Некоммерческое акционерное общество
АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ РЕЛЕ И СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Методические указания к выполнению лабораторных работ
для студентов специальности 5В071800 – Электроэнергетика

Алматы 2014

СОСТАВИТЕЛЬ: С.А. Бугубаев, К.М. Асанова. Микропроцессорное реле и современные системы защиты электрических сетей высокого напряжения. Методические указания к выполнению лабораторных работ для специальности 5В071800 - Электроэнергетика. – Алматы: АУЭС, 2013. – 21 с.

Методические указания соответствуют курсу «Микропроцессорное реле и современные системы защиты электрических сетей высокого напряжения», включают задание на выполнение лабораторных работ, исходные данные, указания и перечень рекомендуемой литературы.

Ил. 3 , табл. 8, библиогр. - 2 назв.

Рецензент: старший преподаватель Б.К. Курпенов

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи» на 2013 год.

©  НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2014 г.

Содержание

Введение

1 Лабораторная работа №1. Проверка изоляции шкафа ШДЭ2801, ШДЭ2801

2 Лабораторная работа №2. Наладка реле сопротивления шкафа ШДЭ2801, ШДЭ2802 

3 Лабораторная работа №3. Проверка координатных вершин (особых точек) характеристик срабатывания РС I, II и III ступеней, построение характеристик срабатывания ступеней РС Zср=f(φ) шкафа ШДЭ2801, ШДЭ2802

Приложение А

Список литературы

Устройства релейной защиты и автоматики выполняют свои функции по требованиям, которыми являются короткие замыкания или иные нарушения нормального режима работы защищаемого энергетического оборудования. Отказ функционирования устройства защиты приводит к весьма серьезным повреждениям оборудования и значительному нарушению работы потребителей. Однако отказ функционирования может происходить только при одновременном существовании отказа устройства и необходимости требования к функционированию. Отказ функционирования может быть предотвращен, если между отказом и необходимостью функционирования будет проведена профилактическая проверка, которая может выявить и устранить неисправность.

Одной из задач технического обслуживания устройств релейной защиты и автоматики и является своевременное выявление и устранение отказавшего устройства. Разработанная система профилактического обслуживания устройств релейной защиты и автоматики позволяет своевременно восстановить или заменить изношенные элементы, выявить внезапные отказы.

В результате освоения данных лабораторных работ студенты приобретают навыки по проверке шкафов релейной защиты ШДЭ2801, ШДЭ2802. Описание шкафов ШДЭ2801, ШДЭ2802 приведено в Приложении А.

1 Лабораторная работа № 1. Проверка изоляции шкафа ШДЭ2801, ШДЭ2802

 

Цель работы: целью настоящей работы является проведение проверки изоляции шкафа релейной защиты для своевременного выявления возможных повреждений.

 

1.1   Задание на подготовительную работу

 

Ознакомиться с описанием шкафов ШДЭ2801 и ШДЭ2802.

Ознакомиться с требованиями, предъявляемыми к изоляции электрооборудования, в частности к изоляции шкафов релейной защиты.

 

1.2 Порядок проведения работы

 

1.2.1 Задание №1 - Проверка сопротивления изоляции шкафа.

Выполнять в следующей последовательности:

- снять напряжение со всех источников, связанных со шкафом, а подходящие концы отсоединить;

- вынуть из шкафа (кассет) блоки и соединить между собой зажимы Х100-Х106;

- собрать группы цепей согласно таблице 1.1;

- отсоединить провода «земля» внизу панели;

- переключатели, расположенные на плите и двери установить в положение «в работе», а крышки испытательных блоков вставить;

- замерить сопротивление изоляции цепей указанных в таблице 1.1 между собой и относительно корпуса мегомметром;

- соединить провод «земля» на клемму А1-ХТ8:6;

- вставить блоки в шкаф и повторить пункт 6, кроме группы 9, из таблицы 1.1. Сопротивление изоляции цепей шкафа должно быть не менее 5МОм при температуре воздуха 20±50С и относительной влажности до 80%.

 

1.2.2 Задание №2 – Проверка электрической прочности изоляции шкафа.

Проверить электрическую прочность изоляции шкафа между группами 1,2,3,4,5,6,7 таблицы 1.1 и корпусом испытательным напряжением 1000В переменного тока частоты 50 Гц в течение 1 мин.

Проверить сопротивления изоляции и электрической прочности токовых цепей между собой:

- снять перемычки между зажимами Х18, Х19, Х20 и между зажимами группы 2 таблицы 1.1;

- собрать группы для цепей тока согласно таблице 1.2;

- измерить сопротивления изоляции цепей групп 10,11,12 между собой мегомметром 1000В, Rизол.≥ 5 МОм;

- испытать электрическую прочность изоляции цепей групп 10,11,12 таблицы 1.2 между собой переменным напряжением 1000В частотой 50 Гц в течение 1 мин;

- убрать перемычки, установленные для испытаний, восстановить схему шкафа в соответствии с заданным и присоединить провод «земля» к выводу Х3.

