Содержание лекций (16 часов)

Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ КОМПЛЕКСЫ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ РЗА

Конспект лекций для магистрантов

специальности 6М071800 – Электроэнергетика

Алматы 2011

СОСТАВИТЕЛЬ: Арыстанов Н.Н. Программно-технические измерительные комплексы для диагностики РЗА. Конспект лекций для магистрантов специальности 6М071800 – Электроэнергетика. - Алматы: АУЭС, 2011. – 39 с.

Конспект лекций содержит сведения по вопросам организации и проведения мероприятий по диагностике и наладке устройств РЗА, а также проверочных устройств и программно-технических комплексов.

Ил. 11, библиогр.- 7 назв.

Рецензент: канд. техн. наук, доц. Бугубаев С.А.

Печатается по плану издания Некоммерческого акционерного общества

“Алматинский университет энергетики и связи” на 2011 г.

©НАО “Алматинский университет энергетики и связи”, 2011 г.

Содержание

Лекция 1. Организационные мероприятия при проведении работ в устройствах РЗА 4

Лекция 2. Технические мероприятия по проверке устройств РЗА 8

Лекция 3. Технические мероприятия по проверке устройств РЗА

(продолжение) 12

Лекция 4. Установки для проверки устройств РЗА 17

Лекция 5. Установки для проверки устройств РЗА (продолжение) 22

Лекция 6. Микропроцессорные системы для проверки средств РЗА 26

Лекция 7. Микропроцессорные системы для проверки средств РЗА

(продолжение) 30

Лекция 8. Микропроцессорные системы для проверки средств РЗА

(продолжение) 33

Список литературы 37

Лекция 1. Организационные мероприятия при проведении работ в устройствах РЗА

Одной из задач технического обслуживания устройств РЗА является своевременное выявление и устранение отказавшего устройства. Разработанная система профилактического обслуживания устройств РЗА позволяет своевременно восстановить или заменить изношенные элементы, выявить внезапные отказы. Эта система регламентирует периодичность и объемы выполняемых проверок и подробно изложена в «Правилах технического обслуживания устройств релейной защиты и электроавтоматики электрических сетей 0,4-35 кВ» и «Правилах технического обслуживания устройств релейной защиты, автоматики, дистанционного управления и сигнализации электрических станций и подстанций 110-750 кВ».

Эти правила определяют следующие виды технического обслуживания:

- проверка при новом включении (наладка); первый профилактический контроль;

- профилактический контроль;

- профилактическое восстановление (ремонт); опробование (тестовый контроль);

- технический осмотр;

- внеочередная проверка;

- послеаварийная проверка.

Организационные мероприятия при проведении работ в устройствах РЗА включают и себя следующие этапы:

- разработка программ работ;

- оформление оперативной заявки;

- подготовка к проведению работы;

- порядок проведения работ;

- подготовка устройств РЗА к включению в работу;

- приемка устройств РЗА и вторичных цепей оперативным персоналом и включение их в работу.

Выполнение работ без заданных объемов и последовательности работ (типовая или специальная программа) запрещается.

В качестве типовых программ или их составных частей могут быть использованы правила технического обслуживания устройств РЗА, инструкции и методические указания по техническому обслуживанию устройств РЗА, «Образцы программ проведения сложных типовых операций с устройствами РЗА».

Специальные программы составляются при работе в действующих электроустановках по техническому обслуживанию устройств РЗА со сложными внешними связями или требующие координации отдельных этапов работ, особенно охватывающих несколько объектов или связанных с большим объемом работ со сложной реконструкцией устройств РЗА.

Программа работ должна содержать:

- объект, наименование, цель, объем работ;

- исходное состояние прилегающей части энергосистемы, первичного оборудования и устройств РЗА;

- порядок производства тех этапов работ, проведение которых связано с возможным нарушением режимов работы энергооборудования и технологических систем;

- перечень мер, предотвращающих непредусмотренные воздействия на первичное оборудование и на цепи других устройств РЗА: устройства РЗА, которые выводятся из работы, устройства РЗА, которые при этом остаются в работе, дополнительные устройства, вводимые постоянно или на определенных этапах работы;

- дополнительные меры безопасности - отсоединение и изоляция проводов в цепях воздействия, закрытие изоляционным материалом других цепей и т.п.;

- порядок ввода устройств РЗА в работу после окончания работ, вывода дополнительных устройств и т.п., на восстановление нормального режима работы устройств РЗА с указанием возможного опробования работы РЗА на коммутационную аппаратуру;

- определенную последовательность операций с коммутационными аппаратами первичной сети и с устройствами РЗА, если при производстве работ такая последовательность необходима;

- указания о выполнении схемы первичных соединений и режимах работы электрооборудования, которые требуются по завершению работы.

Остальные этапы работы, например, собственно проверка устройства РЗА, в программе не описываются, а дается ссылка на соответствующие нормативно-технические документы.

Вывод энергооборудования, устройств релейной защиты и автоматики из работы и резерва в ремонт и для испытания, даже по утвержденному плану, должен быть оформлен оперативной заявкой, подаваемой согласно перечням на их оперативное управление и оперативное ведение в соответствующую диспетчерскую службу.

В содержании подготовленной заявки должны быть указаны:

- операции с устройствами РЗА в процессе выполнения работ. Если имеется программа или специальное указание на проведение работы, прикладываемые к заявке, то порядок операции с устройствами РЗА в заявке не указывается, а дается лишь ссылка на эту программу или указание, на их номер и дату. При их отсутствии в заявке должен быть приведен перечень мер, предотвращающих непредусмотренные воздействия на оборудование (как работающее, так и выведенное в ремонт) и на цепи других устройств РЗА;

- время аварийной готовности ввода устройства РЗА в работу;

- меры по обеспечению замены выводимого для работы устройства РЗА другим. В крайнем случае, заявкой должно быть предусмотрено отключение защищаемого объекта;

- меры по обеспечению питания потребителей при ошибочном отключении присоединения, на котором будут производиться работы по заявке;

- меры по предотвращению возможности ошибочного отключения работающего оборудования;

- фамилия и должность лица, ответственного за проведение работы по заявке.

