ZadziaBanie przekaznika powoduje dwustronne wyBczenie zabezpieczanego obiektu. Inne przekazniki pomiarowe - przekazniki czstotliwo[ciowe, - przekazniki do zabezpieczeD ziemnozwarciowych, - przekazniki porównawczo-fazowe, - przekazniki specjalne (do ukBadów SPZ, kontroli stanu izolacji, zabezpieczenia szyn zbiorczych).  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 24 Wyzwalacze pierwotne stosowane s w sieciach [rednich napi jako zabezpieczenie nadprdowe. Otwarcie wyBcznika odbywa si poprzez dzwigni. ZwBok czasow uzyskuje si przez wbudowany w rdzeD silniczek i zespóB zbatek. Rys. 16. Budowa wyzwalacza pierwotnego WIp [5]: M  silnik. Przekazniki po[redniczce Stosuje si je do zwikszenia: - liczby zestyków, - zdolno[ci wyBczania i zaBczania przekaznika pomiarowego. DziaBanie ich opiera si na tej samej zasadzie, co przekazników pomiarowych. DziaBaj w zakresie napicia 0,7 ÷ 1,1 UN. Czas zadziaBania (od chwili podania napicia na cewk do chwili zamknicia zestyków) nie przekracza 25 ms. Rys. 17. Przekaznik pomocniczy po[redniczcy [5]: a) symbol graficzny, c) zestyk przeBczny. b) budowa, Przekazniki sygnaBowe Zadaniem przekaznika sygnaBowego jest dostarczenie informacji o zadziaBaniu zabezpieczenia. Rys. 18. Przekaznik pomocniczy sygnaBowy z tzw. opadajc klapk [2] Po zadziaBaniu przekaznika (przycignicie zwory) klapka opada i powoduje zamknicie zestyku do czasu cofnicia klapki przez naci[nicie dzwigienki. Zwolnienie samoczynne zwory nie powoduje rozwarcia tego zestyku. Przekazniki czasowe Stosowane s tam, gdzie jest konieczne uzyskanie zwBok czasowych. Wykonane s jako samodzielne przekazniki lub jako elementy wbudowane w zespoBy przekaznikowe.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 25 Rodzaje przekazników czasowych: - z mechanizmem zegarowym i napdem elektromagnesowym, - z silnikiem synchronicznym, - uruchamiane elektromagnesem, lecz hamowane mechanizmem z tarcz obracajc si w polu magnesu trwaBego, - elektroniczne. Rys. 19. Budowa przekaznika czasowego z napdem elektromagnesowym z mechanizmem zegarowym [5]: a) konstrukcja, 4  spr|yna napdzajca, b) symbol graficzny, 5  spr|yna zwracajca, 1  elektromagnes, 6  podziaBka nastawieD czasu, 2  styk ruchomy, 7  wychwyt. 3  styk nieruchomy, Tabela 8. Przekazniki czasowe [5] Realizowana funkcja Sposób sygnalizacji Sposób pomiaru Napicie Typ serii czasu trwania pracy opóznienie opóznienie czasu pomocnicze przekaznika zadziaBania odpadu wskazówka RT-410 RTo-410 = holowana RT-420 RTo-420 brak mechanizm brak wskaznika RTk-410 RTko-410 = RT-400 zegarowy mierzonego czasu RTk-420 RTko-420 brak wskazówka RTi-410 = holowana RTi-420 brak Indukcyjno- RT-60 wskaznik klapkowy RT-60 RTo-60 = mechaniczny brak wskaznika RTs-61 brak silniczek RTs-60 czasu trwania pracy RTs-62 = synchroniczny przekaznika RTs-63 brak RS-521 brak silniczek brak wskaznika RS-522 brak RS-500 synchroniczny mierzonego czasu RS-541 brak RS-542 brak ukBad brak wskaznika RTx-10 = ~ RTx elektroniczny mierzonego czasu RTx-20 = ~ mechanizm wskazówka RZ RZf-2 = zegarowy holowana Elektroniczne zespoBy zabezpieczeniowe Jeden wybrany zespóB zabezpieczeD w wykonaniu elektronicznym zastpuje kilkadziesit konwencjonalnych przekazników pomiarowych i pomocniczych niezale|nie od rodzaju zabezpieczanego elementu (transformatora, linii, generatora).  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 26 Rodzaje stosowanych elektronicznych zespoBów zabezpieczeniowych: system moduBowy automatyki zabezpieczeniowej (SMAZ), system zespoBowej automatyki zabezpieczeniowej (ZAZ). 4.2.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste[ przygotowany do wykonania wiczeD. 1. Jakie rodzaje przekazników stosuje si w ukBadach zabezpieczeniowych? 2. Jak dzielimy przekazniki ze wzgldu na ich budow? 3. Jakie s dane znamionowe przekazników? 4. Jakie jest dziaBanie przekazników stosowanych w ukBadach automatyki zabezpieczeniowej? 5. Jakie zastosowanie maj przekazniki w ukBadach automatyki zabezpieczeniowej? 4.2.3. wiczenia wiczenie 1 Rozpoznaj przekazniki na podstawie wygldu zewntrznego oraz danych znamionowych. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) zidentyfikowa przekaznik na podstawie wygldu zewntrznego oraz danych znamionowych umieszczonych na tabliczce znamionowej, 2) opisa przeznaczenie przykBadowych przekazników, 3) wskaza przekBadowe zastosowanie ka|dego z nich. Wyposa|enie stanowiska pracy: - przykBadowe przekazniki (przynajmniej pi typów i rodzajów), - katalogi przekazników, - dostp do Internetu, - zeszyt do wiczeD, - oBówek. wiczenie 2 Badanie przekazników nadmiarowo-prdowych. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) poBczy ukBad pomiarowy jak na rysunku:  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 27 2) zwikszajc prd I pByncy przez cewk przekaznika zmierzy prd rozruchu przekaznika Ir (najmniejsza warto[ prdu, przy której zaBcza si przekaznik) oraz prdu powrotu Ip (najwiksza warto[ prdu przy której zestyki przekaznika rozwieraj si), 3) wykona po trzy pomiary prdu Ir i Ip, I p 4) wyznaczy dla ka|dego pomiaru wspóBczynnik powrotu kp = , Ir 5) wyznaczy [redni warto[ wspóBczynnika powrotu, 6) sformuBowa wnioski dotyczce stanu technicznego przekaznika nadmiarowo-prdowego, 7) dokona analizy wykonanej pracy. Wyposa|enie stanowiska pracy: - przekazniki nadmiarowo-prdowe, - katalogi przekazników nadmiarowo-prdowych, - stanowisko pomiarowe, - przyrzdy pomiarowe, - kartki papieru, - kalkulator, - linijka, - oBówek. wiczenie 3 Badanie przekazników podnapiciowych. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) poBczy ukBad pomiarowy jak na rysunku: 2) zmniejszajc napicie na cewce przekaznika zmierzy jego napicie rozruchu Ur (najmniejsza warto[ napicia, przy której nastpi zadziaBanie przekaznika  zwora odpadnie a zestyk rozwierny zamknie si), 3) zwikszajc napicie na cewce przekaznika zmierzy jego napicie powrotu Up (najwiksza warto[ napicia, przy której nastpi przycignicie zwory przekaznika a zestyk rozwierny otworzy si), 4) wykona po trzy pomiary napicia Ur i Up, U p 5) wyznaczy dla ka|dego pomiaru wspóBczynnik powrotu kp = , Ur 6) wyznaczy [redni warto[ wspóBczynnika powrotu, 7) sformuBowa wnioski dotyczce stanu technicznego przekaznika podnapiciowego, 8) dokona analizy wykonanej pracy. Wyposa|enie stanowiska pracy: - przekazniki podnapiciowe, - katalogi przekazników podnapiciowych,  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 28 - stanowisko pomiarowe, - przyrzdy pomiarowe, - kartki papieru, - kalkulator, - linijka, - oBówek. wiczenie 4 Badanie przekazników pomocniczych. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) zapozna si z instrukcj do wiczenia, 2) poBczy ukBad pomiarowy zgodnie ze schematem z instrukcji, 3) wyznaczy wspóBczynnik powrotu, 4) wyznaczy czas zadziaBania przekaznika dla zestyków zwiernych i rozwiernych, 5) dokona porównania z otrzymanych warto[ci z danymi katalogowymi, 6) sformuBowa wnioski dotyczce stanu technicznego przekaznika pomocniczego, 7) dokona analizy wykonanej pracy. Wyposa|enie stanowiska pracy: - instrukcja do wiczeD, - przekazniki pomocnicze, - katalogi przekazników pomocniczych, - stanowisko pomiarowe, - przyrzdy pomiarowe, - kartki papieru, - kalkulator, - linijka, - oBówek. 4.2.4. Sprawdzian postpów Czy potrafisz: Tak Nie 1) wymieni rodzaje przekazników stosowanych w automatyce zabezpieczeniowej? 2) opisa wBa[ciwo[ci przekazników stosowanych w automatyce zabezpieczeniowej? 3) scharakteryzowa zastosowanie przekazników w automatyce zabezpieczeniowej? 4) wyznaczy wspóBczynnik powrotu przekaznika nadmiarowo-prdowego? 5) wyznaczy wspóBczynnik powrotu przekaznika podnapiciowego?  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 29 4.3. PrzekBadniki prdu przemiennego 4.3.1. MateriaB nauczania PrzekBadniki prdu przemiennego s to specjalne transformatory sBu|ce do zmiany zakresów pomiarowych przyrzdów prdu przemiennego. Stosowanie przekBadników umo|liwia:  oddzielenie izolacyjne strony WN od strony pomiarowej (w sieciach WN),  stosowanie standardowych mierników i przekazników,  ochron mierników i przekazników przed bezpo[rednimi skutkami prdów zwarciowych,  usunicie przyrzdów pomiarowych z pola oddziaBywania silnych pól magnetycznych przy du|ych prdach,  przeniesienie miernika na pewn odlegBo[ do miejsca dogodnego dla obsBugi. Zastosowanie przekBadnika zmniejsza dokBadno[ pomiaru ze wzgldu na:  bBd przekBadni spowodowany ró|nic midzy przekBadni rzeczywist i znamionow,  bBd ktowy, to jest przesunicie fazowe midzy napiciem lub prdem pierwotnym, i napiciem lub prdem wtórnym, istotny przy pomiarach mocy i fazy. PrzekBadniki prdowe Zastosowanie przekBadników prdowych:  transformacja du|ych warto[ci prdu w celu zmniejszenia go do poziomu umo|liwiajcego jego bezpo[rednie wykorzystanie do pomiarów lub zabezpieczeD,  zapewnienie bezpieczeDstwa obsBugi,  umo|liwienie typizacji przyBczonych urzdzeD. Zasada dziaBania przekBadnika prdowego PrzekBadnik prdowy jest to 1-fazowy transformator pracujcy w warunkach zbli|onych do stanu zwarcia, bowiem do jego zacisków wtórnych przyBcza si elementy o bardzo maBej impedancji (amperomierze, cewki prdowe watomierzy, liczników, przekazników nadprdowych). Uzwojenia przekBadników prdowych wykonuje si o maBej liczbie zwojów z grubego drutu, wic impedancja strony pierwotnej przekBadnika prdowego jest bardzo maBa i nie wpBywa ona na warto[ prdu w obwodzie gBównym oraz powoduje niewielki spadek napicia na uzwojeniu pierwotnym. PrzekBadnia przekBadnika prdowego jest równa stosunkowi prdu pierwotnego do prdu wtórnego: I1 N1 Ki = H" (2) I2 N2 gdzie: N1 i N2  liczba zwojów uzwojenia pierwotnego i wtórnego. Znamionowemu prdowi po stronie pierwotnej odpowiada po stronie wtórnej prd o nat|eniu 5 A lub 1 A. Poniewa| przepBywy magnetyczne obu uzwojeD wytwarzaj przeciwnie skierowane strumienie magnetyczne, zachodzi, wic zale|no[: I1·N1  I2·N2 = I¼·N1 (3) gdzie: Iµ  prd magnesujcy rdzeD.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 30 c) a) b) Rys 20. Zasada pracy przekBadnika prdowego (w nawiasach podane s stare oznaczenia zacisków) [2]: a) ukBad, c) przed przerwaniem obwodu wtórnego nale|y zewrze zaciski b) schemat, wyj[ciowe przekBadnika. W przypadku przerwy w obwodzie wtórnym, prd I2 = 0: Wówczas: I1·N1 = I¼·N1 (4) Poniewa| iloczyn I1·N1 nie zmieniB si  zwiksza si znacznie prd I¼ wytwarzajc w rdzeniu du|y strumieD magnetyczny. Wzrost tego strumienia powoduje przegrzanie rdzenia oraz indukowanie w uzwojeniu wtórnym (o du|ej liczbie zwojów) bardzo wysokiego napicia o warto[ci dochodzcej nawet do kilkudziesiciu kilowoltów. Z tego powodu uzwojenia wtórnego przekBadnika prdowego nie wolno przerywa. W przypadku wykonywania przeBczeD w obwodzie wtórnym przekBadnika prdowego, przed przeBczeniem nale|y zewrze zaciski strony wtórnej. Wielko[ci charakteryzujce przekBadniki prdowe:  napicie znamionowe UN,  znamionowy prd pierwotny I1N,  znamionowy prd wtórny I2N,  klasa dokBadno[ci,  moc znamionowa S2N,  liczba przet|eniowa n,  znamionowy prd jednosekundowy It1,  znamionowy prd szczytowy iNsz. Klasa dokBadno[ci przekBadnika prdowego zale|y od uchybu prdowego, wyra|anego w %, oraz uchybu ktowego midzy wektorami prdów (wtórnego wzgldem odwróconego pierwotnego), wyra|anego w minutach ktowych. Uchyb prdowy ”i okre[lony jest wzorem: KiI2 - I1 ”i = 100% (5) I1 Klasy dokBadno[ci produkowanych przekBadników prdowych i ich zastosowanie: 0,1; 0,2  stosuje si w pomiarach laboratoryjnych oraz do pomiaru energii w elektrowniach, 0,5  stosuje si w pomiarach rozliczeniowych energii elektrycznej, 1,0  stosuje si do zasilania mierników, 3 i 5  stosuje si do pomiarów orientacyjnych, 5P i 10P  stosuje si do celów zabezpieczeniowych (zasilanie przekazników).  