 

Таблица 1.1

Группа

Цепи

Соединить зажимы

Напряжение

мегомметра

1

2

3

4

1

переменного напряжения

Х-31-Х33-Х35-Х39-Х41-Х43

1000В

2

переменного тока

Х2-Х4-Х5-Х6-Х9-Х12-Х17-Х21

1000В

3

постоянного тока

Х60-Х71-Х88-Х99

1000В

4

отключения

Х113-Х114-Х116-Х117

1000В

5

выходные

Х110-Х111-Х119-Х130-Х131-Х133 Х135-Х142

1000В

6

сигнализации

Х151-Х154-Х156-Х158-Х160-Х161 Х163

1000В

7

УРОВ

Х190-Х191-Х192

1000В

8

регистратора

Х165-Х188

500В

9

питания до 24В

А1-ХТ2:4,6;А1-ХТ4:1,2,4,5,6

500В

 

Таблица 1.2

группы

зажимы

цепи

10

Х4-Х9-Х18

тока фазы А

11

Х5-Х12-Х19

тока фазы В

12

Х6-Х17-Х20

тока фазы С

 

1.3 Оформление результатов работы

 

Результаты задания №1 и №2 заносятся в таблицы 1.3 и 1.4.

 

Таблица 1.3

Группа

Цепи

Соединить зажимы

Сопротив-

ление

изоляции,

МОм

1

2

3

4

1

Переменного

напряжения

Х31-Х33-Х35-Х37-Х39-Х41-Х43

 

2

Переменного

тока

Х2¸Х4-Х5-Х6-Х9-Х12-Х17-Х21

 

3

Постоянного

тока

Х60-Х71-Х88¸Х99

 

4

Отключения

Х113-Х114-Х116-Х117

 

5

Выходные

Х110-Х111-Х119¸Х130-Х131-Х133-Х135¸Х142

 

6

Сигнализации

Х151-Х154-Х156-Х158-Х160-Х161-Х163

 

7

УРОВ

Х190-Х191-Х192

 

8

Регистратора

Х165¸Х188

 

9

Питания

до 24В

А1-ХТ2:4,6

А1-ХТ4:1,2,4,5,6

А2-ХТ8:2,4,6,7,8

А3-ХТ8:3,8

 

Таблица 1.4

Группа

Зажимы

Цепи

Сопротивление

изоляции, МОм

10

Х4-Х9-Х18

Тока фазы А

 

11

Х5-Х12-Х19

Тока фазы В

 

12

Х6-Х17-Х20

тока фазы С

 

 

Контрольные вопросы

1. Способы испытания электрической прочности изоляции.

2. Методики проверки сопротивления изоляции.

3. Сколько особых точек на характеристике 1-ой ступени ДЗ основного комплекта ШДЭ-2801?

4. Сколько особых точек на характеристике 1-ой ступени ДЗ резервного комплекта ШДЭ-2801?

5 Угол максимальной чувствительности 1-ой ступени ДЗ резервного комплекта ШДЭ-2801

6. Координаты особых точек на характеристике 1-ой ступени ДЗ основного комплекта ШДЭ-2802

7. Сколько ступеней имеет защита нулевой последовательности основного комплекта ШДЭ-2802?

8. Имеется ли токовая отсечка в ШДЭ-2802?

9. Какие значения ZУСТАВ.МИН можно выставить в 1-ой ступени ДЗ основного комплекта в ШДЭ-2802, выполненного на номинальный вторичный ток 5А?

10. Какие значения ZУСТАВ.МИН можно выставить в 3-ей ступени ДЗ основного комплекта в ШДЭ-2802, выполненного на номинальный вторичный ток 1А?

11. Характеристика какого реле сопротивления приведена на рисунке?

 

 

а)

б)

в)

г)

12. Назначение и принцип действия дистанционной защиты.

13. Характеристики выдержки времени дистанционных защит.

14. Элементы и упрощенная схема дистанционных защит.

15. Характеристики срабатывания реле сопротивления.

2 Лабораторная работа № 2. Наладка реле сопротивления шкафа ШДЭ2801, ШДЭ2802

Цель работы: приобретение навыков по наладке реле сопротивления шкафа релейной защиты.

2.1 Задание на подготовительную работу

 

-  Ознакомится с методикой настройки РС.

- Рассчитать необходимые параметры для настройки РС.

 

2.2 Порядок проведения работы

 

2.2.1 Задание №1 – Проверка действительных значений минимального сопротивления срабатывания реле Zуст.min.