Если при проведении работ по заявке могут возникнуть непредусмотренные нарушения быстродействия, чувствительности (в том числе резервирования смежных участков), селективности или снижение надежности работы, а также опасность ошибочного отключения, то все это должно оговариваться в заявке.

Получив положительный ответ на оперативную заявку, персонал, допускаемый к работе, обязан:

- подготовить необходимую для проведения работы документацию на устройство РЗА (паспорта, протоколы, принципиальные и монтажные схемы, техническое описание и инструкции по эксплуатации, методические указания или инструкции по техническому обслуживанию, рабочие журналы и в случае необходимости письма и пояснительные записки по уставкам);

- записать в рабочем журнале маркировку цепей, которые должны быть отключены при выводе устройств РЗА из работы, с указанием номеров выводов, аппаратов, реле и пр. Для этой цели удобно составлять таблицы, в которых отмечаются все выполняемые в цепях устройств РЗА операции как при выводе их из работы, так и при вводе в работу. При использовании типовых программ необходимо произвести сверку отключаемых цепей, указанных в типовой программе, с исполнительными схемами для исключения ошибок в случае ранее выполненной реконструкции схем устройств РЗА;

- подготовить необходимые приборы, испытательную аппаратуру и все необходимое для сборки схемы для проведения проверок устройств РЗА.

При получении от вышестоящего диспетчера разрешения на производство работ по заявке оперативный персонал, перед допуском производителя работ, должен:

- проверить, что ответственный исполнитель работы допущен к самостоятельной проверке данного устройства;

- выполнить необходимые отключения и включения первичного оборудования;

- отключить (вывести из работы) накладками, ключами, предохранителями и т.п. устройства РЗА, указанные в заявке, для проведения работы;

- выполнить все мероприятия в соответствии с требованиями ПТБ;

- произвести допуск к работе производителя работ в соответствии с нарядом или распоряжением на проведение работы.

При выводе из работы устройств РЗА рекомендуется следующая очередность отсоединения вторичных цепей:

- отсоединяются цепи отключения и включения выключателей, отделителей, АГП и т.п., а также цепи, по которым может осуществляться отключение и включение выключателей через другие устройства РЗА, например, УРОВ, АПВ, телеотключения и др.;

- отключаются цепи постоянного оперативного тока. Постоянный оперативный ток должен быть снят с устройства РЗА, а остающиеся под напряжением (на рядах выводов) цепи должны быть изолированы (закрыты) изолирующими шторками;

- отсоединяются цепи тока без размыкания остающихся в работе цепей;

- отключаются и надежно изолируются (закрываются изолирующими шторками) цепи напряжения. На устройствах РЗА, без отсоединения и изолирования действующих цепей напряжения, производить работы запрещается за исключением проверок первичным током и напряжением;

- отсоединяются другие цепи, связывающие проверяемые устройства с другими устройствами.

В рабочем журнале или в специальной таблице должны производиться пометки обо всех произведенных отсоединениях цепей.

Все проверки устройств РЗА (кроме проверки рабочим током и напряжением), как правило, должны производиться от посторонних источников постоянного и переменного напряжения.

Во избежание коротких замыканий все переключения в цепях напряжения при проверке рабочим напряжением должны, как правило, производиться при снятом напряжении.

После окончания проверки рабочим током и напряжением производится соединение всех остальных цепей, отсоединявшихся ранее (с отметкой в рабочей тетради против пунктов о выводе в ремонт).

В следующем рекомендуемом порядке:

- цепи оперативного напряжения;

- цепи сигнализации;

- цепи связей данного устройства РЗА с другими устройствами РЗА;

- цепи отключения и включения коммутационных аппаратов.

При подготовке устройств РЗА к включению в работу запрещается на любой, даже короткий, срок оставлять разрывы в каких-либо цепях.

По окончании работ по заявке проводивший их ответственный производитель должен сделать в журнале релейной защиты на щите управления запись о проведенной работе, состоянии устройства РЗА и его готовности к включению в работу.

Приемка производится представителем СРЗА, за которым закрепляется вновь вводимое устройство РЗА. Приемка производится с участием представителя наладочной организации, проводившего наладку.

При проведении приемки производится внешний осмотр, при необходимости выборочная проверка отдельных элементов устройства, проверка временных характеристик устройства РЗА в полной схеме, проверка взаимодействия с другими устройствами РЗА и коммутационными аппаратами, проверка устройств РЗА первичным током и напряжением.

Для проведения работ должны быть представлены протоколы наладки устройств РЗА и скорректированные исполнительные схемы.

Лекция 2. Технические мероприятия по проверке устройств РЗА

При внешнем осмотре необходимо проверить:

- выполнение требований ПУЭ, ПТЭ и других директивных указаний, относящихся к проверяемому устройству;

- устойчивость, надежность крепления и отсутствие вибрации панелей, надежность крепления к панели реле и вспомогательной аппаратуры;

- отсутствие механических повреждений, отсутствие пыли и грязи на аппаратуре, состояние монтажа проводов на панелях, шкафах, ящиках и т.п.;

- состояние и правильность выполнения заземления устройств защиты и автоматики;

- состояние кабелей по трассе прокладки (целостность брони или защитной оболочки и правильность их заземлений, окраска брони, очистка кабелей от джутового покрова), герметичность уплотнений труб;

- при осмотре сборок зажимов на открытой части подстанции и в сырых закрытых помещениях необходимо убедиться в негигроскопичности их изоляции. Стальные винты и ламели зажимов должны быть защищены от коррозии;

- наличие надписей на панелях с обслуживаемых сторон, надписей на аппаратуре (таблички с надписями должны устанавливаться под аппаратурой, допускается в другом месте, но как можно ближе к правому нижнему углу аппаратуры), наличие надписей на бирках контрольных кабелей, наличие маркировки жил кабелей и проводов.