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 31 Moc znamionowa S2N w VA okre[lona jest wzorem: 2 S2N = I2N Å" Z (6) gdzie: I2N  znamionowy prd strony wtórnej, w A; Z  dopuszczalna impedancja cewek urzdzeD przyBczonych do zacisków wtórnych przekBadnika prdowego, w &!. Przekroczenie mocy znamionowej powoduje nie utrzymanie si w okre[lonych granicach dokBadno[ci. Liczba przet|eniowa n jest to krotno[ prdu I1N, przy której uchyb prdowy wynosi 10%. Znamionowy prd jednosekundowy It1 oraz znamionowy prd szczytowy INsz okre[laj ciepln i elektrodynamiczn wytrzymaBo[ przekBadnika prdowego. Wyra|ane s one jako krotno[ prdu I1N. Dobór przekBadników prdowych Napicie znamionowe przekBadnika prdowego powinno by równe napiciu znamionowemu sieci, w której ma on by zainstalowany. Prd znamionowy pierwotny powinien by tak dobrany, aby przeci|enie przekBadnika prdowego nie przekraczaBo 20 %. Prd znamionowy wtórny przekBadnika prdowego najcz[ciej wynosi 5 A. Gdy odlegBo[ midzy przekBadnikiem prdowym a miejscem zainstalowania mierników lub przekazników wynosi okoBo 100 metrów lub wicej, dobiera si prd wtórny o warto[ci 1 A. Klasa dokBadno[ci przekBadnika prdowego powinna by co najmniej równa klasie najdokBadniejszego z przyrzdów zasilanych z tego przekBadnika. Moc znamionowa S2N lub odpowiadajca jej impedancja Z2N okre[la maksymaln impedancj urzdzeD przyBczonych do strony wtórnej. Liczba przet|eniowa powinna wynosi:  do 3  dla przekBadników do zasilania przyrzdów rejestrujcych,  do 10  dla przekBadników do zasilania mierników wskazówkowych, liczników i przekazników niezale|nych,  powy|ej 10  dla przekBadników do zasilania pozostaBych przekazników. PrzekBadniki napiciowe PrzekBadniki napiciowe sBu| do transformacji wysokiego napicia na ni|sze, mo|liwe do wykorzystania do celów pomiarowych i zabezpieczeniowych. PrzekBadniki napiciowe wBcza si do sieci równolegle. Ze wzgldu na niewielkie obci|enie przyBczone do obwodu wtórnego normalna praca przekBadnika napiciowego jest zbli|ona do pracy transformatora w stanie jaBowym. Zasad dziaBania przekBadnika napiciowego pokazano na rys. 21. PrzekBadnia Ku przekBadnika napiciowego jest to stosunek znamionowego napicia po stronie pierwotnej do znamionowego napicia po stronie wtórnej: U1N N1 Ku = H" (7) U2N N2 gdzie: N1 i N2  liczba zwojów uzwojenia pierwotnego i wtórnego. Znamionowe napicie strony wtórnej wynosi: 100 V lub 100/ 3 V.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 32 a) b) Rys. 21. Zasada pracy przekBadnika napiciowego (w nawiasach podane s stare oznaczenia zacisków) [2]: a) ukBad, b) symbole graficzne. UkBady poBczeD przekBadników napiciowych PrzekBadniki napiciowe s budowane jako jednofazowe. Poniewa| jednak pracuj w sieciach trójfazowych, Bczy si je w ró|ne ukBady. UkBad V  stosowany jest w sieci z izolowanym punktem neutralnym (sieci [rednich napi). W ukBadzie tym napicia znamionowe pierwotne s równe napiciu midzyfazowemu sieci, a napicia wtórne wynosz 100 V. UkBad gwiazdy  stosowany jest w sieciach z uziemionym i z izolowanym punktem neutralnym. Napicia strony pierwotnej przekBadników s równe napiciu fazowemu sieci, a strony wtórnej 100/ 3 V. Rys. 22. UkBady poBczeD przekBadników napiciowych [2]: a) ukBad V, d) dodatkowe uzwojenie wtórne do b), c) ukBady gwiazdowe, zabezpieczeD ziemnozwarciowych. UkBady poBczeD podane na rys. 22a) i b) s stosowane w sieciach z izolowanym punktem neutralnym, a na rysunku 22c  w sieciach z uziemionym punktem neutralnym. PrzekBadnie przekBadników napiciowych s w ró|nych ukBadach tak dobrane, aby na zaciskach strony wtórnej napicie zawsze wynosiBo 100 V.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 33 Zabezpieczenie przekBadników napiciowych PrzekBadniki napiciowe nale|y po stronie niskiego napicia zabezpieczy bezpiecznikami przed zwarciami w obwodzie wtórnym. Po stronie pierwotnej (do napi o warto[ci do 30 kV) zabezpiecza si je bezpiecznikami przekBadnikowymi, nie jest to jednak konieczne. Wielko[ci charakteryzujce przekBadniki napiciowe:  Napicie znamionowe pierwotne U1N i wtórne U2N w V.  Moc znamionowa SN w VÅ"A, tj. moc, jak mo|na obci|y przekBadnik, aby uchyb byB zachowany w granicach okre[lonych klas dokBadno[ci przekBadnika. Sumaryczna moc, jak obci|a si przekBadnik, nie mo|e przekroczy jego mocy znamionowej.  Klasa dokBadno[ci. Klasy dokBadno[ci produkowanych przekBadników napiciowych i ich zastosowanie: 0,2 i 0,5  stosuje si do zasilania liczników rozliczeniowych, 1  do zasilania liczników kontrolnych, jednofazowych energii biernej oraz do pomiarów i zabezpieczeD, 3  do zasilania zabezpieczeD nad- i podnapiciowych oraz mierników wskaznikowych.  Moc graniczna Sgr w VÅ"A, tj. moc maksymalna, jak mo|na obci|y przekBadnik ze wzgldu na jego dopuszczaln temperatur. Moc ta jest wielokrotnie wiksza od znamionowej i uchyby s znaczne, tote| sBu|y wyBcznie do doboru zabezpieczeD obwodu wtórnego (bezpieczników lub zabezpieczeD nadprdowych). 4.3.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste[ przygotowany do wykonania wiczeD. 1. Jakie rodzaje przekBadników rozró|niamy ze wzgldu na przeznaczenie w ukBadach zabezpieczeniowych? 2. Jakie rodzaje przekBadników rozró|niamy ze wzgldu na ich budow? 3. Jakie dane znamionowe charakteryzuj poszczególne rodzaje przekBadników? 4. Jakie cechy charakterystyczne posiadaj poszczególne ukBady poBczeD przekBadników? 5. Jakie czynno[ci nale|y wykona przed dokonaniem przeBczeD w obwodzie wtórnym przekBadnika prdowego? 6. W jaki sposób zabezpiecza si przekBadniki napiciowe przed skutkami zwar? 4.3.3. wiczenia wiczenie 1 Rozpoznaj i scharakteryzuj przekBadniki na podstawie danych znamionowych i oznaczeD. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) dokona ogldzin dostpnych przekBadników, 2) scharakteryzowa dane znamionowe przynajmniej jednego przekBadnika prdowego i jednego napiciowego, 3) wymieni zastosowanie ka|dego z nich.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 34 Wyposa|enie stanowiska pracy: - instrukcja do wiczenia, - przekBadniki prdowe i napiciowe, - katalogi przekBadników. wiczenie 2 Badanie przekBadników prdowych. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) zapozna si z zadaniem zawartym w instrukcji, 2) zaproponowa ukBad do wyznaczania przekBadni prdowej przekBadnika prdowego, 3) poBczy ukBad pomiarowy, 4) wyznaczy przekBadni prdow przekBadnika, 5) dokona analizy wykonanej pracy. Wyposa|enie stanowiska pracy: - instrukcja do wiczenia, - katalogi przekBadników prdowych, - przekBadniki prdowe, - stanowisko pomiarowe, - przyrzdy pomiarowe, - kartki papieru, - kalkulator, - linijka, - oBówek. wiczenie 3 Badanie przekBadników napiciowych. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) zapozna si z zadaniem zawartym w instrukcji, 2) zaproponowa ukBad do wyznaczania przekBadni napiciowej przekBadnika, 3) poBczy ukBad pomiarowy, 4) wyznaczy przekBadni napiciow przekBadnika, 5) dokona analizy wykonanej pracy. Wyposa|enie stanowiska pracy: - instrukcja do wiczenia, - katalogi przekBadników napiciowych, - przekBadniki napiciowe, - stanowisko pomiarowe, - przyrzdy pomiarowe wielko[ci elektrycznych, - kalkulator, - linijka, - kartki papieru, oBówek.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 35 wiczenie 4 Badanie ukBadów przekBadników napiciowych. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) zapozna si z zadaniem zawartym w instrukcji, 2) poBczy ukBad do pomiaru napi po stronie pierwotnej i wtórnej przekBadników napiciowych pracujcych w ukBadzie V, 3) zmierzy napicia po stronie pierwotnej i wtórnej przekBadnika napiciowego dla trzech warto[ci napi po stronie pierwotnej UN, UN +10%, Un  10%, 4) dokona analizy wykonanej pracy. Wyposa|enie stanowiska pracy: - instrukcja do wiczenia, - katalogi przekBadników napiciowych, - przekBadniki napiciowe, - stanowisko pomiarowe, - przyrzdy pomiarowe, - kartki papieru, - kalkulator, - oBówek. 4.3.4. Sprawdzian postpów Czy potrafisz: Tak Nie 1) wymieni rodzaje przekBadników? 2) wyja[ni zasad dziaBania poszczególnych rodzajów przekBadników? 3) okre[li zastosowanie przekBadników pomiarowych? 4) zanalizowa ukBady pracy przekBadników? 5) poBczy prosty ukBad automatyki zabezpieczeniowej z zastosowaniem przekBadników?  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 36 4.4. Zabezpieczenia transformatorów 4.4.1. MateriaB nauczania Transformatory stosowane w elektroenergetyce, ze wzgldu na kluczow rol w systemie elektroenergetycznym musz posiada szereg zabezpieczeD. Rodzaj zabezpieczeD wynika z mocy transformatora i rodzaju zakBócenia. Tabela 11. Rodzaje zabezpieczeD stosowanych do transformatorów [10] Zakres mocy znamionowych transformatorów w MVA > 10 0,375 ÷ 1 1 ÷ 2 2 ÷ 5 5 ÷ 7,5 7,5 ÷ 10 Rodzaj zakBócenia Rodzaje zabezpieczeD nadprdowe zwBoczne trójfazowe Przet|enie wywoBane nadprdowe zwBoczne a) z blokad napiciow zwarciami zewntrznymi trójfazowe lub dwufazowe b) z blokad kierunkow Zwarcia wewntrzne nadprdowe nadprdowe nadprdowe wzdBu|ne w uzwojeniach oraz na bezzwBoczne bezzwBoczne lub kadziowe wyprowadzeniach lub ró|nicowe nadprdowe zwBoczne zerowe lub Zwarcia doziemne - nadnapiciowe zwBoczne zerowe Obni|enie poziomu oleju gazowo-przepBywowe i uszkodzenia wewntrz 1-calowe 2-calowe 3-calowe kadzi Przeci|enia ruchowe nadprdowe zwBoczne jednofazowe ze zdaln Nadmierny wzrost termometr ze wskaznikiem maksymalnej sygnalizacj temperatury temperatury maksymalnej temperatury Zabezpieczenia transformatorów od przet|eD wywoBanych zwarciami zewntrznymi Zabezpieczenia od przet|eD wywoBanych zwarciami zewntrznymi w transformatorach stosuje si nadprdowe zwBoczne wyposa|one w blokady: napiciow lub kierunkow. Zabezpieczenie transformatora zasilane jest z przekBadników prdowych zainstalowanych od strony zródBa zasilajcego. Rys. 23. Schemat wyja[niajcy zasad wspóBpracy zabezpieczeD nadprdowych zwBocznych transformatora i linii [10]  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 37 Zabezpieczenie to powinno dziaBa w przypadkach zwar powstaBych na szynach zbiorczych (rys.23) oraz powinno stanowi rezerw zabezpieczeD linii odbiorczych. Zabezpieczenie transformatora zasila si z przekBadników prdowych zainstalowanych od strony zródBa zasilajcego lub te| w przypadku zasilania dwustronnego  od strony charakteryzujcej si wiksz moc zwarciow. Rys. 24. Schemat zabezpieczenia nadprdowego zwBocznego transformatora [10] Na rys. 24 przedstawiony jest schemat zabezpieczenia nadprdowego zwBocznego transformatora zasilanego z sieci o uziemionym punkcie neutralnym. Prd rozruchowy zabezpieczenia nadprdowego zwBocznego dobiera si tak, aby zabezpieczenie to nie dziaBaBo pod wpBywem prdów przeci|eniowych, spowodowanych np. wyBczeniem równolegle pracujcego transformatora lub samorozruchem silników. Warunek ten okre[lany jest wzorem: kb Å" ks Ir e" Å" Imax (8) kp Å" Ki gdzie: Imax  prd najwikszego obci|enia transformatora, Ki  przekBadnia przekBadników prdowych, kb  wspóBczynnik bezpieczeDstwa wynoszcy 1,15 ÷ 1,25; kp  wspóBczynnik powrotu równy 0,85; ks  wspóBczynnik  schematowy  stosunek prdu pByncego przez przekaznik do prdu pByncego przez przekBadnik. CzuBo[ zabezpieczenia nadprdowego zwBocznego oblicza si ze wzoru: ks Å" kz min Ir d" (9) kc Å" Ki UkBady zabezpieczeD wykorzystujce niepeBn gwiazd przekBadników prdowych przedstawione na rys. 25 maj mniejsz czuBo[ przy zwarciach za transformatorem o grupie poBczeD Dy.