Выставить расчетное значение Zуст.min (блоки Д103 и Д104).

Включить все витки трансформатора напряжения N=100%, а резисторы плавной регулировки установить в левое положение до упора (блок Д102).

Подать ток Iав(Iвс;Iса) и напряжение Uав(Uвс,Uса) соответственно, от установки У5053 или РЕТОМ 51. Установить угол максимальной чувствительности φМЧ=750. Сопротивление срабатывания подсчитывается по формуле:

 

.                                                         (2.1)

 

Срабатывание РС определяется по индикаторным светодиодам, расположенным на лицевых панелях блоков С101.

Токи необходимо подавать для КI=1 – 5(1)А, КI=0,5 – 10(2)А, КI=0,25 – 20(4)А.

Токи 10(2)А и 20(4)А подаются кратковременно.

Определяются Zуст.мin для I, II и III ступеней РСав, РСвс и РСса.

Zуст.min не должно отличаться от уставки по техническим данным (см. таблицу 2.1) более чем на 10%. Проверкой Zуст.min косвенно проверяется исправность и точность изготовления датчиков тока и напряжения.

 

2.2.2 Задание №2 – Выставление заданных уставок.

Выставить минимальные сопротивления Zmin и проценты включенных витков трансформаторов напряжения N% согласно выбранным для каждой ступени. Для выставления точных уставок подать ток Iав(Iвс;Iса) и напряжение Uав(Uвс,Uса) соответствующие величине заданного сопротивления Zуст.втор от установки У5053 или РЕТОМ 51. Угол между током и напряжением должен быть 750. Уставки точно подстраиваются потенциометрами плавной регулировки на передней плате блока Д102, с контролем срабатывания ступеней РС по загоранию соответствующих светодиодов на лицевой поверхности РС.

 

2.3 Оформление результатов работы

 

Отчет должен содержать расчеты параметров РС, а также результаты замера действительных значений минимального сопротивления срабатывания реле Zуст.min.

 

2.4 Методические указания

 

Расчет вторичных уставок Zср.втор, минимального сопротивления Zmin, и процентов включенных витков трансформаторов напряжения в блоке Д102 N%.

По заданному первичному Zср. определяется вторичная уставка по формуле:

 

,                              (2.2)

 

где Zср.перв - первичное сопротивление срабатывания защиты, задается      преподавателем;

nТТ, nТН - коэффициенты трансформации измерительных трансформаторов тока и напряжения, их значения задаются преподавателем.

Значения Zуст.min для номинального тока 5(1) А выбираются по таблице 2.1.

Условия выбора Zуст.min следующие:

если Zуст.втор>1(5) Ом/ф то выставляется КI=1 и следовательно Zуст.min=1(5) Ом/ф;

если 0,5(2,5)<Zуст.втор<1(5) то выставляется КI=0,5 и следовательно Zуст.min=0,5(2,5)Ом/ф;

при Zуст.втор<0,5(2,5) то КI=0,25 и Zуст.min=0,25(1,25)Ом/ф.

Минимальные уставки РС выставляются группой переключателей SB1 и SB2 с надписью «КI», установленных для I ступени в блоке Д103, для II и III ступеней в блоке Д104. При выступающих переключателях SB1 и SB2 КI=1,2 при утопленном SB2 и выступающем SB1 КI=0,5; при утопленных SB1 и SB2 КI=0,25. Соответственно по таблице 2.1 определяются уставки Zmin для I, II ступени. Zуст.min для III ступени определяется по таблице 2.1 в зависимости от выбранного КI для II ступени, так как переключатели SB1 и SB2 для II и III ступеней общие.

 

Таблица 2.1

КI

Zуст.minом/ф

 

Iступ.

IIступ.

IIIступ.

1

1(5)

1(5)

2(10)

0,5

0,5(2,5)

0,5(2,5)

1(5)

0,25

0,25(1,25)

0,25(1,25)

0,5(2,5)

 

Количество включенных витков трансформатора напряжения в блоке D102 определяется по формуле:

а) для I-й ступени

;                                   (2.3)

б) для II-й ступени

;                                   (2.4)

в) для III-й ступени

 

.                            (2.5)

 

Полученную величину в % (ближайшую большую) выставляют перемычками (штекерами) на передней плате блока Д102 для каждой ступени и для каждого реле РСав, РСвс, РСса.

 

Контрольные вопросы

1. Каким образом устраняется влияние «мертвой» зоны по напряжению?

2. Назначение I, II и III ступени ДЗ.

3. Особенности характеристик срабатывания I, II и III ступени ДЗ.

4. Причины, искажающие работу дистанционных органов.

5. Функции и типы пусковых реле дистанционных защит и требования к ним.

6. Токовые пусковые органы дистанционных защит.