При внутреннем осмотре следует проверить:

- целостность всех деталей, надежность их крепления, правильность установки подвижных систем и их свободный ход;

- состояние и целостность изоляции;

- правильность регулировки, ход, нажим и чистоту контактов, надежность и чистоту контактных соединений, чистоту поверхности и достаточную механическую прочность пайки;

- отсутствие грязи, пыли и посторонних предметов (металлических стружек и опилок) на деталях реле и зазорах, состояние и правильность регулировки блок-контактов приводов выключателей, разъединителей и другой первичной аппаратуры.

Целью проверки схемы соединения устройства РЗА является сравнение фактически выполненной схемы с проектной. Проверку правильности выполненной схемы и маркировки жил и проводов производится осмотром и проверкой наличия цепи («прозвонкой»).

Для «прозвонки» используется принцип фиксации протекания тока от постороннего источника по проверяемой цепи (см. рисунок 1). В качестве вспомогательного источника могут быть применены: сухие батареи, аккумуляторы, понизительные трансформаторы, генератор мегомметра. Указателем может быть лампа накаливания, светодиод, вольтметр, телефонные трубки, логометр мегомметра, звонок, сигнальное реле и пр. Для «прозвонки» можно применять омметры, например, в комбинированных приборах. Для проверки схем соединений, содержащих полупроводниковые элементы и ИМС, также следует применять омметры комбинированных приборов с соответствующими пределами.

а) б)

в) г)

д)

а - с использованием в качестве пробника батарейки и лампы, в

качестве обратного провода землю; б - то же, но в качестве обратного провода оболочка (броня) кабеля; в - с использованием микротелефонных трубок для связи; г - то же, что и на рисунках а или б, и использованием микротелефонных трубок для связи; д – с использованием в качестве пробника мегомметра.

Рисунок 1 - Основные схемы «прозвонки» цепей

Проверка изоляция состоит из измерения сопротивления изоляции и испытания электрической прочности изоляции. Сопротивление изоляции измеряется мегомметром. Электрическая прочность изоляции наиболее эффективно испытывается повышенным напряжением переменного тока.

Проверку изоляции производить в два этапа:

1-ый этап - предварительное измерение сопротивления изоляции отдельных узлов устройств РЗА;

2-ой этап измерение и испытание электрической прочности изоляции устройств в полностью собранной схеме.

Производство измерения сопротивления изоляции производится в следующем порядке:

- тщательно очистить всю проверяемую аппаратуру, кабельные разделки, ряды выводов от пыли, грязи, ржавчины, влаги и т.п.;

- отключить автоматические выключатели или предохранители в цепях оперативного напряжения, сигнализации, вторичных обмоток трансформатора напряжения. Цепи, не имеющие автоматических выключателей или предохранителей, отсоединить от общих шинок;

- отключить от схемы все заземляющие проводники;

- установить в рабочее положение переключатели, накладки, рабочие крышки испытательных блоков, кожухи аппаратуры;

- на выводах устройства РЗА собрать все цепи, электрически связанные между собой в отдельные группы, объединив выводы с помощью гибкого неизолированного провода;

- соединить все группы цепей, проверяемые мегомметром, с одним и тем же номинальным напряжением, между собой с помощью вспомогательной шинки (удобно выполнить из гибкого оголенного проводника), измерить сопротивление изоляции относительно земли;

- заземлить вспомогательную шинку и, поочередно отключая от нее каждую группу, измерить сопротивление изоляции этой группы относительно всех остальных групп, объединенных между собой и заземленных. При этом группа (группы) цепей, для которой предусмотрена проверка мегомметром с меньшим номинальным напряжением, должна быть заземлена и отключена от вспомогательной шинки;

- по окончании проверки все провода и жилы кабелей должны быть разряжены замыканием их на землю.

Испытание электрической прочности изоляции производится напряжением 1000 В синусоидального переменного тока частотой 50 Гц в течение 1 мин относительно земли для всех объединенных в группы цепей, подвергшихся реконструкции, ремонту или вновь смонтированных.

Испытание электрической прочности изоляция производят с помощью специальных испытательных установок, при отсутствии испытательных установок испытания могут проводиться по схеме, приведенной на рисунке 2.

В схеме в качестве повышающего трансформатора может быть использован трансформатор НОМ-З, НОМ-6 или любой другой трансформатор мощностью 200-300 ВА с коэффициентом трансформации 100-200/1000-6000 В. Для плавного регулирования напряжения используется автотрансформатор типа ЛАТР. Резистор служит для ограничения тока при пробое изоляции. В схеме на рисунке 2,а устанавливается резистор сопротивлением 1000 Ом, а в схеме на рисунке 2,б сопротивление резистора в Омах подсчитывается по формуле:

где - коэффициент трансформация повышающего трансформатора.

а)

б)

а - при измерении испытательного напряжения с высокой стороны повышающего трансформатора; б - то же, но с низкой стороны понижающего трансформатора.

Рисунок 2 - Схема испытания электрической прочности изоляции

Перед производством испытаний следует:

- выполнить все мероприятия, предусмотренные «Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок»;

- соединить группы цепей для испытаний. Разветвленные цепи рекомендуется испытывать по отдельным участкам для исключения перегрузок испытательной установки;

- произвести непосредственно перед испытаниями измерение сопротивления изоляции относительно земли мегомметром.

После присоединения к испытуемым цепям испытательной установки подать напряжение питания и произвести плавный подъем напряжения до 500 В.

Осмотреть с соблюдением правил техники безопасности всю испытываемую схему. В случае, если не замечено искрение или пробой, и испытательное напряжение не изменяется, увеличить напряжение до 1000 В, которое подавать в течение 1 мин, после чего напряжение плавно снизить до нуля и отключить питание от испытательной установки.

Испытательную схему замкнуть на землю для снятия остаточного заряда.

После окончания испытаний повторно измерить сопротивление изоляции мегомметром.

После проведения испытания изоляции восстановить схему электрических соединений устройств РЗА и вспомогательных цепей.

Проверка электрических и временных характеристик устройств РЗА производится в соответствии с действующими инструкциями и методическими указаниями по проверке отдельных реле, защит и устройств автоматики.