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 38 a) obwody prdowe b) obwody sterowania Rys. 25. Zabezpieczenie nadprdowe zwBoczne dwufazowe [10] Czas dziaBania zabezpieczenia tA zwykle dobiera si jak najkrótszy. Ze wzgldu jednak na uzyskanie wybiorczego dziaBania zabezpieczeD, czas ten jest dBu|szy od zwBoki czasowej zabezpieczeD tB w elementach odbiorczych o czas stopniowania ”t: tA = tB + ”t (10) Dla transformatorów podwy|szajcych po wprowadzeniu do zabezpieczenia blokady napiciowej wykonanej za pomoc przekazników podnapiciowych, poprawie ulega czuBo[ zabezpieczenia i zabezpieczenie takie najcz[ciej odró|nia zwarcia od przeci|enia, poniewa| przy zwarciu wystpuje zwykle znaczne obni|enie si napicia, a przy przeci|eniu bardzo maBe. Przekazniki podnapiciowe zasila si zwykle napiciem fazowym za pomoc przekBadników przyBczonych po stronie zasilania transformatora (rys. 26). Wskutek tego uzyskuje si dziaBanie zabezpieczenia przy zaBczeniu uszkodzonego transformatora na napicie oraz mniejszy koszt przekBadników (ni|sze napicie robocze). Takie poBczenie zapewnia te| prawidBow ocen zwar po stronie wtórnej transformatora. Rys. 26. Miejsce i sposób podBczenia przekazników podnapiciowych RU [10] Dla poprawienia czuBo[ci zabezpieczenia i lepszego odstrojenia si od prdów przeci|enia, wprowadza si blokad napiciow wykonan za pomoc przekazników podnapiciowych (rys. 27). Zabezpieczenie odró|nia zwarcie od przeci|enia.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 39 Rys. 27. Schemat sterowania zabezpieczenia nadprdowego zwBocznego z blokad napiciow [10] OW1, OW2  otwarcie wyBczników, szppU  sygnalizacja zadziaBania przekazników podnapiciowych. Warto[ci rozruchowe przekazników podnapiciowych i nadprdowych wyznacza si z nastpujcych zale|no[ci: Umin Ur d" (11) kb Å" kp Å" Ku Ur e" kcÅ"Uz (12) kb Å" ks Ir e" Å" In (13) kp Å" Ki gdzie: Umin  najmniejsze napicie ruchowe (0,9 ÷ 0,95)Å"Un, Uz  najwiksza warto[ napicia zwarcia, kp  wspóBczynnik powrotu (1,2), kb  wspóBczynnik bezpieczeDstwa (1,1), kc  wspóBczynnik czuBo[ci (1,3 ÷ 1,4), Ku  przekBadnia napiciowa przekBadników napiciowych, Ki  przekBadnia prdowa przekBadników prdowych, In  prd znamionowy transformatora. MaBe transformatory, instalowane poza energetyk zawodow s zabezpieczone za pomoc bezpieczników wysokiego napicia. Bezpieczniki nale|y stosowa wszdzie tam, gdzie nie ma potrzeby instalowania wyBczników, czyli tam gdzie nie zachodzi potrzeba wykonywania czstych manipulacji ruchowych, lub samoczynnego przeBczania. Je|eli wytwórnia transformatorów nie podaje prdu znamionowego bezpieczników wysokiego napicia, mo|na posBu|y si wskazówkami ich doboru podanymi w tabeli 12a i 12b. Tabela 12a. Zasady doboru bezpieczników do transformatorów [10] Prd znamionowy transformatora Prd znamionowy bezpiecznika INt INb A A d" 6 3 8 ÷ 25 2 25 < (l,5 ÷ l,6)Å"INt  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 40 Tabela 12b. Zasady doboru bezpieczników do transformatorów [10] Prd znamionowy Prd znamionowy Moc (w kVÅ"A) transfonmatora przy napiciu transformatorów bezpieczników A A 3 kV 6 kV 15 kV 1,5 ÷ 2 5  20 50 4,5 ÷ 6 10 30 50 126 9,5 15 50 100 250 15 10 ÷ 30 75 160 400 19 30 100 200 500 38 60 200 400  60 100 315 630  Zabezpieczenie transformatorów od zwar wewntrznych i zwar na wyprowadzeniach Rodzaje stosowanych zabezpieczeD od zwar wewntrznych:  zabezpieczenie nadprdowe bezzwBoczne,  zabezpieczenie ró|nicowe,  zabezpieczenie od zwar z kadzi. Konieczno[ stosowania zabezpieczenia nadprdowego bezzwBocznego wynika z du|ej ró|nicy midzy prdami mierzonymi po stronie zasilania transformatora w przypadku zwarcia przed i za transformatorem (rys. 28), co pozwala na uzyskanie wybiorczego dziaBania tego zabezpieczenia. Rys. 28. Zmiana warto[ci prdu zwarcia w przypadku ró|nych miejsc zwarcia w transformatorze [10]: ±ZT  zakres zabezpieczenia nadprdowego. Rys. 29. Miejsce instalowania zabezpieczenia nadprdowego bezzwBocznego transformatora [10] Prd rozruchowy zabezpieczenia nadprdowego bezzwBocznego wyznacza si z zale|no[ci: kb Å" ks Ir e" Å" Iz max (14) Ki  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 41 gdzie: Iz max  najwikszy prd zwarciowy przy zwarciu w punkcie K2, kb  wspóBczynnik bezpieczeDstwa (1,3 ÷ 1,6), ks  wspóBczynnik schematowi, Ki  przekBadnia przekBadników prdowych. Wyznaczony prd rozruchu zapewnia prawidBowe dziaBanie zabezpieczenia. Zasadniczym zabezpieczeniem od zwar wewntrznych i na wyprowadzeniach transformatorów wikszych mocy jest zabezpieczenie ró|nicowe wzdBu|ne (rys. 30). Rys. 30. Schemat ideowy zabezpieczenia ró|nicowego transformatora [10] Du|ym problemem w zabezpieczeniu tym jest taki dobór przekBadni przekBadników prdowych, aby przy obci|eniu transformatora prdy wtórne pBynce do przekaznika byBy sobie równe. W przypadku, gdy ró|nica prdów po stronie wtórnej przekBadników, przy znamionowym obci|eniu, jest wiksza ni| 5% to nale|y dodatkowo stosowa transformatory wyrównawcze. INNE ZABEZPIECZENIA Zabezpieczenia transformatorów od zwar doziemnych W sieciach wysokich napi z uziemionym punkcie neutralnym, cz[ transformatorów pracuje z punktem gwiazdowym izolowanym od ziemi (ma to na celu ograniczenie prdów ziemnozwarciowych). W celu zabezpieczenia tych transformatorów od przepi wystpujcych w czasie zwar doziemnych zaopatruje si je w zabezpieczenie reagujce na skBadow zerow napicia. Zabezpieczenie transformatora od uszkodzeD wewntrz kadzi i przy obni|eniu poziomu oleju Najczulszym zabezpieczeniem przed tego typu uszkodzeniami jest zabezpieczenie gazowo-przepBywowe, szybko dziaBajce na sygnalizacj akustyczn lub wyBczenie transformatora  zale|nie od rozmiarów uszkodzenia. Zabezpieczenia transformatorów od przeci|eD ruchowych Najcz[ciej stosowanym zabezpieczeniem transformatorów od przeci|eD jest zabezpie- czenie nadprdowe zwBoczne. Wobec tego, |e przeci|enia maj przewa|nie charakter syme- tryczny, wystarcza zabezpieczenie jednej fazy. Przekaznik takiego zabezpieczenia zasilany jest z przekBadnika prdowego wspólnego dla zabezpieczeD nadprdowych zwBocznych od zwar zewntrznych. Zabezpieczenia bloków generator-transformator Zabezpieczenia generatorów i transformatorów sprz|onych w blok realizuje si analogicznie, jak w przypadku ich pracy indywidualnej. PoBczenie w jeden blok obu urzdzeD pozwala stosowa zabezpieczenia jako wspólne. Dotyczy to zwBaszcza zabezpieczeD nadprdowych zwBocznych od zwar i przeci|eD i zabezpieczeD ró|nicowych wzdBu|nych i ziemnozwarciowych.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 42 4.4.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste[ przygotowany do wykonania wiczeD. 1. Jakie rodzaje zakBóceD wystpuj w transformatorach? 2. Jakie s metody zapobiegania i likwidowania zakBóceD w transformatorach i czym si charakteryzuj? 3. Jaki rodzaj zabezpieczeD stosuje si w transformatorach od zwar wewntrznych? 4. Od jakich elementów zale|y czuBo[ zabezpieczenia nadprdowego zwBocznego transformatora? 5. W jaki sposób zabezpiecza si maBe transformatory? 6. Jaka jest zasada dziaBania zabezpieczenia ró|nicowego? 4.4.3. wiczenia wiczenie 1 Dobierz zabezpieczenie dla transformatora maBej mocy. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) zapozna si parametrami transformatora, 2) wymieni mo|liwe zakBócenia w nim wystpujce, 3) dobra prd znamionowy bezpiecznika, 4) dokona analizy wykonanej pracy. Wyposa|enie stanowiska pracy: - katalogi transformatorów maBej mocy, - katalogi bezpieczników, - kartki papieru, - kalkulator, - oBówek. wiczenie 2 Zbadaj zabezpieczenie ró|nicowe transformatora. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) zapozna si z instrukcj wiczenia, 2) zapozna si z parametrami jednofazowego transformatora zastosowanego w wiczeniu, 3) wymieni mo|liwe zakBócenia wystpujce w pracy transformatora zasilajcego odbiorniki, 4) zmontowa wedBug schematu zamieszczonego w instrukcji ukBad symulujcy prac transformatora energetycznego, 5) zasymulowa ró|ne stany zakBócenia w pracy transformatora wprowadzajc dodatkowe obci|enie w miejsca A, B i C pokazane na poni|szym schemacie:  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 43 6) okre[li rodzaj zakBócenia po wprowadzeniu dodatkowego obci|enia w miejsca A, B i C, 7) dokona analizy zachowania si ukBadu zabezpieczenia ró|nicowego dla ró|nych zakBóceD, 8) dokona analizy wykonanej pracy. Wyposa|enie stanowiska pracy: - instrukcja do wiczenia, - stanowisko pomiarowe, - transformator jednofazowy, - przekaznik ró|nicowy, - rezystory do obci|enia transformatora, - rezystory do symulacji zakBóceD, - katalogi transformatorów maBej mocy, - katalogi przekazników ró|nicowych, - mierniki warto[ci elektrycznych, - kartki papieru, - kalkulator, - oBówek 4.4.4. Sprawdzian postpów Czy potrafisz: Tak Nie 1) scharakteryzowa zakBócenia wystpujce w transformatorach? 2) scharakteryzowa wBa[ciwo[ci ukBadów zabezpieczeD? 3) zaproponowa metody likwidowania zakBóceD wystpujcych w transformatorach? 4) dobra parametry podstawowych urzdzeD zabezpieczajcych transformator przed najcz[ciej wystpujcymi zakBóceniami?  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 44 4.5. Zabezpieczenia linii 4.5.1. MateriaB nauczania Rodzaje zabezpieczeD Rodzaj zakBóceD w liniach i rodzaje stosowanych w nich zabezpieczeD, zestawione s w tab. 13 i 14. Tabela 13. Zabezpieczenia linii kablowych i napowietrznych o napiciu 1 ÷ 60 kV w sieciach o maBym prdzie zwarcia doziemnego [8] Rodzaj linii Sprzgajce szyny Jednostronnie Z jednym zródBem zbiorcze elektrowni Zabezpieczenie od zasilane zasilania lub wielostronnie promieniowe pier[cieniowe zasilane Rodzaje zabezpieczeD dwufazowe nadprdowe zwBoczne z ewentualn blokad kierunkow zwar wielofazowych oraz dwufazowe nadprdowe bezzwBoczne lub ró|nicowe lub odlegBo[ciowe zwar jednofazowych prdowe lub kierunkowe zasilane skBadow kolejno[ci zerowej doziemnych Tabela 14. Zabezpieczenia linii napowietrznych o napicia 110 ÷ 220 kV w sieciach o du|ym prdzie zwarcia doziemnego [8] Rodzaj linii Linie w Pier[cieniowe zBo|onym Linie Jednotorowe Dwutorowe Zabezpieczenie z jednym ukBadzie lub pojedyncze, krótkie jednostronnie od punktem Bczce dwa promieniowe (do 10 km) zasilane zasilania ukBady energetyczne rodzaj zabezpieczeD trójfazowe nadprdowe trójfazowe zwar midzy kierunkowe lub nadprdowe fazami niekierunkowe zwBoczne zabezpieczenie lub odlegBo[ciowe lub odlegBo[ciowe odlegBo[ciowe ró|nicowe lub bezzwBoczne lub nadprdowe wzdBu|ne zabezpieczenie oraz zabezpieczenie kierunkowe lub z Bczem w.cz. zabezpieczenie z Bczem w.cz. zwar niekierunkowe nadprdowe doziemnych zasilane z filtru zwBoczne skBadowej zerowej DziaBanie zabezpieczeD skierowane jest na otwarcie wyBcznika linii, a w przypadku jednofazowych zwar doziemnych w sieciach [rednich napi uruchamiaj one sygnalizacj. Miejsce instalowania zabezpieczeD: pocztek linii od strony zasilania  w liniach jednostronnie zasilanych, oba koDce linii w:  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 45 - liniach o dwustronnym zasilaniu, - liniach pier[cieniowych. Zabezpieczenia linii od zwar midzyfazowych Rodzaje zabezpieczeD od zwar midzyfazowych stosowanych w liniach: nadprdowe zwBoczne, nadprdowe bezzwBoczne, nadprdowe zwBoczne z blokad kierunkow, odlegBo[ciowe, porównawcze. Zabezpieczenia nadprdowe zwBoczne Zabezpieczenie to stosowane jest najcz[ciej w liniach promieniowych jednostronnie zasilanych. W skBad