7. Пусковые реле сопротивления.

8. Назначение блокировки при качаниях.

9. Условия согласования ступеней дистанционных защит.

10. Сколько ступеней имеет защита нулевой последовательности резервного комплекта ШДЭ-2802?

 

 

3 Лабораторная работа № 3. Проверка координатных вершин (особых точек) характеристик срабатывания РС I, II и III ступеней, построение характеристик срабатывания ступеней РС Zср=f(φ) шкафа ШДЭ2801, ШДЭ2802

 

Цель работы: приобретение навыков по снятию характеристик срабатывания реле сопротивления.

 

3.1 Задание на подготовительную работу

 

- Ознакомиться с типовыми характеристиками РС ШДЭ2801 и ШДЭ2802, параметрами особых точек характеристик.

- Рассчитать необходимые параметры для настройки РС.

 

3.2 Порядок проведения работы

 

3.2.1 Задание №1 – Проверка координатных вершин (особых точек) характеристик срабатывания РС I, II и III ступеней.

Проверить соответствие характеристик реле данным таблицы 3.1.

Поскольку измерения проводятся при I=const, ток должен быть не менее 2Iт.р..

3.2.2 Задание №2 – Построение характеристик срабатывания ступеней РС Zср=f(φ).+

По результатам измерений построить характеристики срабатывания РС в комплексной плоскости. Типовые характеристики приведены на рисунке 1.3.

3.2.3 Задание №3 – Снятие зависимости сопротивления срабатывания от тока Zср=f(I) и определение тока точной работы.

Измеренный ток точной работы сравнивается с током точной работы по техническим данным (см. таблицу 1.2). По измеренному току точной работы и по заданным минимальным токам КЗ, в конце каждой из зон, определяется коэффициент чувствительности дистанционной защиты. Согласно ПУЭ коэффициент чувствительности ДЗ должен быть не менее 1,5.

 

3.3 Оформление результатов работы

 

Отчет должен содержать:

- результаты проверки координатных вершин (особых точек) характеристик срабатывания РС I, II и III ступеней;

- построенные в комплексной плоскости характеристики срабатывания ступеней РС Zср=f(φ);

- зависимости сопротивления срабатывания от тока Zср=f(I) и результаты измерения тока точной работы.

 

3.4 Методические указания

 

3.4.1 Проверка особых точек РС I-й ступени.

Подать на панель ток Iав(Iвc,I) и напряжение Uав(Ubc,U).

Установить угол φМЧ=750 между током и напряжением. Проверить Zу реле при φ=750.

Установить угол между током и напряжением 500. Уменьшая напряжение добиться срабатывания реле сопротивления Z1ср должно быть 0,91Zу±6%.

Аналогично проверяется особая точка Z2. Угол между током и напряжением должен быть 1150 Z2ср=0,76Zу (см. таблицу 3.1).

 

3.4.2 Проверка особых точек РС II-й ступени.

Установить между током Iав(Iвс,Iса) и напряжением Uав(Uвс,Uса) угол φМЧ=750.Проверить Zу.

Положение особой точки Z1 находится следующим способом: Найти максимальное Z1ср в секторе 400-550. Z1ср должно быть 1,2Zу±10%.

Точно также находится положение особой точки Z2 в секторе φ=1050-1220. Z2=1,2Zу±10%.

Нахождение положения особых точек Z3 и Z4 пояснений не требует (см. таблицу 3.1).

Проверить смещение характеристики РС в 3-й квадрант следующим способом:

- установить угол между током и напряжением φСМ=2550;

- Zср.см должно быть 0,04Zу±50%.

 

3.4.3 Проверка особых точек РС III-ей ступени.

Установить угол φМЧ=750 между током и напряжением, поданным на панель. Проверить Zу. Положение особой точки Z1 находится следующим способом:

- найти максимальное Z1ср в секторе 420-520. Z1ср должно быть 1,2Zу±10%.

Точно также находится положение особой точки Z2 в секторе 1050-1250.

Характеристики срабатывания реле сопротивления I-й и III-ей ступени должна точно проходить через начало координат (нуль координат).

 

3.4.4 Характеристика зависимости сопротивления срабатывания от тока Zср=f(I) РС снимается при имитации двухфазного КЗ и угле максимальной чувствительности. Снимается зависимость сопротивления срабатывания реле от тока при изменении тока от минимального значения, при котором начинает работать реле, до максимального значения заданного тока КЗ, при условии, что напряжение срабатывания реле при этом не превышает 110В. По характеристике определяется ток точной работы, т.е. ток, при котором сопротивление срабатывания реле равно 0,9Zуст.