Проверка устройств РЗА, как правило, должна производится не от рабочих, а от посторонних источников постоянного и переменного напряжения, например, от проверочных устройств. В качестве проверочных устройств могут быть использованы комплексные испытательные устройства, например, устройства У5053, ЭУ5001, или другие, удовлетворяющие требованиям к регулировке тока и напряжения.

Определение электрических параметров срабатывания и возврата всех реле следует производить, как правило, при плавном изменении электрических величин, на которые реагируют реле, если в инструкции по проверке данного реле нет других указаний.

При проверке необходимо учитывать термическую устойчивость устройств РЗА, проявляя особую осторожность при подведении к проверяемому реле токов или напряжений больших кратностей по отношению к номинальным значениям. В этом случае необходимо подавать ток (напряжения) кратковременно или исключать из схемы термически неустойчивые элементы.

Работу контактов реле следует проверять на ту все нагрузку, на которую они работают в схеме устройства. При необходимости должны быть приняты меры, предотвращающие повреждение контактов (особенно маломощных) во время их многократного срабатывания в процессе проверки.

Лекция 3. Технические мероприятия по проверке устройств РЗА (продолжение)

Проверку взаимодействия элементов устройств РЗА следует производить в целях определения правильности выполнения монтажа, его соответствия принципиальной схеме устройства РЗА (особенно важно при проверках тех типовых панелей устройств РЗА, для которых проверка правильности монтажа методом «прозвонки» не производится) и исправности отдельных элементов устройств РЗА.

Проверку взаимодействия реле в схемах устройств РЗА, выполненных на базе электромеханических реле, производить, как правило, вызывая замыкание и размыкание контактов реле путем непосредственного воздействия от руки на якорь реле.

Проверку взаимодействия сложных устройств РЗА, выполненных на базе ИМС, следует производить путем подачи входных воздействий (тока, напряжения, замыкания контактов) на ряды выводов устройства с помощью блоков тестового контроля, имеющихся в таких устройствах. Реакцию устройства следует определять по светодиодной сигнализации, срабатыванию указательных реле, действию промежуточных реле и с помощью омметра или вольтметра, подключенного на выводах устройства к выходным цепям. Для некоторых устройств целесообразно на время проверки устанавливать временную перемычку для подключения выходной группы реле, отключаемой во время тестового опробования.

При проверке взаимодействия устройств РЗА следует обращать внимание на:

- отсутствие обходных связей, приводящих к ложному срабатыванию элементов схемы, которые не должны реагировать на подаваемые входные воздействия;

- правильность действия различных блокировок, например, блокировки при качаниях, при неисправностях цепей напряжения и др.;

- правильность работы устройства РЗА во всех положениях переключающих устройств: ключей, переключателей, накладок, испытательных блоков, автоматических выключателей и т.п.

- отсутствие ложных срабатываний устройства при подаче и снятия оперативного напряжения, АПВ блока питания из-за помех, вызванных коммутациями отдельных элементов с большой индуктивностью проверяемого и других (расположенных вблизи проверяемого) устройства РЗА, а также из-за наводок на жилах контрольных кабелей при операциях с выключателями и разъединителями.

Проверка временных характеристик устройств РЗА в полной схеме заключается в измерении времени действия устройства или его отдельных ступеней, а также надежности работы устройства (ступени) в конце зоны действия и несрабатывания вне зоны (в начале следующей ступени).

Проверку временных характеристик следует производить от постороннего источника тока и напряжения при полностью собранных цепях устройств, закрытых кожухах реле, установленных и зафиксированных модулях, при отключенных кабельных связях, при номинальном оперативном напряжении.

При проверке временных характеристик сложных устройств РЗА на проверяемое устройство РЗА, как правило, должно быть предварительно подано переменное симметричное напряжение, соответствующее нормальному режиму, а затем одновременно с запуском секундомера на устройство подаются сочетания токов и напряжений, имитирующие различные режимы КЗ (однофазные, двухфазные, трехфазные) различной удаленности в зоне действия устройства или его отдельных ступеней, вне зоны, а в начале защищаемого участка, «за спиной» (для защиты линий - на шинах подстанции), а также другие режимы, при которых может проявляться правильное или неправильное поведение устройства РЗА, например, при сбросе обратной мощности, снижении переменного напряжения до нуля при отсутствии тока и т.п.

Измерять следует полное время действия устройств, т.е. от момента приложения воздействующей величины на вход устройства РЗА до момента замыкания контактов выходных реле, воздействующих на отключение (включение) коммутационных аппаратов или на другие устройства РЗА. Поэтому запускать секундомер следует одновременно с подачей аварийных параметров тока, напряжения или дискретного сигнала па вход устройства РЗА, а останавливать от контакта выходного реле схемы.

Проверку устройств РЗА первичным током и напряжением следует производить для окончательной проверки исправности и правильности подключения устройств РВА к цепям тока и напряжения и самих трансформаторов тока и напряжения.

Проверку производить при подаче тока и напряжения непосредственно в первичные обмотки трансформаторов тока и напряжения от постороннего источника или током нагрузки и рабочим напряжением.

Для простых дифференциальных и ненаправленных максимальных токовых защит проверка от постороннего источника тока может быть окончательной, и после нее эти защиты могут вводится в работу.

Для других устройств РЗА эта проверка может быть выполнена для предварительной проверки исправности цепей тока, устройств РЗА и измерительных трансформаторов тока.

Проверку устройств РЗА током нагрузки и рабочим напряжением следует производить в следующих случаях:

- если в защитах есть реле, питающееся одновременно от трансформаторов тока и трансформаторов напряжения;

- когда проверка устройства РЗА производится без отключения силового оборудования, на котором оно установлено;

- когда проверка первичным током нагрузки и рабочим напряжением выполняется более просто и с меньшей затратой времени, чем проверка от постороннего источника;

- при необходимости двусторонней проверки устройств РЗА линии.