zabezpieczenia wchodz dwa lub trzy przekazniki nadprdowe. WspóBpracuj one z przekaznikiem zwBocznym (rys. 31). W sieciach [rednich napi (1 ÷ 60 kV) stosuje si rozwizania dwufazowe (instalowane zawsze w fazach A i C) a w pozostaBych trójfazowe. Rys. 31. Schemat zabezpieczenia nadprdowego zwBocznego linii [10] Dobór prdu rozruchowego zabezpieczenia: kb Å" kr Å" ks Å" Imax Ir e" (15) kp Å" Ki gdzie: Imax  prd najwikszego obci|enia po stronie pierwotnej, Ki  przekBadnia przekBadników prdowych, kb  wspóBczynnik bezpieczeDstwa (1,2), kr  wspóBczynnik samorozruchu silników (3 ÷ 4), ks  wspóBczynnik schematowi, kp  wspóBczynnik powrotu równy 0,85. Zabezpieczenia nie mog reagowa na prdy obci|eniowe niepodlegajce wyBczeniu, spowodowane np. samorozruchem silników, co nale|y uwzgldni przy doborze prdu rozruchu. Po doborze prdu rozruchowego nale|y sprawdzi wymagan czuBo[ zabezpieczenia nadprdowego zwBocznego: ks Å" Iz min kc d" (16) Ñi Å" Ir  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 46 gdzie: I| max  najmniejsza warto[ prdu zwBocznego linii zwarciowego przy zwarciu metalicznym na koDcu zabezpieczanej strefy. Warto[ wspóBczynnika czuBo[ci powinna wynosi: 1,5  dla zabezpieczeD podstawowych, 1,1 ÷ 1,2  dla zabezpieczenia rezerwowego. ZwBok czasow zabezpieczenia nadprdowego zwBocznego linii dobiera si uwzgldniajc stopniowanie czasów tak, aby zwBoka ta byBa wiksza o czas stopniowania ”t od najwikszego czasu odcinka ssiedniego zasilanego t lini. Rys. 32. Zasada stopniowania czasów zabezpieczeD nadprdowych zwBocznych [10] Zasad stopniowania czasów podano na rys. 32. Przyjmuje si zwykle ”t = 0,3 ÷ 0,7. Na warto[ t skBadaj si: tw  czas wBasny wyBcznika, zainstalowanego w ssiednim dalszym od zródBa punkcie wynoszcy zwykle 0,05 ÷ 0,3 s, t1(+)  najwikszy mo|liwy dodatni uchyb czasu dziaBania zabezpieczenia 0,05 ÷ 0,1 s, t1( )  najwikszy mo|liwy uchyb ujemny czasu dziaBania zabezpieczenia 0,05 ÷ 0,1 s, tb  uchyb bezwBadno[ciowy 0 ÷ 0,1 s, tr  czas rezerwowy 0,15 ÷ 0,2 s. Do obliczeD przyjmuje si zwykle ”t = 0,5 s. PrzykBadowe czasy gwarantujce prawidBow prac zabezpieczenia dla powy|szego schematu mog np. wynosi: t1 = 0,5 s, t2 = 1,0 s, t3 = 1,5 s, t4 = 2,0 s, t5 = 2,5 s. Zalety zabezpieczenia nadprdowego zwBocznego:  niezawodno[ dziaBania,  reagowanie na wszelkie rodzaje zwar. Wady tego typu zabezpieczenia:  niezbyt du|a czuBo[ ograniczona konieczno[ci nastawiania prdów rozruchowych wikszych od mo|liwych prdów obci|enia,  zwikszajce si czasy dziaBania zabezpieczeD instalowanych bli|ej zródBa energii elektrycznej. Zabezpieczenia nadprdowe bezzwBoczne Zabezpieczenie nadprdowe bezzwBoczne jest uzupeBnieniem zabezpieczenia nadprdowego zwBocznego i stosuje si je zwykle w powizaniu z nim, ograniczajc czas trwania zwarcia w linii.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 47 W skBad ukBadu zabezpieczeniowego wchodz dwa przekazniki nadprdowe (sieci [rednich napi) instalowane s zawsze w fazach A i C lub trzy przekazniki (sieci z uziemionym punktem neutralnym). Rys. 33. Schemat zabezpieczenia nadprdowego zwarciowego [10] Rys. 34. Zasada wyznaczania strefy dziaBania zabezpieczenia nadprdowego bezzwBocznego [10] Prd rozruchowy zabezpieczenia dobiera si w zale|no[ci od warto[ci prdu zwarcia tak, aby zabezpieczenie dziaBaBo jedynie w przypadku zwar na linii, a nie na elementach odbiorczych (rys. 34). Iz Ir = kb max (17) Ki gdzie: Ix max  najwikszy prd zwarciowy zwarcia 3-fazowego metalicznego na koDcu odcinka zabezpieczonej linii promieniowej, kb  wspóBczynnik bezpieczeDstwa (1,2 ÷ 1,6), Ki  przekBadnia przekBadników prdowych. Czas dziaBania zabezpieczenia nadprdowego bezzwBocznego zwykle nie przekracza 0,04 ÷ 0,08 s. Na czas ten skBadaj si czasy dziaBania przekaznika nadprdowego zwarciowego i przekaznika po[redniczcego. BezzwBoczne dziaBanie zabezpieczenia zwarciowego ogranicza te| skutki zaniku napicia na szynach zbiorczych rozdzielni. Stosowanie Bcznie zabezpieczenia nadprdowego zwarciowego i zabezpieczenia nadprdowego zwBocznego powoduje skrócenie czasu trwania zwar, upodabniajc charakterystyk dziaBania tych zabezpieczeD do charakterystyki dziaBania zabezpieczeD odlegBo[ciowych. Zabezpieczenia nadprdowe z blokad kierunkow Blokada kierunkowa stanowi uzupeBnienie zabezpieczenia nadprdowego zwBocznego. Polega ona na uniemo|liwieniu podania impulsu do otwarcia wyBcznika linii w wyniku otwarcia zestyku przekaznika kierunkowego (rys. 35) w przypadku zwar poza  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 48 zabezpieczanym odcinkiem linii. Stosowana jest w sieciach dwustronnie zasilanych i torach równolegBych. Rys. 35. Schemat elektryczny zabezpieczenia nadprdowego zwBocznego z blokad kierunkow [10] W skBad zabezpieczenia wchodz:  dwa przekazniki nadprdowe instalowane w fazach A i C,  przekaznik zwBoczny,  przeBczalny przekaznik kierunkowy, który umo|liwia pobudzanie przekaznika zwBocznego i podanie impulsu na otwarcie wyBcznika tylko w przypadku, gdy energia pBynie w kierunku od szyn (rys. 36). Przekazniki te wymagaj prawidBowego przyBczenia do przekBadników prdowych i napiciowych bez konieczno[ci nastawiania ich. a) b) Rys. 36. Stan zestyku przekaznika kierunkowego przy ró|nych miejscach zwarciach [10] a) zwarcie na zabezpieczonej linii  energia pBynie od szyn  zestyk przekaznika kierunkowego jest zamknity, b) zwarcie poza zabezpieczan lini  energia pBynie do szyn  zestyk przekaznika kierunkowego jest otwarty. W zale|no[ci od doboru przekazników uzyskuje si ró|ny charakter zabezpieczeD:  minimalna strefa martwa (strefa nie dziaBania)  przekazniki o jak najmniejszej mocy rozruchowej,  strefa martwa tylko przy zwarciach symetrycznych  przekazniki o odpowiednim kcie schematowym,  dziaBaj przy podwójnych zwarciach do ziemi (np. w liniach pier[cieniowych)  przekazniki o ukBadzie przeBczajcym. Zabezpieczenia odlegBo[ciowe W przypadku, gdy zabezpieczenia linii nie zapewniaj wymaganej wybiórczo[ci, czuBo[ci lub szybko[ci dziaBania, stosuje si zabezpieczenia odlegBo[ciowe. Zabezpieczenie odlegBo[ciowe jest równocze[nie zabezpieczeniem od zwar wielofazowych i doziemnych. Zabezpieczenia odlegBo[ciowe instalowane s po obu stronach linii (rys. 37).  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 49 Rys. 37. Miejsce instalowania zabezpieczenia odlegBo[ciowego [10] Zabezpieczenie to skBada si z:  jednego przekaznika odlegBo[ciowego,  trzech przekBadników prdowych,  trzech przekBadników napiciowych. Ze wzgldu na to, |e przekazniki odlegBo[ciowe skBadaj si z wielu czBonów wspóBpracujcych ze sob, konieczne jest nastawienie ró|nych wielko[ci na wielu zakresach tych przekazników. W zale|no[ci od napicia zabezpieczanej sieci  czBon rozruchowy mo|e mie ró|ne wykonania:  nadprdowe, w sieciach [rednich napi (dwufazowy),  podimpedancyjne w sieciach wy|szych napi (trójfazowy). Nastawienie czBonu rozruchowego podimpedancyjnego dokonuje si wedBug zale|no[ci: Umin r Zr d" (18) kb Å" kp Å" I2 max gdzie: Zr  impedancja rozruchowa przekaznika, Umin r  najmniejsze napicie ruchowe, na zaciskach przekaznika, kb  wspóBczynnik bezpieczeDstwa, kp  wspóBczynnik powrotu, I2 max  najwikszy prd obci|enia roboczego po stronie wtórnej przekBadnika. 0,85 Å"U f min lub: Zr = (19) 2(Iob max + ”Iz ) gdzie: Uf min  minimalne robocze napicie fazowe, Iob max  najwikszy prd obci|enia, Iz  prd wyrównawczy pByncy w przewodach faz nie zwartych w czasie zwar doziemnych. Wszystkie wielko[ci w powy|szym wzorze okre[lone s dla wtórnej strony przekBadników. Rys. 38. Zasady nastawiania charakterystyk przekazników odlegBo[ciowych [10]  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 50 Przy obliczeniach dBugo[ci strefy II i III przekaznika nale|y uwzgldnia istniejce rozpBywy prdów zwarcia, wprowadzajc w zale|no[ci od potrzeby tzw. wspóBczynnik rozgaBzieniowy: IA + IB kr = (20) IA Prdy IA i IB przedstawione s na rys. 39. Rys. 39. Schemat sieci z rozpBywami prdu zwarcia [10] Czasy dziaBania poszczególnych stref dobiera si w zale|no[ci od istniejcych czasów ssiednich zabezpieczeD. Czasy te najcz[ciej maj warto[ci: tI  poni|ej 0,1 s, tII  ok. 1 s, tIII  ok. 2,5 s, tgraniczne  ok. 5 s. Zabezpieczenia porównawcze Rodzaje zabezpieczeD porównawczych (porównuj dwa prdy linii elektroenergetycznej): prdowe:  wzdBu|ne  porównuj ze sob dwa prdy pBynce na dwu koDcach zabezpieczanego odcinka linii. UkBad zabezpieczeniowy instalowany jest po obu stronach linii. SkBada si z przekBadników prdowych, przekaznika ró|nicowego oraz przewodów, Bczcych oba komplety zabezpieczeD. DziaBanie zabezpieczenia jest bezzwBoczne. Nastawienie zabezpieczenia zale|y od jego rozwizania konstrukcyjnego.  poprzeczne  instalowane w linii dwutorowej porównuj ze sob dwa prdy pBynce w ka|dym z zabezpieczonych torów. Zabezpieczenia ró|nicowe poprzeczne instalowane s na obu koDcach linii dwutorowych. Wad tego zabezpieczenia jest wystpowanie strefy zadziaBaD kaskadowych, powodujcych wydBu|anie czasu dziaBania.  fazowe  porównuj ze sob kierunki warto[ci chwilowych prdów na obu koDcach linii. Charakteryzuj si dobr wybiórczo[ci, krótkim czasem dziaBania niezale|nym od miejsca zwarcia na zabezpieczanym odcinku linii, znaczn czuBo[ci, niewra|liwo[ci na przeci|enia i koBysania sieciowe. kierunkowe  porównuj ze sob kierunki mocy zwarciowych w dwóch koDcach linii. Zabezpieczenia porównawcze kierunkowe wymagaj stosowania Bcza przekazujcego informacj o znaku mocy zwarciowej. Zabezpieczenia linii od zwar doziemnych Do zabezpieczenia linii od zwar doziemnych najcz[ciej stosowane s zabezpieczenia nadprdowe reagujce na skBadow zerow prdu zwarcia doziemnego lub zabezpieczenia kierunkowe reagujce na kierunek mocy zerowej wyra|onej iloczynem prdu zerowego i napicia zerowego. Zabezpieczenie nadprdowe reagujce na skBadow zerow prdu Zabezpieczenie to stosowane jest najcz[ciej do zabezpieczania linii kablowych i linii napowietrznych majcych wyj[cia kablowe w sieciach o izolowanym punkcie neutralnym.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 51 Zabezpieczenie to skBada si zazwyczaj z przekBadnika typu Ferranti, bdcego filtrem skBadowej zerowej prdu oraz czuBego przekaznika nadprdowego. Zabezpieczenia kierunkowe reagujce na kierunek mocy zerowej Zabezpieczenie to stosowane jest w sieciach skompensowanych i niekompensowanych. SkBada si ono zazwyczaj z filtrów skBadowej zerowej prdu i napicia oraz przekaznika kierunkowego ziemnozwarciowego. Zabezpieczenia napiciowe UkBad zabezpieczeniowy skBada si z filtru skBadowej zerowej napicia i przekaznika nadnapiciowego. Podstawow wad tego zabezpieczenia jest brak wybiórczo[ci, gdy| nie wskazuje linii, na której wystpiBo doziemienie. 4.5.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste[ przygotowany do wykonania wiczeD. 1. Jakie rozró|nia si rodzaje zakBóceD w liniach energetycznych? 2. Jakie s metody zapobiegania i likwidowania zakBóceD w liniach energetycznych i czym si charakteryzuj? 3. Jaka jest zasada dziaBania zabezpieczeD odlegBo[ciowych linii przesyBowej? 4. Jakie powinny by czasy zadziaBania zabezpieczeD dla poszczególnych stref dziaBania zabezpieczeD odlegBo[ciowych? 5. Jaka jest zasada dziaBania zabezpieczeD nadprdowych zwBocznych? 6. na czym polega stopniowanie czasów zabezpieczeD nadprdowych zwBocznych? 4.5.3. wiczenia wiczenie 1 Dobierz zabezpieczenia odlegBo[ciowe do linii przesyBowej. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) zapozna si z instrukcj wiczenia, 2) zapozna si ze schematem ideowym sieci energetycznej, 3) wymieni mo|liwe zakBócenia wystpujce w sieci, 4) zaproponowa wBa[ciwy ukBad zabezpieczenia odlegBo[ciowego dla modelu linii przesyBowej, 5) dobra aparatur zabezpieczajc, 6) zmontowa ukBad zabezpieczajcy, 7) wykona symulacj zwar w ró|nych strefach sieci, 8) dokona analizy wykonanej pracy Wyposa|enie stanowiska pracy: - instrukcja do wiczenia, - dokumentacja badanej sieci,  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 52 - stanowisko pomiarowe, - model sieci energetycznej, - zestaw przekazników koniecznych do wykonania wiczenia, - katalogi i poradniki urzdzeD zabezpieczajcych, - kalkulator, - oBówek, liniaB, inne przybory kre[larskie. wiczenie 2 Dobierz zabezpieczenia nadprdowe zwBoczne do linii przesyBowej. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) zapozna si z instrukcj wiczenia, 2) zapozna si ze schematem ideowym sieci energetycznej, 3) wymieni mo|liwe zakBócenia wystpujce w sieci, 4) zaproponowa wBa[ciwy ukBad zabezpieczenia nadprdowego zwBocznego dla linii przesyBowej, 5) dobra aparatur zabezpieczajc, 6) zmontowa ukBad zabezpieczajcy, 7) wykona symulacj zwar w ró|nych strefach sieci, 8) dokona analizy wykonanej pracy Wyposa|enie stanowiska pracy: - instrukcja do wiczenia, - dokumentacja badanej sieci, - stanowisko pomiarowe, - model sieci energetycznej, - zestaw przekazników koniecznych do wykonania wiczenia, - katalogi i poradniki urzdzeD zabezpieczajcych, - kalkulator, - oBówek, liniaB, inne przybory kre[larskie. 4.5.4. Sprawdzian postpów Czy potrafisz: Tak Nie 1) scharakteryzowa zakBócenia wystpujce w liniach przesyBowych? 2) zaproponowa metody likwidowania zakBóceD wystpujcych w liniach przesyBowych? 3) dobiera parametry podstawowych urzdzeD zabezpieczajcych lini przed najcz[ciej wystpujcymi zakBóceniami?  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 53 4.6. Zabezpieczenia silników 4.6.1. MateriaB nauczania Rodzaje stosowanych zabezpieczeD Tabela 15. Rodzaje zabezpieczeD stosowanych do silników o napiciu do 1000 V [10] Rodzaj zakBócenia Rodzaje zabezpieczenia nadprdowe bezwBoczne 3-fazowe lub Zwarcia wewntrzne bezpieczniki topikowe w trzech fazach podnapiciowe zwBoczne jednofazowe lub Nadmierne obni|enie napicia dwufazowe nadprdowe zwBoczne termiczne lub czujniki Przeci|enie temperatury Nadmierny wzrost prdko[ci obrotowej mechaniczne od[rodkowe reagujce na prdko[ (dotyczy silników prdu staBego) obrotow Tabela 16. Rodzaje zabezpieczeD stosowanych do silników prdu przemiennego o napiciu powy|ej 1000 V [8] Zakres mocy znamionowych silników [kW] PN >2000 silniki silniki Rodzaj zakBóceD PN d" 1000 1000 < PN d" 2000 o wyprowadzonych o wyprowadzonych 3 koDcach uzwojeD 6 koDcach uzwojeD rodzaje zabezpieczeD Bezpieczniki w 3 fazach w poBczeniu z rozBcznikami Zwarcia lub lub wewntrzne zabezpieczenie zabezpieczenie nadprdowe bezzwBoczne dwufazowe midzyfazowe ró|nicowe za pomoc jednego lub dwu przekazników wzdBu|ne Zwarcie Zabezpieczenie nadprdowe bezzwBoczne zasilane wewntrzne  z przekBadnika skBadowej zerowej prdu (przekBadnika doziemne Ferrantiego) Nadmierne obni|enie si Zabezpieczenie podnapiciowe zwBoczne jednofazowe lub dwufazowe napicia Zabezpieczenie nadprdowe zwBoczne jednofazowe lub zabezpieczenie Przeci|enie termiczne Wypadnicie Zabezpieczenie nadprdowe reagujce na pulsacj prdu w stojanie z synchronizmu lub (dotyczy silników zabezpieczenie nadprdowe zwBoczne reagujce na prd przemienny synchronicznych) w obwodzie wzbudzenia Zabezpieczenia powinny powodowa wyBczenie silnika lub uruchomienie sygnalizacji ostrzegawczej.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 54 Zabezpieczenia od zwar wewntrznych midzyfazowych Podstawowym zabezpieczeniem transformatora od zwar wewntrznych midzyfazowych i jednofazowych jest zabezpieczenie nadprdowe bezzwBoczne. Najprostszym rozwizaniem s:  bezpieczniki topikowe stosowane do silników niskiego napicia,  bezpieczniki topikowe z rozBcznikami stosowane do silników wysokiego napicia. a) b) Rys. 40. Zabezpieczenia od zwar midzyfazowych za pomoc bezpieczników [10] Prd znamionowy wkBadki topikowej powinien by mo|liwie maBy, ale jednocze[nie tak dobrany, aby bezpiecznik nie dziaBaB w czasie rozruchu silnika. Prd znamionowy wkBadki topikowej przeznaczonej dla silnika indukcyjnego dobiera si wg zale|no[ci: Irs Ib e" (21) ± gdzie: Irs  najwiksza warto[ skBadowej okresowej prdu rozruchowego silnika (tabl. 17), ±  wspóBczynnik zale|ny od rodzaju wkBadki, czsto[ci i rodzaju rozruchu silnika (tabl. 18). Tabela 17. Warto[ci prdów rozruchowych silników asynchronicznych [10] Warto[ci prdu rozruchowego Silnik indukcyjny Irs/IN Pier[cieniowy 1,7 ÷ 2 Jednoklatkowy: - szybkobie|ny, 5,5 ÷ 7 ,5 - wolnobie|ny. 4 ÷ 5 Jednoklatkowy zaBczany za pomoc przeBcznika gwiazda/trójkt - szybkobie|ny, 1,8  2,5 - wolnobie|ny. 1,3  1,7 Dwuklatkowy lub gBboko|Bobkowy: - szybkobie|ny, 3,5  4,5 - wolnobie|ny. 2,8  3,5  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 55 Tabela 18. Warto[ci wspóBczynnika ± dla silników asynchronicznych [10] Wicej ni| kilka rozruchów Kilka rozruchów na dob na dob Rodzaje rozruchu wkBadka o dziaBaniu szybkim opóznionym szybkim opóznionym lekki Mh = (0 ÷ 0,3) MN 2,5 3,0 2,0 2,5 [redni Mh = (0,3 ÷ 0,6) MN 2,0 2,5 1,8 2,0 ci|ki Mh = (0,6 ÷ 1,0) MN 1,6 1,6 1,5 1,5 MN  moment znamionowy silnika, Mh  moment hamujcy urzdzenia napdzanego. Ochrona przy pomocy bezpieczników to ochrona silnika i Bcznika (stycznika), którego moc wyBczalna mo|e by mniejsza od mocy zwarciowej w miejscu jego zainstalowania. Poza ochron przy pomocy bezpieczników jako zabezpieczenia od zwar midzfazowych stosuje si wyzwalacze elektromagnetyczne pierwotne lub przekazniki wtórne, wspóBpracujce z odpowiednimi wyBcznikami. Rys. 41. Zabezpieczenie od zwar midzyfazowych przy pomoc wyzwalaczy elektromagnetycznych pierwotnych [10] Rys. 42. Schemat dwufazowego zabezpieczenia od zwar midzyfazowych z jednym przekaznikiem nadprdowym [10]  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 56 Rys. 43. Schemat zabezpieczenia od zwar midzyfazowych wykonanego za pomoc dwóch przekBadników i dwóch przekazników [10] a) obwody prdu przemiennego, b) obwody napicia pomocniczego. UkBady z dwoma przekaznikami nie zapewniaj wymaganej czuBo[ci przy zwarciach dwufazowych np. przy du|ych silnikach Dobór prdu rozruchu przekaznika: Irs Ir e" kb Å" ks (22) Ki Iz " Ir d" ks min (23) kc Å" Ki gdzie: kb  wspóBczynnik bezpieczeDstwa (1,4 ÷ 2), ks  wspóBczynnik schematowy (1 lub 3 w przypadku ukBadu krzy|owego), Ñ i  przekBadnia przekBadników prdowych, Iz min  najmniejszy prd zwarcia dwufazowego na zaciskach silnika, k"  wspóBczynnik schematowy (przyjmuje si warto[ najmniejsz), s kc  wspóBczynnik czuBo[ci (przyjmuje si równy 2). Ze wzgldu na maB czuBo[ i zasig zabezpieczenia nadprdowego przy du|ych silnikach stosuje si zabezpieczenie ró|nicowe dwufazowe. Posiada ono nastpujce cechy:  wzrost prdu przy rozruchu i samorozruchu silnika nie ma wpBywu na prac zabezpieczenia,  nie reaguje na udary prdu przy zwarciach poza silnikiem. Przy doborze zabezpieczenia nale|y przyj prd rozruchowy poni|ej 0,5 IN silnika. Rys. 44. Zabezpieczenie ró|nicowe stosowane przy du|ych silnikach [10] Zabezpieczenia od zwar doziemnych Ten typ zabezpieczenia stosuje si, gdy prd zwarcia doziemnego sieci ze wzgldu na sw wielko[ mo|e osign warto[ci niebezpieczne dla |elaza silnika powodujc jego niszczenie.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 57 W skBad tego zabezpieczenia wchodz:  przekBadniki prdowe (przekBadniki Ferrantiego),  przekazniki nadprdowego bezzwBocznego o maBym prdzie rozruchowym Ir. Rys. 45. Schemat zabezpieczenia od zwar doziemnych wykonanego przy u|yciu przekBadnika skBadowej zerowej prdu (przekBadnika Ferrantiego) i przekaznika nadprdowego [10] Doboru prdu zadziaBania zabezpieczenia dokonuje si wedBug zale|no[ci: Iz Ir d" (24) kc Å" Ki gdzie: Iz  prd pojemno[ciowy ziemnozwarciowy sieci zasilajcej silnik: gdy: Iz e" 10A  zabezpieczenie powinno dziaBa na wyBczenie silnika, Iz < 10A  zabezpieczenie powinno dziaBa na sygnaB akustyczny i optyczny, kc  wspóBczynnik czuBo[ci (równy co najmniej 2), Ki  przekBadnia prdowa. Zabezpieczenie od skutków obni|enia si napicia PrawidBowy przebieg samorozruchu mo|liwy jest przy utrzymaniu na zaciskach silnika napicia nie mniejszego ni| ok. 60 % UN. Obni|enie si napicia jest wynikiem du|ego udaru prdu rozruchowego silników. Zabezpieczenie podnapiciowe zwBoczne jest zabezpieczeniem silników od obni|enia napicia. W przypadku grupy silników stosuje si centralne zabezpieczenie podnapiciowe, które mo|e wyBczy caB grup. a) b) Rys. 46. Schemat zabezpieczenia podnapiciowego [10]: a) obwody napicia przemiennego, b) obwody sterownicze.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 58 Dobór zabezpieczenia: napicie rozruchowe przekazników i zabezpieczenia nale|y przyj 60 ÷ 70 % UN, czas dziaBania zabezpieczenia:  0,5 s dla silników bez samorozruchu,  6 ÷ 10 s dla silników z samorozruchem. Zabezpieczenia od przeci|eD Przeci|enie silnika jest to wzrost prdu przepBywajcego przez silnik powy|ej jego warto[ci znamionowej. Przeci|enie to mo|e by spowodowane:  nieprawidBowym przebiegiem rozruchu (np. zbyt niskie napicie),  samorozruchem (np. zbyt niskie napicie),  wzrostem momentu hamujcego urzdzenia napdzanego,  przerw w jednej z faz sieci zasilajcej silnik. Skutkiem przeci|enia jest wzrost temperatury poszczególnych cz[ci silnika, przede wszystkim za[ izolacji uzwojeD, a w przypadku silników pier[cieniowych szczególnie uzwojeD wirnika. Zale|no[ midzy warto[ci prdu a dopuszczalnym czasem jego trwania okre[la przeci|alno[ silnika. Zabezpieczenie przeci|eniowe powinno:  wBczy sygnaB ostrzegawczy lub  odci|y silnik lub  wyBczy silnik. Metody zabezpieczenia silnika przed przeci|eniem: Bezpo[rednia  pomiar temperatury izolacji uzwojeD. Stosuje si:  czujniki temperatury umieszczone po jednym w uzwojeniu ka|dej fazy stojana. Stosuje si je do silników na napicia poni|ej 1 kV i mocy poni|ej 150 kW. Zabezpieczaj silnik przed przeci|eniem, niezale|nie od przyczyny przeci|enia.  przekaznik cieplny. Cieplna staBa czasowa T przekaznika musi pokrywa si z ciepln staB czasow silnika. Prd rozruchu zabezpieczenia cieplnego wybiera si równy prdowi znamionowemu silnika a czas dziaBania jest nienastawiany, gdy| charakteryzuje go cieplna staBa czasowa przekaznika majca t sam warto[, co i zabezpieczany silnik. Po[rednia  pomiar prdu i czasu jego trwania. Wyzwalacze termobimetalowe wspóBpracujce ze stycznikiem lub wyBcznikiem. Dotycz ich te same wymagania, co przekazników cieplnych. Przekazniki indukcyjne. Stosuje si do silników nieprzeci|alnych i niepracujcych w warunkach pracy przerywanej. Stosuje si przekazniki o charakterystyce zale|nej lub cz[ciowo zale|nej. Zabezpieczeniem silników przed prac dwufazow powstaB wskutek przepalenia si np. jednego bezpiecznika topikowego s:  czujniki temperaturowe,  zabezpieczenie podprdowe reagujce na zanik prdu w jednej fazie.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 59 4.6.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste[ przygotowany do wykonania wiczeD. 1. Jakie rodzaje zakBóceD wystpuj w silnikach o napiciu do 1000 V? 2. Jakie rodzaje zabezpieczeD stosuje do silnikach o napiciu do 1000 V? 3. W jaki sposób dobiera si prd znamionowy wkBadki topikowej do zabezpieczenia silnika od zwar midzyfazowych i jednofazowych? 4. Jakie s warto[ci momentu hamujcego dla rozruchu lekkiego, [redniego i ci|kiego? 5. Od jakich skutków chroni zabezpieczenie podnapiciowe zwBoczne? 