 

Таблица 3.1

Ступень

ДЗ

Проверяемый параметр

(особая точка)

Расчётное

значение

Измеренное

значение

Допустимая

погрешность,%

1

2

3

4

5

I

РС АВ

Zср=Zу при j=75°

Z1ср, j1=50°

Z2ср, j2=115°

Zу

0,91Zу

0,76Zу

Zу

0

±6

±10

РС ВС

Zср=Zу при j=75°

Z1ср, j1=50°

Z2ср, j2=115°

Zу

0,91Zу

0,76Zу

Zу

0

±6

±10

РС СА

Zср=Zу при j=75°

Z1ср, j1=50°

Z2ср, j2=115°

Zу

0,91Zу

0,76Zу

Zу

0

±6

±10

II

РС АВ

Zср=Zу при j=75°

Z1ср, j1=47°±7°

Z2ср, j2=115°±7°

Z3ср, j3=180°

Z4ср, j4=350°

при e=0,6

Z4ср, j4=340°

при e=0,3

Z5ср, j5=255°

Zу

1,2Zу

1,2Zу

0,3Zу

0,25Zу

 

0,125Zу

 

0,04Zу

Zу

0

±10

±10

±10

±30

 

±30

 

±50

 

Продолжение таблицы 4.1

1

2

3

4

5

II

РС ВС

Zср=Zу при j=75°

Z1ср, j1=47°±7°

Z2ср, j2=115°±7°

Z3ср, j3=180°

Z4ср, j4=350°

при e=0,6

Z4ср, j4=340°

при e=0,3

Z5ср, j5=255°

Zу

1,2Zу

1,2Zу

0,3Zу

0,25Zу

 

0,125Zу

 

0,04Zу

Zу

0

±10

±10

±10

±30

 

±30

 

±50

 

РС СА

Zср=Zу при j=75°

Z1ср, j1=47°±7°

Z2ср, j2=115°±7°

Z3ср, j3=180°

Z4ср, j4=350°

при e=0,6

Z4ср, j4=340°

при e=0,3

Z5ср, j5=255°

Zу

1,2Zу

1,2Zу

0,3Zу

0,25Zу

 

0,125Zу

 

0,04Zу

Zу

0

±10

±10

±10

±30

 

±30

 

±50

III

РС АВ

Zср=Zу при j=75°

Z1ср, j1=46±5°

при наклоне правой

боковой стороны к

горизонтальной оси 47°

Z2ср, j2=115±5°

Zу

1,2Zу

 

 

 

1,2Zу

Zу

0

±10

 

 

 

±10

РС ВС

Zср=Zу при j=75°

Z1ср, j1=46±5°

при наклоне правой

боковой стороны к

горизонтальной оси 47°

Z2ср, j2=115±5°

Zу

1,2Zу

 

 

 

1,2Zу

Zу

0

±10

 

 

 

±10

РС СА

Zср=Zу при j=75°

Z1ср, j1=46±5°

при наклоне правой

боковой стороны к

горизонтальной оси 47°

Z2ср, j2=115±5°

Zу

1,2Zу

 

 

 

1,2Zу

Zу

0

±10

 

 

 

±10

 


Контрольные вопросы

1. Как влияет на работу РС изменение Iтр в большую и меньшую сторону?

2. Виды характеристик срабатывания РС.

3. Параметры полигональных характеристик срабатывания РС.

4. Принципы выполнения реле сопротивления и основные требования к их конструкциям.

5. Индукционное ненаправленное реле полного сопротивления, реагирующее на угол сдвига фаз между напряжениями U1 и U2.

6. Индукционное направленное реле сопротивления, реагирующее на угол сдвига фаз между напряжениями U1 и U2.

7. Индукционное направленное реле сопротивления для защиты от двухфазных коротких замыканий.

8. Включение дистанционных органов, реагирующих на междуфазные КЗ.

9. Включение дистанционных органов, реагирующих на однофазные КЗ.

10. Условия работы дистанционных органов при двойных замыканиях на землю, влияние дуговых КЗ.

11. Угол максимальной чувствительности 1-ой ступени ДЗ основного комплекта ШДЭ-2802.

12. Координаты особых точек на характеристике 2-ой ступени ДЗ основного комплекта ШДЭ-2802.

13. Координаты особых точек на характеристике 3-ей ступени ДЗ основного комплекта ШДЭ-2802.

14. Сколько ступеней имеет защита нулевой последовательности резервного комплекта ШДЭ-2801?

15.  Имеется ли токовая отсечка в ШДЭ-2801?

16. Какие значения ZУСТАВ.МИН можно выставить во 2-ой ступени ДЗ основного комплекта в ШДЭ-2802, выполненного на номинальный вторичный ток 1А?