Проверка рабочим током и напряжением заключается в следующем:

- в проверке исправности всех токовых цепей измерением вторичных токов нагрузки в фазах и целостности нулевого провода;

- в проверке исправности и правильности подключения цепей напряжения;

- в проверке правильности подключения цепей тока каждой группы трансформаторов тока путем снятия векторной диаграммы и сверкой ее е фактическим направлением мощности в первичной цепи;

- в проверке работы устройств блокировки при неисправности цепей напряжения поочередным отключением на ряде зажимов панели каждой из фаз, двух и трех фаз одновременно, а также нуля (для тех типов блокировки, где ото требуется);

- в проверке правильности работы и небаланса фильтров тока и напряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей, а также комбинированных фильтров;

- в проверке правильности включения роде направления мощности и направленных реле сопротивления;

- в проверке правильности сборки токовых цепей дифференциальных защит замером токов (напряжений) небаланса;

- в заключительной проверке правильности включения дифференциально-фазных защит, защит с высокочастотной блокировкой, продольно-дифференциальных защит.

а)

б)

в)

соединение трансформаторов тока: а- в «полную звезду» при подаче тока в одну фазу; б - в «неполную звезду»; в - в «полную звезду» при подаче тока в три фазы.

Рисунок 3 - Схемы проверки максимальных токовых защит первичным током от однофазного источника тока

Схемы проверки для разных соединений трансформаторов тока приведены на рисунке 3. Первичный ток от любого достаточно мощного нагрузочного устройства подают поочередно на каждый трансформатор тока или на два, или три последовательно включенных трансформатора тока в зависимости от схемы соединений трансформаторов тока и увеличивают до тех пор, пока ток во вторичных цепях трансформаторов тока не достигнет 10-20% номинального значения тока трансформаторов тока. Измеряя токи во вторичных цепях, проверяют исправность токовых цепей, правильность их соединения и правильность установленного коэффициента трансформации трансформаторов тока.

При этом в схеме «полной звезды» (см. рисунок 3,а) значения токов в фазном проводе проверяемого трансформатора тока и нулевом проводе должны быть практически равны между собой. В схемах «неполной звезды» (см. рисунок 3,б) и «полной звезды» (см. рисунок 3,в) значения токов в фазных проводах должны быть одинаковыми, а значение тока в нулевом проводе должно равно сумме, протекающих в фазных проводах.

Рисунок 4 - Схема проверки защит трансформатора первичным током от трехфазного источника

После проверки исправности токовых цепей, если позволяет мощность источника, значение тока следует увеличивать до момента срабатывания защиты.

Схема проверки защит трансформатора от трехфазного источника питания приведена на рисунке 4. Этот способ применяется для проверки продольных дифференциальных, максимальных токовых защит и других устройств РЗА трансформаторов, автотрансформаторов, двигателей, генераторов и блоков генератор-трансформатор.

Со стороны низкого напряжения трансформатора следует установить испытательную трехфазную закоротку, а со стороны высокого напряжения подать трехфазное напряжение от сети 0,4; 3-10 кВ или от другого трансформатора. Источник питания подключается обычно со стороны высокого напряжения трансформатора для того, чтобы можно было использовать источник меньшей мощности, чем при включении источника со стороны низкого напряжения трансформатора.

Лекция 4. Установки для проверки устройств РЗА

Для выполнения проверки устройств РЗА необходимо регулировать в широких пределах и измерять величину тока и напряжения, измерять время срабатывания и возврата устройств. В более сложных случаях необходимо регулировать и измерять величину мощности, сопротивление, частоту, угол между током и напряжением.

Все это можно реализовать, собирая для каждого случая схему из различных приборов: реостатов, ЛАТРов, промежуточных трансформаторов, измерительных приборов. Однако значительно удобнее иметь одну испытательную установку, предназначенную для проверки устройств РЗА и содержащую всю эту аппаратуру.

Вот некоторые разновидности установок для проверки устройств РЗА:

- установки для проверки простых защит;

- установки для проверки сложных защит;

- автоматизированные микропроцессорные установки;

- генераторы технической частоты;

- аппаратура для проверки ВЧ трактов защит.

Установки для проверки простых защит включают в себя устройство регулирования постоянного и переменного тока и напряжения, универсальный измерительный прибор, секундомер для измерения времени срабатывания и возврата защиты. В состав установок входит ЛАТР для регулировки напряжения и трансформатор для создания тока необходимой величины. Установки выполняются однофазными. К таким установкам можно отнести устройства: ПТ-01 производства фирмы «Энергомашвин», У-5052 или ЭУ-5000 производства «Киевэлектроточприбор», Ретом 11 - «Динамика» Чебоксары и др.

Установки для проверки сложных защит дополнительно имеют возможность создавать одновременно однофазный (или трехфазный) ток и трехфазное напряжение; имеют возможность регулировать угол между током и напряжением, что позволяет использовать их для проверки реле сопротивления, мощности. В эти установки дополнительно входит фазорегулятор и фазометр для измерения фазы. К таким установкам относится устройство У-5053 или ЭУ 5001 «Киевэлектроточприбора» и др. В качестве дополнения к устройству ПТ-01 «Энергомашвин» выпускает дополнительный блок фазорегулятора, с помощью этого комплекта появляется возможность проверки сложн6ых устройств защиты.