4.6.3. wiczenia wiczenie 1 Dobierz najprostsze zabezpieczenie do silnika indukcyjnego klatkowego o rozruchu bezpo[rednim zasilanego napiciem 230/400 V. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) zapozna si z danymi znamionowymi umieszczonymi na tabliczce znamionowej silnika indukcyjnego klatkowego, 2) zapozna si z danymi znamionowymi silnika indukcyjnego klatkowego umieszczonymi w kartach katalogowych tego silnika, 3) obliczy prd rozruchu silnika, 4) zaproponowa najprostsze zabezpieczenie silnika od zwar wewntrznych midzyfazowych i jednofazowych, 5) obliczy prd wkBadki topikowej do zabezpieczenia silnika, 6) dobra typ wkBadki bezpiecznikowej i gniazda bezpiecznikowego, 7) poBczy ukBad zasilania silnika, 8) uruchomi silnik bez obci|enia, a nastpnie z obci|eniem, 9) dokona analizy z przeprowadzonych badaD, 10) przestrzega przepisów bezpieczeDstwa obowizujcych na stanowisku pomiarowym. Wyposa|enie stanowiska pracy: - silnik indukcyjny klatkowy, - katalogi silników, - bezpieczniki instalacyjne, - katalogi bezpieczników instalacyjnych, - stanowisko pomiarowe, - przyrzdy pomiarowe, - kalkulator, - oBówek, liniaB, inne przybory kre[larskie.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 60 wiczenie 2 Dobierz zabezpieczenie od skutków obni|enia si napicia do silnika indukcyjnego klatkowego o rozruchu bezpo[rednim zasilanego napiciem 230/400 V. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) zapozna si z danymi znamionowymi umieszczonymi na tabliczce znamionowej silnika indukcyjnego klatkowego, 2) zapozna si z danymi znamionowymi silnika indukcyjnego klatkowego umieszczonymi w kartach katalogowych tego silnika, 3) zaproponowa ukBad do zabezpieczenia od skutków obni|enia si napicia, 4) poBczy ukBad siBowy silnika, 5) poBczy ukBad zabezpieczenia i sterowania silnika, 6) uruchomi silnik bez obci|enia, 7) obni|a podczas pracy silnika napicie zasilania od warto[ci UN do warto[ci, przy której zadziaBa zabezpieczenie, 8) dokona analizy z przeprowadzonych badaD, 9) przestrzega przepisów bezpieczeDstwa obowizujcych na stanowisku pomiarowym. Wyposa|enie stanowiska pracy: - silnik indukcyjny klatkowy, - katalogi silników, - zestaw aparatów koniecznych do monta|u ukBadu siBowego, zabezpieczeD i sterowania, - katalogi aparatów do zabezpieczeD i sterowania, - stanowisko pomiarowe, - przyrzdy pomiarowe, - kalkulator, - oBówek, liniaB, inne przybory kre[larskie. 4.6.4. Sprawdzian postpów Czy potrafisz: Tak Nie 1) scharakteryzowa zakBócenia wystpujce w silnikach? 2) scharakteryzowa ró|ne rodzaje zabezpieczeD stosowane do silników? 3) przewidzie skutki konkretnych zakBóceD na sprawno[ silnika? 4) przedstawi warto[ci momentu hamujcego dla rozruchu lekkiego, [redniego i ci|kiego? 5) wskaza przed jakimi skutkami ochroni silnik dane zabezpieczenie? 6) zaproponowa rodzaj zabezpieczenia dla ochrony silnika przed konkretnym zakBóceniem? 7) dobra prd znamionowy wkBadki topikowej do zabezpieczenia silnika? 8) przedstawi warto[ci momentu hamujcego dla rozruchu lekkiego, [redniego i ci|kiego?  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 61 4.7. Samoczynne ponowne zaBczanie SPZ 4.7.1. MateriaB nauczania Samoczynne ponowne zaBczanie SPZ jest procesem majcym na celu przywrócenie normalnej pracy linii elektroenergetycznej po jej wyBczeniu na skutek zwarcia, obni|enia napicia, obni|enia czstotliwo[ci. Je|eli zakBócenie ma charakter przemijajcy, ukBad powraca do normalnej pracy, natomiast w przeciwnym przypadku powinno nastpi wyBczenie z pracy zabezpieczanej linii. Stosunek liczby zadziaBaD skutecznych do liczby wszystkich zadziaBaD jest miar skuteczno[ci dziaBania urzdzeD do SPZ. Skuteczno[ dziaBania urzdzeD do SPZ zale|y od doboru czasu przerwy wyBcznika w cyklu samoczynnego ponownego zaBczania. Jest to czas od chwili zgaszenia Buku wystpujcego midzy rozchodzcymi si stykami wyBcznika, przerywajcego dopByw energii do punktu zwarciowego, do chwili zaBczania linii przez zamykajcy si wyBcznik. Czas przerwy beznapiciowej w linii powinien by dBu|szy od czasu potrzebnego do dejonizacji przerwy poBukowej w punkcie zwarciowym  dBu|szy od 0,3 ÷ 0,4 s. Dla linii zasilanych jednostronnie czas przerwy beznapiciowej jest nieco krótszy od czasu przerwy wyBcznika, gdy| po otwarciu wyBcznika napicie w tej linii jest jeszcze podtrzymywane w cigu 0,1 ÷ 0,2 s przez silniki indukcyjne. Dla linii zasilanej dwustronnie czas przerwy beznapiciowej jest krótszy od czasu przerwy wyBczników zainstalowanych na obu koDcach linii. Wynika to std, |e otwieranie i zamykanie tych wyBczników nie wystpuje jednocze[nie. Rodzaje ukBadów SPZ: Restytucyjne  SPZR. Przeprowadzaj one prób trwaBo[ci zwarcia. Podaj impulsy na zamknicie wyBcznika natychmiast po jego otwarciu lub po okre[lonej zwBoce czasowej. Je|eli zwarcie miaBo charakter przemijajcy, to sie powraca do normalnej pracy. PodziaB urzdzenia do SPZR ze wzgldu na cykle pracy: - jednokrotnego SPZ, - wielokrotnego (dwukrotnego lub trzykrotnego) SPZ. Rysunek 48 przedstawia przebiegi czasowe dla SPZ jednokrotnego. Po wystpieniu zwarcia, prd wzrasta do warto[ci Izw. Po czasie t2 (rys. 48a, c) zadziaBania czBonu zwBocznego przekaznika 2 (z rys. 47) lub czasie t1 zadziaBania czBonu bezzwBocznego przekaznika 1 (z rys. 47) nastpuje wyBczenie linii i nastpuje przerwa o dBugo[ci tp (rys. 48a, b, c) - linia jest wyBczona. Po przerwie linia zostaje zaBczona. Poniewa| zwarcie nie ustpiBo (prd ponownie wzrósB do warto[ci Izw) nastpiBo definitywne wyBczenia linii  byBa to  nieudana próba zaBczenia linii. Rys. 47. Schemat linii zabezpieczonej przekaznikami nadprdowymi zwBocznymi [3]: 1, 2, 3 - przekazniki nadprdowe zwBoczne.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 62 Rys. 48. Przebiegi czasowe SZP jednokrotnego  niedanego w linii przedstawionej na rys. 47 [3]: tt  czas zadziaBania czBonu bezzwBocznego przekaznika 1 a), c) - SPZ bez skracania czasów (nieselektywne wyBczenie), dziaBania zabezpieczeD, t2  czas zadziaBania czBonu zwBocznego przekaznika 2, b) - SPZ ze skracaniem czasów dziaBania t'2  czas zadziaBania czBonu bezzwBocznego przekaznika 2 po zabezpieczeD,  nieudanej próbie" jego czBonu zwBocznego, tp  czas pauzy bezprdowej. Rysunek 49 przedstawia przebiegi czasowe dla SPZ dwukrotnego. Po wystpieniu zwarcia, prd wzrasta do warto[ci Izw. Po czasie zadziaBania czBonu zwBocznego przekaznika 2 (z rys. 47) nastpuje wyBczenie linii i nastpuje pierwsza przerwa - linia jest wyBczona. Po przerwie linia zostaje zaBczona. Poniewa| zwarcie nie ustpiBo (prd ponownie wzrósB do warto[ci Izw) nastpiBo kolejne wyBczenie linii. Po drugiej przerwie linia zostaje zaBczona. W przypadku dalszego trwania zwarcia - nastpuje definitywne wyBczenia linii  byBa to  nieudana próba zaBczenia linii (rys. 49a). Je|eli zwarcie miaBo charakter przemijajcy i podczas drugiego zaBczenia zwarcie ju| nie istniaBo, linia wraca do swojej normalnej pracy (rys. 49b)  byBa to  udana próba zaBczenia linii. Rys. 49. Przebiegi czasowe SZP dwukrotnego [10]: a) próba nieudana, b) próba udana.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 63 Eliminacyjne SPZE. Po wcze[niejszym wyeliminowaniu z pracy uszkodzonego odcinka linii powoduj zamknicie wyBcznika. Sprawdzanie sieci jest przeprowadzane automatyczne w czasie przerwy beznapiciowej. Ten rodzaj SPZ stosuje si w przypadkach: - istnienia du|ego prawdopodobieDstwa, |e przyczyn zwarcia jest pora|enie czBowieka lub - zaBczenie linii  na zwarcie mo|e spowodowa grozne nastpstwa. Rodzaje napdów urzdzenia do SPZ: - mechaniczny  z napdem rcznym spr|ynowym lub ci|arowym, - elektryczny  z napdem maszynowym, elektromagnesowym lub pneumatycznym spr|ynowym. PodziaB SPZ ze wzgldu na liczb wyBczanych faz: trójfazowe TSPZ, jednofazowe JSPZ. PodziaB urzdzenia do SPZ ze wzgldu na szybko[ dziaBania: do powolnego SPZ  czas przerwy powy|ej l s, do szybkiego SPZ  czas przerwy poni|ej 0,6 s. Wymagania stawiane urzdzeniom do SPZ Liczba przewodów midzy rozdzielni i nastawni powinna by ograniczona do minimum. DziaBanie urzdzeD do SPZ powinno by caBkowicie niezale|ne od jakichkolwiek manipulacji wykonywanych przez obsBug. Urzdzenia te nie powinny dziaBa: - przy wyBczaniu przez obsBug linii dotknitej lub niedotknitej zakBóceniem, - przy zaBczaniu przez obsBug linii dotknitej zakBóceniem i nastpujcym po nim wyBczeniu linii przez zabezpieczenie przekaznikowe, - dziaBanie urzdzenia do SPZ nie powinno w zasadzie nastpowa w przypadku zadziaBania urzdzenia do samoczynnego czstotliwo[ciowego odci|ania SCO, - urzdzenia do SPZ nie powinny dopu[ci do wielokrotnego zaBczania wyBcznika na zwarcie, - urzdzenie do SPZ po zadziaBaniu powinno by gotowe po czasie rzdu 5 ÷ 10 s do nastpnego zadziaBania, - powrót urzdzenia do SPZ do stanu ponownej gotowo[ci zadziaBania mo|e by przeprowadzony rcznie lub samoczynnie. Elementy skBadowe ukBadu SPZ: CzBon rozruchowy, stwierdzajcy konieczno[ zadziaBania urzdzenia do SPZ oraz podajcy impuls na uruchomienie czBonu wykonawczego tego urzdzenia. Pobudzony mo|e by do dziaBania na wskutek: - zadziaBania zabezpieczenia reagujcego na powstanie zwarcia, - stwierdzenia niezamierzonego przej[cia wyBcznika w stan otwarcia, - odwzbudzenia si zabezpieczenia zwarciowego, [wiadczcego o wyBczeniu zwarcia. CzBon wykonawczy sterujcy zamkniciem wyBcznika. Rola tego czBonu to: - odmierzanie czasu przerwy,  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 64 - zapewnienie przeprowadzenia okre[lonej liczby zaBczeD zgodnie z przewidzianym programem, - spowodowanie przej[cia urzdzenia do SPZ w poBo|enie gotowo[ci do nastpnego cyklu pracy, o ile poprzedni cykl zakoDczyB si udanym zamkniciem wyBcznika, - zapobieganie wielokrotnemu zamykaniu wyBcznika na trwaBe zwarcie w przypadkach praktycznie mo|liwych uszkodzeD obwodów wewntrznych ukBadu SPZ, jak równie| w przypadku podawania z nastawni trwaBego impulsu na zamknicie wyBcznika. 4.7.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste[ przygotowany do wykonania wiczeD. 1. W jaki sposób dziaBa ukBad SPZ? 2. Jakie s rodzaje ukBadów SPZ? 3. Jakie maj zastosowanie ukBady SPZ? 4. Jakie wymagania stawiane s ukBadom SPZ? 4.7.3. wiczenia wiczenie 1 Scharakteryzuj ukBady SPZ i dobierz nastawy parametrów wybranego ukBadu SPZ. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) zapozna si z instrukcj do szkolnego modelu SPZ 2) zapozna si ze schematem ideowym szkolnego modelu SPZ zawartym i instrukcji, 3) poBczy elementy SPZ wg schematu ideowego, 4) uruchomi ukBad SPZ, 5) zbada zachowanie si ukBadu SPZ przy ró|nych stawieniach zadziaBania czBonu zwBocznego i bezzwBocznego przekaznika, 6) przeprowadzi symulacj  próby nieudanej i  udanej , 7) dokona analizy z przeprowadzonych badaD, 8) przestrzega przepisów bezpieczeDstwa obowizujcych na stanowisku pomiarowym. Wyposa|enie stanowiska pracy: - stanowisko pomiarowe, - szkolny model ukBadu SPZ, - instrukcja do wiczenia, - katalogi i poradniki ukBadów SPZ.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 65 4.7.4. Sprawdzian postpów Czy potrafisz: Tak Nie 1) scharakteryzowa dziaBanie ukBadu SPZ? 2) scharakteryzowa poszczególne rodzaje ukBadów SPZ? 3) zaproponowa ukBad SPZ do okre[lonej sieci energetycznej? 