 


Приложение А

 

Описание шкафов релейной защиты ШДЭ2801 и ШДЭ2802

 

Шкаф защит типа ШДЭ2801 предназначен для применения в качестве основной или резервной защиты ВЛ 110-220 кВ с двухсторонним питанием, а также в качестве резервной защиты ВЛ 330 кВ, на которых не установлены устройства однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ). Шкаф защит типа ШДЭ2802 позволяет обеспечить основную и резервную защиту ВЛ 110-220 кВ и предназначен преимущественно для линий электропередачи с односторонним питанием.

Шкаф ШДЭ2801 содержит основной комплект защит, в состав которого входят: трехступенчатая дистанционная защита (ДЗо), предназначенная для действия при всех видах многофазных КЗ (двухфазных, двухфазных на землю, трехфазных); токовая защита (ТЗо), содержащая четырехступенчатую токовую защиту нулевой последовательности от КЗ на землю (ТЗНПо) и токовую отсечку (МТо) от многофазных К3; реле тока (РТ) для устройства резервирования при отказе выключателей (УРОВ); блок питания мощностью 50 Вт.

Шкаф ШДЭ2802 помимо описанного выше основного комплекта защит включает в себя резервный комплект, в состав которого входят; двухступенчатая дистанционная защита (ДЗр) от многофазных КЗ; двухступенчатая токовая защита нулевой последовательности (ТЗНПр); блок питания мощностью 15 Вт.

Конструктивно рассматриваемые шкафы, общий вид которых показан на рисунке 1, представляют собой типовую металлоконструкцию, изготовленную из угловой и профильной стали.

Обслуживание шкафов двухстороннее, что обеспечивается наличием передней и задней дверей. На раме, прикрепляемой болтами к каркасу шкафа, устанавливаются кассеты А1-А3 в шкафу ШДЭ2801 и А1-А4 в шкафу ШДЭ2802. Кассета А1 - однорядная, кассеты А2, АЗ - комбинированные, а кассета А4 - двухрядная. В кассетах предусмотрены розетки, в которые, как показано на рисунке 2, устанавливаются блоки защит и питания, имеются также колодки, служащие для обеспечения связей между кассетами. Нумерация блоков осуществлена в пределах каждой кассеты. Поэтому при указании позиционных обозначений блоков приводятся сведения о кассетах, в состав которых эти блоки входят.

За исключением блока питания основного комплекта, для обозначения типов, входящих в шкафы блоков, использована пятипозиционная система обозначения. Первую позицию занимает буква, обозначающая выполняемую блоком основную функцию, со второй по четвертую позицию - цифры, указывающие номер разработки, а пятую позицию - цифра, характеризующая исполнение блока. В случаях, когда исполнение блока не представляет интереса, последняя цифра при обозначении типа может не указываться. Сведения об используемых в рассматриваемых шкафах блоках приведены в таблице А.1

На рейках, расположенных ниже кассет, установлены выходные электромеханические реле защит. В нижней части рамы размещена металлическая плита, на которой расположены испытательные блоки для подключения защит к цепям переменного тока, напряжения переменного тока и оперативного постоянного тока, переключатели для выполнения коммутаций в цепях ускорения защит и измерительные зажимы для подключения миллисекундомера.

На передней двери шкафов установлены лампы и указательные реле, сигнализирующие срабатывание и неисправность входящих в состав шкафов защит, кнопка «Съем сигнализации», а также переключатели оперативного вывода защит.

Сзади шкафа имеется доступ к зажимам и клеммам, с помощью которых можно подключаться к различным элементам электрических схем шкафа во время наладки.

Реле сопротивления (РС) ДЗ включаются на разность фазных токов и междуфазное напряжение соответствующих фаз. Предусмотрена возможность включения РС всех ступеней на фазные напряжения.

Минимальные уставки РС по сопротивлению срабатывания регулируемые в цепях тока, при угле φ между током и напряжением, равным 750, имеют следующие значения:

РС ступени ДЗ                Zу, Ом/фазу;

I, II                        1,25(0,25); 2,5(0,5); 5(1);

III                          2,5(0,5); 5(1); 10(2).

Здесь и далее значения в скобках соответствуют исполнению шкафа на 5А.

Относительная основная погрешность по сопротивлению срабатывания РС на минимальной уставке должна быть не более 10 %.

Обеспечивается кратность регулировки уставки по сопротивлению срабатывания в цепях напряжения РС I и II ступеней ДЗ не менее 20, а для III ступени не менее 45.

 

1 - кассета А1 - питание основного комплекта; 2 - кассета А2 - дистанционная защита основного комплекта; 3 - кассета АЗ - токовая защита основного комплекта; 4* - кассета А4 - резервный комплект; 5, 6* - реле выходные РП17-52; 7 - переключатели ПГК; 8*,

9 - блоки испытательные БИ-6; 10* - блок испытательный БИ-4; 11 - лампы сигнальные МН-26-0, 12-В-1; 12, .13* - реле указательные РУ1; 14, 15* - переключатели ПЕО;

16 - переключатель КЕО; звездочкой обозначены элементы, устанавливаемые только в шкафу ШДЭ2802.