Автоматизированные микропроцессорные установки построены на совершенно новых принципах: взамен трансформации питающего напряжения для получения нужной величины тока и напряжения, они содержат управляемые генераторы тока и напряжения. С учетом микропроцессорного управления они могут выдавать на реле точно заданную величину тока и напряжения. При этом отпадает необходимость в измерительном приборе для проверки получившейся величины. У первых двух групп установок выдаваемая величина зависела от величины нагрузки на установку и входного напряжения питания. Генераторы могут изменять частоту, что позволяет проверять реле частоты, или исследовать работу реле при частотах, отличающихся от номинальной. Они могут вводить в ток или напряжение высшие гармоники или апериодическую составляющую. Установки позволяют по заданной программе производить изменение параметров и анализировать работу защиты, что дает возможность автоматизировать процесс проверки устройства защиты. Некоторые установки позволяют имитировать по осциллограмме, записанной цифровым осциллографом или микропроцессорным реле процесс аварии, что дает возможность проанализировать работу защиты при аварии. Управлять установкой можно с места, или с помощью подключенного к ней переносного или персонального компьютера. Совместно с установкой поставляется минимальный объем программ, которых достаточно для стандартных проверок. Дополнительные программы можно составить самостоятельно, пользуясь программным обеспечением установки, или приобрести дополнительно. Следует иметь в виду, что некоторые фирмы поставляют закрытое программное обеспечение, с помощью которого нельзя составить и ввести новую программу самостоятельно. Можно только купить дополнительный пакет программ. Поэтому, перед приобретением такой установки, следует поинтересоваться объемом поставляемого программного обеспечения, а также возможностями составления новых программ, которые оно предоставляет. Такие устройства обычно ориентируются на аналоговые или цифровые устройства с малым потреблением, так как имеют малую мощность: выходной ток 10-20 А при напряжении на нагрузке 10-15 В, напряжение 120 В, при токе нагрузки 0,5 А. Исключение составляет установка фирмы DOBLE, которая обеспечивает ток до 150 А. Количество таких устройств, предоставляемых разными фирмами достаточно велико. Это РЕТОМ-41 НП «Динамика», Реле-тестер TS фирмы NNT - Харьков, ФРЕЯ-300 или SVERKER-760 фирмы «Programma», используются также проверочные установки фирмы OMICRON, например CMC-156.

Для получения очень больших токов, которые нужны для «прогрузки» защиты первичным током, требуются источники тока большой величины: 1000-4000 А. В состав такой установки входит мощный трансформатор, имеющий значительные габариты и вес, что затрудняет его транспортировку.

Еще одной важной характеристикой устройства является форма кривой тока или напряжения, подаваемая на защиту. Некоторые устройства - индукционные, фильтровые, реле с насыщающимися трансформаторами - очень чувствительны к форме кривой. Форма кривой сильно искажается при регулировке величины тока ЛАТРами, и для ее приведения к нормальному виду приходится включать в цепь тока добавочное сопротивление, сильно снижающее допускаемую нагрузку.

Измерительные приборы, входящие в установку должны иметь класс точности не ниже 1,5%. Для того чтобы обеспечить такую точность в большом диапазоне токов, приходится в состав устройства включать промежуточный трансформатор тока, имеющий переключение коэффициента трансформации. Обычно это трансформатор тока типа ЛТТ. Следует иметь в виду, что если измерительные приборы встраиваются внутрь устройства, то само устройство становится подлежащим ведомственной метрологической поверке. Поэтому, в некоторых случаях приборы укрепляются полустационарно, т.е. имеется возможность извлечь их из установки и отдать на поверку отдельно. В ряде случаев, для исключения необходимости ведомственной поверки, измерительные приборы переводят в класс «индикаторов», и тогда они поверке не подлежат.

Мощные установки представляют серьезную опасность для обслуживающего персонала и для оборудования, так как выдают токи и напряжения значительной величины. Поэтому требуется включить в состав устройства промежуточный трансформатор, разделяющий цепи питания и выходные цепи, а также заземлять корпус устройства. Не допускается подключать или переключать выходные цепи при включенной установке. Для быстрого отключения установки требуется иметь выключатель, рвущий цепи питания непосредственно на установке, а также индикатор, светящийся при включенной установке. При подаче напряжения на схему защиты следует иметь в виду, что любая схема имеет емкость, которая останется после подачи напряжения, поэтому после испытания необходимо разрядить заряженные при испытаниях конденсаторы или кабели.

Рисунок 5 - Пульт для тестирования защит ПТ-01 фирмы «Энергомашвин»

Пульт для тестирования устройств РЗА ПТ-01 фирмы «Энергомашвин» (далее – пульт) предназначен для наладки и проверки простых релейных защит, трансформаторов тока и элементов автоматики на месте их установки, или в лабораториях. Все органы управления, измерения и подключения испытываемых устройств расположены на передней панели.

Пульт обеспечивает:

- получение регулируемого однофазного переменного тока или напряжения;

- получение регулируемого или фиксированного выпрямленного со сглаживанием напряжения;

- получение фиксированного дополнительного пониженного напряжения переменного тока;

- измерение с фиксацией установленных значений переменного тока, переменного и постоянного напряжения;

- измерение временных характеристик проверяемых устройств;

- проверку работы защит и автоматики с действием на двухпозиционное реле, имитирующее выключатель.

При номинальном напряжении питающей сети 220 В пульт позволяет получать следующие плавно-регулируемые величины тока или напряжения:

- переменный ток от 0,1 до 200 А;

- переменное напряжение от 0 до 250 В при токе нагрузки до 8 А;

- переменное напряжение от 0 до 6,3 В при токе нагрузки до 0,5 А;

- выпрямленное сглаженное напряжение от 0 до 250 В при токе нагрузки до 0,25 А;

Пульт обеспечивает получение фиксированных значений напряжения (при номинальном напряжении питания и номинальной нагрузке цепи):

- выпрямленное сглаженное напряжение 215-220В при токе нагрузки 0,25А;

- переменное напряжение 6,3±0,5 В при токе нагрузки до 0,5 А (имитация 3Uo при проверке направленных защит от однофазных замыканий на землю).

Включение нагрузки обеспечивается встроенным контактором. Предусмотрена возможность включения контактора от двухпозиционного реле, для проверки действия защит в цикле АПВ.

Предусмотрено подключение внешних измерительных приборов.

Для отображения информации используется жидкокристаллический алфавитно-цифровой дисплей, имеющий 2 строки по 16 знаков каждая.

Выбор измеряемой величины осуществляется кнопками «Режим», «+», «-». Может быть выбран диапазон токов 0-2А; 0-20А; 0-200А; постоянное напряжение, переменное напряжение. Выбранный режим индицируется горящим светодиодом, расположенным ниже экрана дисплея.

Дополнительный источник ПТ 01/4А предназначен для получения токов (до 4кА), необходимых при тестировании автоматических выключателей, проверки схем РЗА совместно с трансформаторами тока.