4) dobiera parametry ukBadu SPZ? 5) przedstawi zastosowanie ukBadów SPZ? 6) okre[li wymagania stawiane s ukBadom SPZ? 4.8. Samoczynne zaBczanie rezerwy SZR 4.8.1. MateriaB nauczania Zastosowanie urzdzeD do SZR Stosuje si je przy zasilaniu wa|nych odbiorów, nieznoszcych przerw w zasilaniu a ich zadaniem jest samoczynne przeBczanie odbiorów z zasilania podstawowego na zasilanie rezerwowe. PrzeBczanie to ma miejsce w przypadkach:  nadmiernego obni|enia si napicia na odbiorach,  zaniku napicia na odbiorach, spowodowanego np.:  zwarciem w sieci zasilajcej,  uszkodzeniem zródBa zasilajcego,  bBdem obsBugi powodujcym wyBczenie podstawowego zasilania. yródBem podstawowym s elementy sieci elektroenergetycznej doprowadzajce energi do odbiorów w czasie normalnych warunków pracy (linia zasilajca, transformator i inne). yródBem rezerwowym s elementy ukBadu elektroenergetycznego, który w przypadku awaryjnego wyBczenia zródBa podstawowego przejmuje na siebie funkcj zasilania odbiorów (linia zasilajca, transformator i inne). Miejsce stosowania urzdzeD do SZR:  rozdzielnie przemysBowe zasilajce wa|ne odbiory,  rozdzielnie sieci elektroenergetycznych,  wszdzie tam, gdzie wymagana jest bardzo du|a niezawodno[ zasilania odbiorników o[wietleniowych [wiatBa bezpieczeDstwa (szpitale, gmachy widowiskowe, zakBady przemysBowe i inne obiekty). Rodzaje ukBadów SZR: 1. UkBad z rezerw jawn. Rezerwa jawna przy normalnym zasilaniu nie jest obci|ona i w razie potrzeby zostaje zaBczona przez zamknicie odpowiedniego wyBcznika (wyBczników). 2. UkBad z rezerw ukryt. Rezerwa ukryta przy normalnym zasilaniu jest tylko cz[ciowo obci|ona lub mo|e by dorywczo przeci|ona, natomiast dodatkow funkcj rezerwowego zasilania peBni wtedy, gdy zasilanie podstawowe zostanie wyBczone.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 66 Rys. 50. Rodzaje ukBadów SZR [10]: a) rezerwa jawna, b)rezerwa ukryta. W ukBadzie rezerwy jawnej (rys. 50a)  wyBczniki W3, W4 w stanie normalnej pracy ukBadu s otwarte  zostaj zamknite w czasie dziaBania ukBadu do SZR, W ukBadzie rezerwy ukrytej(rys. 50b)  wyBcznik Ws w stanie normalnej pracy ukBadu jest otwarty  zostanie zamknity w czasie dziaBania ukBadu do SZR. Czas dziaBania urzdzenia do SZR jest to czas od chwili powstania stanu powodujcego rozruch urzdzenia do SZR do chwili wBczenia zródBa rezerwowego. PeBny cykl SZR ma miejsce, gdy urzdzenie do SZR zostaBo pobudzone do zadziaBania przez zanik napicia. Skrócony cykl SZR ma miejsce, gdy urzdzenie do SZR zostaBo pobudzone do zadziaBania przez otwarcie wyBcznika zródBa zasilania podstawowego. Czas przerwy przy SZR jest to czas od chwili wyBczenia zasilania podstawowego do chwili wBczenia zasilania rezerwowego. Jest on równy czasowi dziaBania urzdzenia do SZR w skróconym cyklu SZR i powinien by dobrany do warunków pracy odbiorników. W przypadku zasilania silników elektrycznych z rezerwowego zasilania czas przerwy powinien by dobrany, aby uwzgldniaB niebezpieczeDstwo zaBczenia tych silników wynikajce z istnienia w nich napicia szcztkowego powoli zanikajcego do zera przy jednoczesnym spadku czstotliwo[ci tego napicia. W zwizku z tym urzdzenia do SPZ dzieli si na:  urzdzenia do powolnego SZR o czasie przerwy na tyle dBugim, aby wystpiBo wytBumienie napicia szcztkowego, wikszym od ok. 0,4 s,  urzdzenia do szybkiego SZR o czasie przerwy na tyle krótkim, aby wektory napi sieciowego i szcztkowego byBy jeszcze z sob w fazie. Czas ten powinien by krótszy ni| ok. 0,25 s. Wymagania stawiane urzdzeniom do SZR  wysoki stopieD niezawodno[ci ich dziaBania,  dziaBanie urzdzeD do SZR powinno nastpowa w przypadku awaryjnego zaniku napicia na szynach zbiorczych rezerwowanych,  dziaBanie urzdzenia do SZR powinno by jednokrotne,  napicie zródBa rezerwowego zasilania powinno by dostateczne do zapewnienia samorozruchu silników po SZR (zapewnia samorozruch silników z mo|liwie maBym udarem prdu),  ukBad SZR powinien by dopasowany do ukBadu zabezpieczeD urzdzeD zasilajcych i odbiorczych dla zapewnienia prawidBowej wspóBpracy.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 67 Elementy skBadowe ukBadu do SZR i ich wspóBpraca czBon rozruchowy ukBadu SZR, którego zadaniem jest:  stwierdzenie zaniku napicia na szynach zbiorczych rezerwowanych,  kontrolowanie czasu trwania zaniku napicia na szynach zbiorczych rezerwowanych,  kontrolowanie obecno[ci napicia na zródle rezerwowym. czBon wykonawczy  zadaniem jest podanie impulsu na zamknicie wyBcznika zródBa rezerwowego realizowanym poprzez:  zapewnienie jednokrotno[ci dziaBania ukBadu do SZR,  pomiar czasu przerwy,  blokowanie ukBadu SZR w przypadku przecigajcego si zaniku lub zani|enia napicia na zródle rezerwowym,  kontrolowanie zgodno[ci faz napicia zasilania rezerwowego z napiciem resztkowym (przy szybkim SZR),  przy[pieszenie dziaBania zabezpieczenia sterujcego wyBcznikiem zaBczajcym napicia rezerwowe na szyny zbiorcze rezerwowane. a) b) Rys. 51. UkBad urzdzenia do SZR, zastosowanego do rezerwy jawnej [8]: a) schemat ideowy ukBadu urzdzenia do Wp  wyBcznik zasilania podstawowego, SZR, zastosowanego do rezerwy jawnej Wr  wyBcznik zasilania rezerwowego, b) schemat sterowania ukBadu urzdzenia do RUP, RUr  przekazniki napiciowe, SZR, zastosowanego do rezerwy jawnej: Rt1 Rt2  przekazniki czasowe, OWp  impuls na otwarcie wyBcznikaWp, ZWr  impuls na zamknicie wyBcznika Wr Wp, Wr  zestyki nale|ce do wyBczników Wp, Wr, W  wyBcznik do wyBczenia ukBadu SZR. DziaBanie ukBadu urzdzenia do SZR, zastosowanego do rezerwy jawnej: W przypadku zaniku napicia zasilania podstawowego zamyka si zestyk rozwierny odwzbudzonego przekaznika napiciowego RUp, wskutek czego zostaje pobudzony przekaznik zwBoczny Rt1 i je|eli w zasilaniu rezerwowym jest napicie, zostaje wysBany impuls na otwarcie wyBcznika Wp zasilania podstawowego. Zestyk rozwierny przekaznika czasowego Rt2, który si odwzbudza w chwili otwarcia wyBcznika Wp, zamyka obwód sterujcy zamkniciem wyBcznika Wr zródBa zasilania rezerwowego, przy czym zapewnia jednokrotno[ dziaBania ukBadu SZR, jak równie| zapobiega przeprowadzeniu SZR w przypadku przecigajcego si obni|enia napicia na zasilaniu rezerwowym.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 68 Dobór parametrów nastawczych ukBadu SZR Element kontrolujcy zanik napicia na szynach zbiorczych rezerwowanych Napicie rozruchowe Ur przekazników podnapiciowych powinno by mniejsze od napicia Us, jakie wytworzy si na szynach zbiorczych rezerwowanych po wyBczeniu zwarcia na odpBywie z tych szyn zbiorczych przez odpowiednie zabezpieczenie Us Ur < (25) kb Å" kp gdzie: kb  wspóBczynnik bezpieczeDstwa (przyjmuje w granicach 1,1 ÷ 1,3), kp  wspóBczynnik powrotu przekazników podnapiciowych. Warto[ napicia rozruchowego Ur wynosi przecitnie 25 ÷ 50% napicia znamionowego. Element kontrolujcy czas trwania zaniku napicia na szynach zbiorczych rezerwowanych ZwBoka czasowa t1 przekaznika zwBocznego czBonu rozruchowego powinna by dBu|sza o czas stopniowania ”t od czasu wyBczania zwar tz na odpBywach z szyn. Czas t1 wynosi przecitnie 0,5 ÷ 1,5 s. Element kontrolujcy obecno[ napicia na zródle rezerwowym Przekazniki napiciowe tego czBonu powinny dopuszcza zadziaBanie urzdzenia do SZR jedynie w przypadku, gdy napicie zródBa rezerwowego ma warto[ dostateczn do podtrzymania w pracy silników, które byBy pozbawione napicia w czasie przerwy beznapiciowej w trakcie dziaBania urzdzenia do SZR Ur e" kbÅ"(Ukr + ”U) (26) gdzie: Ukr  napicie krytyczne, poni|ej którego silniki nie dziaBaj (tzw. napicie utyku silnika), ”U  spadek napicia midzy silnikami i stacj rozdzielcz, spowodowany prdami wystpujcymi w czasie samorozruchu silników, kb  wspóBczynnik bezpieczeDstwa, który si przyjmuje w granicach 1,05 ÷ 1,1. Przekazniki te nastawia si na warto[ci napicia w granicach 80 ÷ 90% napicia znamionowego. Element zapewniajcy jednokrotno[ dziaBania ukBadu SZR W przypadku stosowania w tym elemencie przekaznika zwBocznego z opóznionym powrotem, czas powrotu t2 tego przekaznika wyznacza si z warunku: t2 = twr + ”t (27) gdzie: twr  czas zaBczania wyBcznika zródBa rezerwowego, ”t  czas rezerwowy, który si przyjmuje równy 0,3 ÷ 0,5 s. Element mierzcy czas przerwy Je|eli czBon rozruchowy nie mo|e zapobiec niebezpieczeDstwu wBczenia napicia na opozycj faz (napicia rezerwy i napicia indukowanego przez silniki bdce jeszcze w ruchu), rol t powinien speBni element mierzcy czas przerwy. Czas przerwy powinien by wtedy nie mniejszy ni| ok. 0,4 s. Czas ten powinien by jednak mo|liwie krótki ze wzgldu na samorozruch silników. Element blokujcy ukBad SZR w przypadku przecigajcego si zaniku lub zani|enia napicia w zasilaniu rezerwowym Czas ten wyznacza si na podstawie pomiarów podczas eksploatacji. Warto[ jego w przypadku potrzeb wBasnych elektrowni nie powinna przekracza ok. 4 s.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 69 4.8.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste[ przygotowany do wykonania wiczeD. 1. Jakie jest zastosowanie ukBadów SZR? 2. Jaka jest zasada dziaBania ukBadów SZR? 3. Z jakich elementów nastawczych skBadaj si ukBady SZR? 4. Jakie s metody nastawiania parametrów ukBadu SZR? 4.8.3. wiczenia wiczenie 1 Scharakteryzuj ukBad SZR i dobierz nastawy parametrów wybranego ukBadu SZR. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) zapozna si ze schematem ideowym sieci energetycznej, 2) okre[li parametry sieci, 3) dobra ukBad SZR, 4) dobra parametry ukBadu SZR, 5) dokona analizy z przeprowadzonego wiczenia. Wyposa|enie stanowiska pracy: - dokumentacja sieci z ukBadem SZR, - katalogi i poradniki ukBadów SZR, - oBówek, liniaB, inne przybory kre[larskie. 4.8.4. Sprawdzian postpów Czy potrafisz: Tak Nie 1) scharakteryzowa dziaBanie ukBadu SZR? 2) okre[li funkcj poszczególnych elementów nastawczych wchodzcych w skBad ukBadów SZR? 3) zaproponowa ukBad SZR do okre[lonej sieci energetycznej? 4) dobra parametry ukBadu SZR?  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 70 4.9. Samoczynne czstotliwo[ciowe odci|anie SCO 4.9.1. MateriaB nauczania W ukBadach elektroenergetycznych czasami wystpuje zmniejszanie si czstotliwo[ci spowodowane deficytem mocy czynnej. Przyczyn tego zjawiska jest:  wypadnicie z pracy jednego lub wikszej liczby jednostek prdotwórczych du|ej mocy,  rozdzielenie ukBadu elektroenergetycznego na cz[ci, w których moc wytwarzana nie jest równa mocy odbieranej. Zjawisko to stanowi zagro|enie dla wielu elementów ukBadu elektroenergetycznego i mo|e spowodowa wypadnicie elektrowni z pracy równolegBej. PogBbiajcy si deficyt mocy czynnej mo|e przybra charakter lawinowy, co prowadzi do caBkowitego unieruchomienia elektrowni. Jest to zjawisko szkodliwe równie| dla wielu zakBadów przemysBowych, a zwBaszcza tych, w których procesy produkcyjne s oparte na pracy spr|arek. W przypadku maBego deficytu mocy czynnej w ukBadzie elektroenergetycznym, zmniejszenie czstotliwo[ci nastpuje powoli. W tym przypadku istnieje mo|liwo[ zapobie|enia niebezpieczeDstwu powa|nych zakBóceD poprzez wprowadzenie do ruchu rezerwowych jednostek wytwórczych lub te| wyBczenie z pracy mniej wa|nych odbiorów. Na ogóB wystarcza tu interwencja dyspozytora mocy. Przy spadku czstotliwo[ci do warto[ci ok. 49,5 Hz dalszy spadek mo|na powstrzyma przez samoczynne wBczenie do pracy mocy rezerwowej, np. mocy elektrowni wodnych szczytowych. Je[li rezerwa mocy jest niewystarczajca, dalszemu obni|eniu si czstotliwo[ci poni|ej dopuszczalnego poziomu mo|e zapobiec samoczynne czstotliwo[ciowe odci|enie SCO. DziaBanie urzdzeD do SCO opiera si na reakcji na:  bezwzgldn warto[ czstotliwo[ci,  szybko[ zmian czstotliwo[ci (poniewa| szybko[ zmiany czstotliwo[ci nie jest jednoznacznym kryterium warto[ci deficytu mocy czynnej, urzdzeD tych w systemie elektroenergetycznym powszechnie nie stosuje si). DziaBanie SCO obejmuje cztery stopnie czstotliwo[ci w zakresie od ok. 48,5 ÷ 49 Hz do ok. 46 ÷ 46,5 Hz. Umo|liwia ono wyBczenie odbiorców o Bcznej mocy ok. 30% mocy dyspozycyjnej podzielonej na poszczególne stopnie:  I stopieD  gdy czstotliwo[ zmniejszy si poni|ej 48,8 Hz  zostaje odci|one ok. 10% mocy,  II stopieD  przy czstotliwo[ci poni|ej 48 Hz  ok. 8%,  III stopieD  przy czstotliwo[ci 47,3 Hz  ok. 7%,  IV stopieD  przy czstotliwo[ci poni|ej 46,5 Hz  ok. 5% mocy dyspozycyjnej. Dalsze zmniejszenie si czstotliwo[ci wymaga odBczenia od systemu wszystkich elektrowni cieplnych, aby zapobiec ich unieruchomieniu do chwili, gdy system zostanie doprowadzony do stanu normalnego w wyniku dziaBalno[ci interwencyjnej dyspozytora mocy. Aby zwikszy efektywno[ SCO, podczas wyBczania odbiorców stosuje si tzw. rozdzielenie czasowe. Cz[ odbiorców jest wyBczana szybko, ze zwBok ok. 5 s, natomiast inni ze zwBok ok. 20 s.