Рисунок 1 - Общий вид шкафов защит типов ШДЭ2801, ШДЭ2802

Кассета А4* устанавливается только в шкафу ШДЭ2802.

Рисунок  2 - Расположение блоков в шкафах защит типа ШДЭ2801, ШДЭ2802

 

Таблица А.1 - Сведения о блоках шкафов защит

Обозначение кассеты

Наименование блока

Тип блока

Обозначение блока*

Примечание

1

2

3

4

5

А1

Блок питания

БРЭ2301

=А1+Е1

=А1+Е2

=А1+ЕЗ

-

Стабилизатор напряжения

П0210

=А1+Е4

-

Приемные реле

Р119

=А1+Е5

=А1+Е6

-

А2

Блок логики

Л103

=А2+Е1

ДЗо

Блокировка при неисправностях в цепях напряжения и логическая часть блокировки при качаниях

К104

=А2+Е2

-

Пусковой орган блокировки при качаниях

Б101

=А2+ЕЗ

-

Реле сопротивления

С101

=А2+Е4

Подводятся Uca и Ica

=А2+Е5

Подводятся Uвс и Iвс

=А2+Е6

Подводятся Uав и Iав

Преобразователи напряжения

Д102

=А2+Е7

ДЗо

Блок контроля

И102

=А2+Е8

Устанавливается в рабочем режиме

=А2+Е9

Устанавливается в режиме тестового контроля ДЗо

Органы выдержки времени

В0112

=А2+Е10

II, III ступени ДЗо

В0111

=А2+Е11

I или II ступень ДЗо, II ступень ДЗо при оперативном ускорении

Преобразователи тока

Д104

=А2+Е12

ДЗо

Д103

=А2+Е13

ДЗо

А3

Орган направления мощности

М101

=А3+Е1

-

Блок логики

Л102

=А3+Е2

ТЗНПо

Л101

=А3+Е3

 

Органы выдержки времени

В0122

=А3+Е4

III, IV ступени ТЗНПо

В0111

=А3+Е5

I, II ступени ТЗНПо

Междуфазная токовая отсечка

Т101

=А3+Е6

-

 

Продолжение таблицы А.1

1

2

3

4

5

А3

Реле тока для УРОВ

Т104

=А3+Е7

-

Блок реле

Р101

=АЗ+Е8

-

Р102

=А3+Е9

-

Блок контроля

И101

=А3+Е10

Устанавливается в рабочем режиме

=А3+Е11

Устанавливается в режиме тестового контроля ТЗНПо

Орган выявления неисправностей в цепях напряжения нулевой последовательности

Н106

=А3+Е12

-

Орган тока

Т1032

=А3+Е13

IV ступень ТЗНПо

Т102

=А3+Е14

III ступень ТЗНПо

Т1031

=А3+Е15

I, II ступени ТЗНПо

Преобразователи тока и напряжения

Д105

=А3+Е16

ТЗНПо

А4

Блок питания

П0110

=А4+Е1

Оперативное напряжение 220 В

П0120

=А4+Е1

Оперативное напряжение 110 В

Стабилизатор напряжения

П0210

=А4+Е2

-

Блок реле

Р115

=А4+ЕЗ

-

Органы выдержки времени

В0123

=А4+Е4

II ступень ДЗр, функциональный контроль

Блок логики

Л108

=А4+Е5

ДЗр и ТЗНПр

Л109

=А4+Е6

ТЗНПр

Органы выдержки времени

В0111

=А4+Е7

I, II ступени ТЗНПр

Орган направления мощности

М104

=А4+Е8

-

Органы тока

Т1031

=А4+Е9

-

Преобразователи тока и напряжения

Д105

=А4+Е10

ТЗНПр

Блок контроля

И106

=А4+Е11

Устанавливается в режиме тестового контроля резервного комплекта

=А4+Е12

Устанавливается в рабочем режиме

Реле сопротивления

С106

=А4+Е13

I ступень ДЗр, подводятся Uca, Ica

Окончание таблицы А.1

1

2

3

4

5

А4

Реле сопротивления

С106

=А4+Е14

I ступень ДЗр, подводятся Uвс, Iвс

=А4+Е15

I ступень ДЗр, подводятся Uав, Iав

С107

=А4+Е16

II ступень ДЗр, подводятся Uса, Iса

=А4+Е17

II ступень ДЗ, подводятся Uвс, Iвс

=А4+Е18

II ступень ДЗ, подводятся Uав, Iав

Преобразователи напряжения

Д113

=А4+Е19

ДЗр

Преобразователи ток

Д112

=А4+Е20

ДЗр

Примечание. Знак «=» означает, что конструктивно кассета А входит в состав шкафа, знак «+» означает, что конструктивно блок Е входит в кассету А.