Устройство состоит из регулятора, нагрузочной части и измерительного блока:

- регулятор - это мощный автотрансформатор со встроенным вольтметром;

- нагрузочная часть - это нагрузочный трансформатор, к которому в комплект входят (для намотки вторичной обмотки) провода разного сечения;

- измерительный блок - состоит из схемы управления работой нагрузочного трансформатора и ЖК индикатора.

Максимальная потребляемая мощность по цепям питания не более 15кВА (в режиме кратковременной перегрузки), выходной ток от 0 до 4кА, включение нагрузки обеспечивается встроенным контактором. Индикация в цифровом виде (на ЖК дисплее) выходного тока до 5кА, длительность подачи тока от 1мс до 12часов.

Рисунок 6 - Комплект дополнительного источника для проверки защит большим током ПТ01/4А

Установка У5052 состоит из двух блоков:

- блок К513 - источник с плавно-ступенчатым регулированием переменного напряжения до 380 В, переменного тока до 10 А, выпрямленного напряжения до 240 В, выпрямленного тока до 4,5 А, при этом он обеспечивает и измерение временных параметров реле;

- блок К514 - источник однофазного переменного тока до 200 А со ступенчатым регулированием.

Установка У5052 предназначена для проверки простых релейных защит и элементов электроавтоматики и позволяет выполнить следующие работы:

- проверку и настройку заданных уставок реле переменного тока, реагирующих на одну из величин (ток, напряжение), при токе срабатывания до 200 А или напряжении срабатывания до 380 В, значения тока при этом - не более 10 А. Устройство предусматривает проверку защит и с Iном = 1 А, обладающих значительно большим сопротивлением цепей тока, чем защиты с Iном = 5 А; предел регулировки тока в этом режиме - до 10 А при существенном увеличении выходного напряжения цепи тока;

- прогрузку первичным током защит, проверку коэффициента трансформации трансформаторов тока при, первичном токе, не превышающем 200 А.

При проверке реле типов РНТ, ДЗТ, РТ-80 и других реле, у которых форма кривой тока влияет на значение уставки срабатывания, необходимо использовать встроенные, предварительно включенные активные резисторы, которые существенно улучшают форму кривой выходного тока. Величина их может составлять 20, 70 или 200 Ом.

Проверку промежуточных реле, реле времени, контакторов постоянного тока на напряжение до 220 В или ток до 5 А производят в соответствии с пределами плавно-ступенчатого регулирования.

Дополнительно устройство позволяет производить времени срабатывания (возврата) проверяемых аппаратов (реле, контактов, выключателей и т. д.) на замыкающих, размыкающих или временно замыкающихся контактах. Измерение времени осуществляется с помощью встроенного электрического секундомера или внешнего миллисекундомера, для присоединения которого на задней панели предусмотрены специальные зажимы.

Устройство У5052 позволяет проверять защиты по переменному току с одновременным питанием их оперативных цепей нерегулируемым выпрямленным напряжением 220 В, создаваемым в регулировочном блоке К513, без подачи в этом случае на защиту оперативного тока от аккумуляторной батареи.

На регулировочном блоке K5I3 установлены электроизмерительные приборы: измеритель тока и напряжения с диапазоном измерения по току 0,01; 0,05; 0,25; 1,0; 5,0 А, по напряжению 7,5; 30; 75; 150; 300; 450 В, электрический секундомер типа ПВ-53Щ; на блоке К514 - измерительный трансформатор тока класса точностью 0,5.

Питание устройства У5052 - однофазное от сети переменного тока частоты 50 ± 0,5 Гц напряжением 220 или 380 В мощностью не менее 6 кВА. Питающий кабель сечением не менее 4 мм2 от силовой сборки подключают на входные зажимы «Сеть» блока К513 с обозначением «*» - «220» или «*» - «380». При работе с установкой У5052 без блок-приставки К515 в колодку разъема Х5 блока К513 должна устанавливаться специальная крышка - ответная часть разъема Х5, предотвращающая доступ к выводам, которые находятся под напряжением, и замыкающая цепь тока.

Лекция 5. Установки для проверки устройств РЗА (продолжение)

Комплектные испытательные устройства для проверки простых защит «Нептун». Устройства питаются от однофазной сети переменного тока частотой 50 Гц напряжением 220 В и выполняют следующие основные функции:

- формирование синусоидального тока регулируемой силы;

- формирование синусоидального или постоянного выходного напряжения регулируемой величины;

- измерение формируемых значений тока и напряжения;

- измерение временных параметров.

Устройство «Нептун» выдает следующие выходные сигналы:

- переменное напряжение частотой 50 Гц от 0 до 240 В или от 0 до 25 В при токе до 2 А с плавной регулировкой (кратковременно – до 5 А);

- постоянное (выпрямленное со сглаживанием) напряжение от 0 до 320 В или от 0 до 35 В при токе до 2 А с плавной регулировкой (кратковременно – до 5 А);

- переменный ток частотой 50 Гц от 0 до 10 А (25 В макс.), от 0 до 20 А (12 В макс.) или от 0 до 40 А (6 В макс.) с плавной регулировкой.

Устройство измеряет выдаваемое выходное напряжение с классом точности 2,5. Предусмотрена разбивка всей шкалы на два диапазона 0-25 (=0-35) В и 0-250 (=0-350) В для повышения точности регулировки и измерения при малых значениях.

Устройство измеряет выдаваемый выходной ток с классом точности 2,5. Предусмотрена разбивка всей шкалы на три диапазона 0–10, 0–20 и 0–40 А для повышения плавности регулировки и точности измерения.

Устройство «Нептун» позволяет измерять выдаваемую активную мощность. Диапазон измерения мощности от 0 до 1000 Вт.

Устройство «Нептун-2» отличается большей выходной мощностью – максимальный длительный ток канала напряжения увеличен до 5 А, а канал переменного тока имеет следующие субдиапазоны: 0–25 А (50 В макс.), 0-50 А (25 В макс.) и 0–100 А (12 В макс.). Диапазон измерения выходной мощности также расширен до 2000 Вт. Дополнительно для работы на малых токах введен диапазон тока с верхним значением 5 А.