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 71 Je|eli zmniejszenie si czstotliwo[ci w systemie elektroenergetycznym zostaBo spowodowane chwilowym deficytem mocy, wtedy po likwidacji tego deficytu mocy czstotliwo[ do[ szybko wzrasta. W takich przypadkach urzdzenia do SCO uzupeBnia si urzdzeniami do SPZ. Wymagania stawiane urzdzeniom do SCO  Przy czstotliwo[ci 48,5 ÷ 49 Hz i mniejszych zadziaBanie urzdzeD do SCO powinno nastpowa dopiero po wyczerpaniu si rezerwowych mocy znajdujcych generatorach elektrowni.  Warto[ mocy pobieranej przewidzianej do wyBczania w planie SCO, powinna by oparta na obliczeniach oraz znajomo[ci charakterystyk mocowo-czstotliwo[ciowych systemu elektroenergetycznego lub jego cz[ci.  Minimalny zakres mocy czynnej wyBczanej nie powinien by mniejszy od najwikszego spodziewanego deficytu mocy, który przyjmuje si równy mocy dyspozycyjnej najwikszej elektrowni pracujcej w tym systemie. Dotyczy to przypadku, gdy system elektroenergetyczny w warunkach normalnej pracy nie pobiera z zewntrz (z innych systemów) mocy czynnej.  Minimalny zakres mocy wyBczanych nie powinien by mniejszy od najwikszej mocy importowanej z zewntrz, a zarazem nie mniejszy od najwikszej mocy dyspozycyjnej najwikszej elektrowni pracujcej wewntrz tego systemu elektroenergetycznego. Dotyczy to przypadku, gdy system elektroenergetyczny w warunkach normalnej pracy pobiera z zewntrz (importuje z innych systemów) moc czynn.  Urzdzenia SCO powinny wyBcza przede wszystkim odbiory mniej wa|ne. Nie nale|y natomiast instalowa urzdzeD do SCO na odbiorach wa|nych, dla których nawet krótkotrwaBa przerwa w dostawie energii elektrycznej byBaby powa|nym zakBóceniem. UkBady przekaznikowe urzdzeD do SCO Zasadniczymi elementami ukBadów SCO s przekazniki podczstotliwo[ciowe nastawiane na okre[lon czstotliwo[ rozruchow. Zmniejszenie si czstotliwo[ci poni|ej progu rozruchu przekaznika powoduje zadziaBanie i otwarcie wyBcznika w sieci zasilajcej danego odbiorc. SCO mo|e wspóBpracowa z SPZ, dziki czemu skraca si czas przerwy w zasilaniu odbiorców. Na rysunku 52 przedstawiono ukBad SCO przeznaczony do jednego stopnia SCO. UkBad posiada przeBcznik blokujcy P do wyBczenia z pracy tego ukBadu w lampk sygnalizacyjn Hs, która ga[nie dopiero po zwikszeniu si czstotliwo[ci do poziomu czstotliwo[ci powrotnej przekaznika czstotliwo[ciowego Rf. Urzdzenia wielostopniowe SCO posiadaj liczb przekazników czstotliwo[ciowych równ liczbie stopni SCO.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 72 a) b) Rys. 52. Schemat ukBadu automatyki jednostopniowego SCO z przeBcznikiem blokujcym i z lampk sygnalizacyjn [10]: Rf  przekaznik czstotliwo[ciowy, P  przeBcznik blokujcy, Rp1, Rp2  przekazniki pomocnicze, Hs  lampka sygnalizacyjna. 4.9.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste[ przygotowany do wykonania wiczeD. 1. Jakie jest zastosowanie ukBadów SCO? 2. Jaka jest zasada dziaBania ukBadów SCO? 3. Z jakich elementów skBadaj si ukBady SCO? 4. Jakie wymagania stawiane s ukBadom SCO? 4.9.3. wiczenia wiczenie 1 Scharakteryzuj dziaBanie ukBadu SCO. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) zapozna si ze schematem ideowym sieci elektroenergetycznej, 2) okre[li parametry sieci, 3) dobra ukBad SCO z katalogu, 4) dobra parametry ukBadu SCO, 5) dokona analizy z przeprowadzonego wiczenia. Wyposa|enie stanowiska pracy: - dokumentacja sieci z ukBadem SCO, - katalogi i poradniki ukBadów SCO, - oBówek, liniaB, inne przybory kre[larskie.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 73 4.9.4. Sprawdzian postpów Czy potrafisz: Tak Nie 1) scharakteryzowa dziaBanie ukBadu SCO? 2) zaproponowa ukBad SCO do okre[lonej sieci energetycznej? 5) jakie wymagania stawiane s ukBadom SCO? 6) okre[li funkcj poszczególnych elementów SCO? 7) zaproponowa ukBad SZR do okre[lonej sieci energetycznej? 8) dobra parametry ukBadu SZR?  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 74 5. SPRAWDZIAN OSIGNI INSTRUKCJA DLA UCZNIA 1. Przeczytaj uwa|nie instrukcj  masz na to 5 minut. Je|eli s wtpliwo[ci, zapytaj nauczyciela. 2. Zapoznaj si z zestawem zadaD testowych. 3. Na rozwizanie zadaD masz 20 minut. 4. Pracuj samodzielnie, w trakcie rozwizywania zadaD nie mo|esz korzysta z |adnych pomocy. 5. Zaznacz poprawn odpowiedz, zaczerniajc wBa[ciwe pole w karcie odpowiedzi. 6. W przypadku pomyBki wez zB odpowiedz w kóBko i zaznacz wBa[ciw. 7. W ka|dym zadaniu jest tylko jedna poprawna odpowiedz. 8. Po zakoDczeniu testu podnie[ rk i zaczekaj, a| nauczyciel odbierze od Ciebie prac. ZESTAW ZADAC TESTOWYCH 1. Cech charakterystyczn przekazników stosowanych w automatyce zabezpieczeniowej jest: a) mo|liwo[ Bczenia du|ych prdów, b) niezawodno[ dziaBania, c) zaBczanie prdem staBym, d) zale|no[ dziaBania od poziomu napicia zasilajcego. 2. Skutkiem wystpienia zwarcia w systemie elektroenergetycznym jest: a) asymetria obci|enia, b) przeci|enie prdowe, c) przegrzanie elementów, d) obni|enie trwaBo[ci elementów. 3. Podstawowym zadaniem przekazników prdowych stosowanych w automatyce zabezpieczeniowej jest: a) separacja galwaniczna urzdzeD pomiarowych, b) uzyskanie zwBoki czasowej w zaBczaniu ukBadu, c) zmiana kierunku przepBywu prdu w ukBadzie, d) zabezpieczanie ukBadu przed nadmiernym prdem. 4. Na poni|szym rysunku przedstawiono symbol przekaznika: a) nadmiarowo-prdowego, b) nadmiarowo-prdowego zwBocznego, c) nadmiarowo-prdowego na du|e warto[ci prdu, d) nadmiarowo-prdowego z zabezpieczeniem czasowym. 5. Zadaniem przekBadnika prdowego jest: a) obni|enie nat|enia prdu po stronie wtórnej przekBadnika, b) zabezpieczenie sieci przed zakBóceniami, c) podniesienie napicia po stronie wtórnej przekBadnika,  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 75 d) pomiar prdu w sieciach elektroenergetycznych. 6. Zabezpieczeniem transformatorów du|ych mocy od zwar wewntrznych jest zabezpieczeniem: a) nadprdowe bezzwBoczne, b) nadprdowe zwBoczne zerowe, c) nadprdowe trójfazowe zwBoczne, d) nadprdowe z blokad kierunkow. 7. Samoczynne zaBczenie rezerwy szczególne zastosowanie znajduje w ukBadach, które: a) s szczególnie nara|one na przepicia, b) s szczególnie wra|liwe na wahania napicia, c) wymagaj zabezpieczenia przed zwarciem, d) wymagaj cigBej dostawy energii elektrycznej. 8. GBównym zadaniem ukBadu SPZ jest: a) powtórne zaBczenie napicia w przypadku wyBczenia awaryjnego, b) rozBczenie ukBadu wywoBane zanikiem napicia zasilajcego ukBad, c) zabezpieczanie silnika przed zwarciem, d) zabezpieczenie linii energetycznej przed przeci|eniem. 9. Samoczynne czstotliwo[ciowe odci|enie reaguje wyBcznie na: a) szybko[ zmian czstotliwo[ci, b) nadmierny spadek czstotliwo[ci, c) nadmierny wzrost czstotliwo[ci, d) wahania czstotliwo[ci. 10. Jednym z zabezpieczeD stosowanych do silników jest zabezpieczenie: a) fazowe, b) nadprdowe z blokad kierunkow, c) nadprdowe bezzwBoczne, d) ró|nicowe.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 76 KARTA ODPOWIEDZI Imi i nazwisko & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & Badanie ukBadów automatyki zabezpieczeniowej Zaznacz poprawn odpowiedz. Odpowiedz Nr zadania Punktacja A B C D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Razem:  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 77 Test praktyczny INSTRUKCJA DLA UCZNIA 1. Przystpujesz do rozwizania testu praktycznego z automatyki zabezpieczeniowej. 2. Rozwizanie zadania polega na dobraniu zabezpieczeD przewidzianych w zadaniu, narysowaniu schematu poBczeD ukBadu z uwzgldnieniem zabezpieczeD, a nastpnie poBczeniu i uruchomieniu ukBadu. 3. Schematy mo|esz narysowa korzystajc z przyborów kre[larskich lub komputera. 4. Po narysowaniu schematów poBczeD zgBo[ ten fakt nauczycielowi. 5. Kolejno[ rozwizania zadania jest ustalona w poleceniach. 6. W trakcie rozwizywania zadaD nie mo|esz korzysta z |adnych pomocy. 7. Na rozwizanie zadania praktycznego masz Bcznie 90 minut. 8. Przeliczenie punktów na ocen szkoln przedstawi nauczyciel po zakoDczeniu testu.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 78 Opis dziaBania ukBadu: Dany jest ukBad zasilajcy trójfazowy silnik indukcyjny o danych znamionowych: P = 4 kW, U = 380 V, n = 1430 obr/min, cosÕ = 0,845, Ir/IN = 6,5, · = 0,8. Rozruch silnika lekki, prd zwarciowy 3 kA. Zabezpiecz silnik przed zwarciem midzyfazowym i przeci|eniem. Narysuj schematy poBczeD, a nastpnie poBcz ukBad i uruchom go. Arkusz odpowiedzi: Dobór zabezpieczeD: Schemat poBczeD:  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 79 6. LITERATURA 1. Gry|ewski Z., Prace kontrolno-pomiarowe przy urzdzeniach elektroenergetycznych o napieciu do 1kV, COSiW SEP, Warszawa 2003 2. Kotlarski W., Aparaty i urzdzenia elektryczne, WSiP, Warszawa 2002 3. Kotlarski W., Grad J. Aparaty i urzdzenia elektryczne, WSiP, Warszawa 2002 4. Kupras K. red., Wytyczne: Pomiary w elektroenergetyce, COSiW SEP, Warszawa 2005 5. Laskowski J., Poradnik elektroenergetyka przemysBowego, COSiW, Warszawa 2005 6. Orlik W., Egzamin klasyfikacyjny Elektryka w pytaniach i odpowiedziach, KaBe, Krosno 1999 7. Polska Norma PN-92/E-01200/02 Symbole stosowane w schematach. Elementy symboli, symbole rozró|niajce i inne sposoby ogólnego zastosowania 8. Polska Norma PN-92/E-01200/07 Symbole stosowane w schematach. Aparatura Bczeniowa, sterownicza i zabezpieczeniowa 9. Polska Norma PN-92/E-01242 Oznaczenia identyfikacyjne zacisków urzdzeD i zakoDczeD przewodów oraz ogólne zasady systemu alfanumerycznego 10. Praca zbiorowa, Poradnik in|yniera elektryka, WNT, Warszawa 1975 11. Winkler W., Wiszniewski A., Automatyka zabezpieczeniowa w systemach elektroenergetycznych, WNT, Warszawa 2004  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 80

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
15 Wykonywanie obsługi i konserwacji układów automatyki
14 Stosowanie układów automatyki i sterowaniaid557
37 Montowanie i testowanie połączeń układów automatyki
3 Projektowanie układów automatyki (schematy blokowe, charakterystyki)
Ćw nr 6 Badanie przetworników prądowych stosowanych e elektroenergetycznej automatyce zabezpieczeni
Automatyka zabezpieczeniowa restytucyjna i prewencyjna
Automatyka zabezpieczeniowa w sieci z rozproszonymi źródłami energii
ćw 6a Badanie przetworników prądowych stosowanych w elektroenergetycznej automatyce zabezpieczeniow
Wykład 1 Wprowadzenie do układów automatycznego sterowania
6 Stabilność układów automatyki
03 Opis układów automatyki za pomocą schematów strukturalny
Elektroenergetyczna Automatyka Zabezpieczeniowa
Badanie zabezpieczeń i automatyki zespołów KCGG
09 Synteza układów liniowych sterowania automatycznego

więcej podobnych podstron