 

Характеристика срабатывания РС I ступени ДЗ в комплексной плоскости сопротивления имеет форму, близкую к окружности, проходящей через начало координат (см. рисунок 3, а), с углом максимальной чувствительности φМЧ, равным 75°±4°, с соотношением осей при φ=φМЧ и φ=φМЧ+90°, равным 1,0±0,15.

Характеристика срабатывания РС II ступени ДЗ имеет форму четырехугольника (см. рисунок 3, б) со смещением его относительно начала координат в III квадрант не более чем на 6 % относительно Zу. Предусмотрены две ступени регулирования наклона правой боковой стороны четырехугольника:

b/а=0,3; b/а=0,6 ,

где а=Z/2;

b - отрезок оси R между началом координат и правой боковой стороной четырехугольника.

Верхняя и нижняя стороны четырехугольника имеют наклон минус 50 по отношению к оси R.

Вершины четырехугольника, расположенные в I, II и III квадрантах комплексной плоскости Z, имеют следующие координаты по оси R:

- в I квадранте: 0,85Zу±15 %;

- во II квадранте: 0,5Zу,±20 %;

- в III квадранте: 0,3Zу±20 %.

Характеристика срабатывания РС III ступени имеет вид треугольника Z1Z2Z3 (см. рисунок 3,в) с вершиной Z1, расположенной в начале координат. Сторона Z1Z3 имеет наклон к оси R 1150±50, а сторона Z1Z2 - наклон 470±50 или 350±5°. Угол наклона стороны Z2Z3 к оси R находится в диапазоне от минус 150 до 00.

Дистанционная защита надежно работает при КЗ в месте установки защиты в диапазоне токов от 2Iтр до 40Iном, где Iтр – ток 10%-ной точности работы РС (см. таблицу А.2). При этом обеспечивается подхват отключающего импульса I ступени от РС II ступени защиты при токе I>1,5Iном.

Коэффициент возврата РС, определяемый при угле 750 не превышает 1,05.

 

а)

б)

в)

 

Рисунок 3 – Характеристики срабатывания РС

 

Таблица А.2 - Диапазоны токов Iтр 10 %-ной точности работы РС

Zу, Ом/фазу

1,25 (0,25)

2,5 (0,5)

5 (1)

10(2)

РС ступени:

Iтр, А

I, II

1,2-40 (6-200)

0,6-20 (3-100)

0,3-10 (1,5-50)

-

III

-

0,4-20 (2—100)

0,2—10 (1—50)

0,1-5 (0,5—25)

 

В таблице приведены диапазоны токов, определяющих чувствительность и точность характеристики РС. Первая цифра определяет чувствительность реле. В остальном диапазоне входных токов характеристика реле соответствует 10%-ой точности.

Список литературы

1.      Александров А.М. Основы наладки и эксплуатационных проверок устройств РЗА и вторичной коммутации. Учебное пособие. - Санкт-Петербург: Издание Петербургского энергетического института повышения квалификации руководящих работников и специалистов Минтопэнерго РФ, 1996.

2.      Беркович М.А., Семенов В.А. Основы техники и эксплуатации релейной защиты. - М.: Энергия, 1991.

3.      Библиотека электромонтера; выпуск 612. Устройства дистанционной и токовой защит типов ШДЭ2801, ШДЭ2802 /А.Н. Бирг, Г.С. Нудельман, Э.К. Федоров и др. – М.: Энергоатомиздат, 1988.

4.      Александров М.А., Основы наладки и эксплуатационных проверок устройств РЗА и вторичной коммутации. - СПб.: «ПЭИПК», 2004.

5.      Басс Э.И., Релейная защита электроэнергетических систем. - М.: «МЭИ», 2006.

6.      Ящура А.И., Система технического обслуживания и ремонта энергетического оборудования. - М.: «ЭНАС», 2008.

Доп. план 2013 г. поз. 36

Бугубаев Сулейман Абдувалиевич
Асанова Камиля Майдиновна

МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ РЕЛЕ И СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ
ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Методические указания к выполнению лабораторных работ
для студентов специальности 5В071800 – Электроэнергетика

Редактор Н.М. Голева
Специалист по стандартизации Н.К. Молдабекова

Подписано в печать _____________
Тираж 50 экз.
Объем 1,5 уч.-изд.л.
Формат 60х84 1/16
Бумага типографская №1
Заказ ____. Цена 750 тг.

Копировально-множительное бюро
некоммерческого акционерного общества
«Алматинский университет энергетики и связи»
050013, Алматы, Байтурсынова 126