Оба устройства позволяют измерять время срабатывания реле от момента включения нагрузки тумблером до срабатывания контактов проверяемого реле. При этом на обмотку реле подается предварительно установленное значение тока или напряжения. Контакты проверяемого реле запитываются отдельным постоянным напряжением около 150 В, вырабатываемым устройством и изолированным от всех других цепей. Устройство измеряет время срабатывания контактов с дискретностью порядка 2 мс и относительной погрешностью не хуже 1%. Максимальное время, отображаемое на индикаторе – 99,999 сек.

В обоих устройствах предусмотрено введение последовательных резисторов, позволяющих улучшить форму и увеличить плавность регулирования выходного тока. Эти резисторы также позволяют несколько стабилизировать значение выходного тока при изменяющейся нагрузке, например, при проверке реле прямого действия, работающим по схеме с дешунтированием.

Встроенные средства измерения устройств имеют цифровой отсчет показаний. При измерении напряжения или тока срабатывания дополнительно рассчитывается коэффициент возврата проверяемого реле с возможностью усреднения по нескольким замерам. На индикаторе одновременно отображаются текущие выдаваемые значения тока и напряжения выбранного выходного канала, в зависимости от нажатой кнопки «Канал U» или «Канал I».

В устройствах применена клавиатура из 6 кнопок и двухстрочный жидкокристаллический индикатор с подсветкой для отображения всех измеряемых величин.

Блок фазорегулятора ПТ-01Д идет как дополнительный блок к установке ПТ-01. Он предназначен для наладки и проверки защит (с фазозависимыми характеристиками) и элементов автоматики на месте их установки или в лабораториях. Питание осуществляется от сети переменного напряжения 220В, 50Гц. Мощность не менее 300ВА.

Блок обеспечивает:

- получение регулируемого трехфазного напряжения от 0 до 65 В (выходная мощность до 50 ВА по каждой фазе);

- регулирование и измерение угла сдвига фаз между током и напряжением;

- получение симметричного трехфазного напряжения с регулированием его величины между двумя фазами;

- проверку устройств защиты в режиме имитации различных видов коротких замыканий.

Рисунок 7 - Дополнительный блок фазорегулятора ПТ- 01Д

Комплектная переносная установка У5053 выполнена по блочному принципу и состоит из трех блоков, электрически связанных между собой при помощи штатных кабелей с разъемными соединениями: К513 – блока регулировочного, К514 – блока нагрузочного; К515 – блока-приставки для имитации аварийных режимов и проверки защит с фазозависимыми характеристиками.

Установка состоящая из 2 блоков К513 и К514 имеет название У5052.

Каждый из перечисленных блоков может в некоторых случаях использоваться отдельно, как самостоятельное проверочное устройство:

- блок К513 – как источник с плавно-ступенчатым регулированием переменного напряжения до 380 В, переменного тока до 10 А, выпрямленного напряжения до 240 В, выпрямленного тока до 4,5 А, при этом он обеспечивает и измерение временных параметров реле;

- блок К514 – как источник однофазного переменного тока до 200 А со ступенчатым регулированием;

- блок К515 – как источник однофазного плавно-регулируемого переменного напряжения или как источник симметричной системы трехфазных напряжений 100 В, например, для подключения приборов.

Комплектное устройство У5053 в дополнение к функциям У5052 обеспечивает:

- определение правильности чередования фаз трехфазной питающей сети;

- имитацию нормального режима при проверке защит, когда на защиту подается симметричное трехфазное нерегулируемое напряжение 100 В. Встроенный вольтметр блока К515 в этом режиме напряжения на выходе не контролирует, на выходе блока К513 ток отсутствует;

- имитацию двухфазного КЗ со сбросом напряжения между поврежденными фазами до заданного значения при одновременной подаче на защиту предварительно отрегулированного, аварийного тока. В этом режиме имеется возможность регулирования напряжения между поврежденными фазами от 0 до 100 В при сохранении симметричности. Регулируемого напряжения по отношению к напряжению неповрежденной фазы и возможность плавного регулирования угла между аварийным током и напряжением;

- имитацию трехфазного КЗ со сбросом напряжения трех фаз до нуля или другой расчетной величины. Допускаемая длительность имитации трехфазного КЗ со сбросом напряжения до нуля – не более 5 с. На блоке К514 установлены электроизмерительные приборы: измеритель напряжения с диапазоном измерения 1,5; 3; 7,5; 30; 75; 150 В и измеритель фазы с рабочими шкалами 0–90°, 0–360° и допустимыми погрешностями ±5°, ±10° соответственно. Предусмотрена возможность изменения угла сдвига фаз между током, получаемым от блока К513, и внешним напряжением до 150 В (например, при проверке тока манипуляции дифференциально-фазных защит).

Напряжение питания устройства У5053 трехфазное, симметричное 220 и 380 В, частотой 50±0,5 Гц от источника мощностью не менее 6 кВА.

Установки для проверки средств РЗА «Уран» предназначены для проверки электрических и временных характеристик простых («Уран-1») и сложных («Уран-2») средств релейной защиты и автоматики. Они позволяют заменить установки ЭУ5000 и ЭУ5001 и их модификации.

Установка «Уран-1» состоит из двух блоков: регулировочного и нагрузочного. Установка «Уран-2» состоит из трех блоков: регулировочного, нагрузочного и блока трехфазного напряжения.

Блок регулировочный предназначен для формирования регулируемого переменного напряжения в диапазоне 0,1–410 В с максимальным выходным током до 10 А или регулируемого постоянного (выпрямленного со сглаживанием) напряжения с диапазоном регулировки 0,1–240 В и максимальным выходным током 5 А.

Для питания оперативных цепей проверяемого устройства защиты блок имеет дополнительный выход переменного или постоянного напряжения 220 (110) В с максимальным выходным током 1 А. Блок позволяет измерять время срабатывания, возврата или длительность проскальзывающего импульса в диапазоне 0,001–100 сек. Максимальная потребляемая мощность по цепям питания не более 5500 ВА.

Блок нагрузочный предназначен для формирования переменного тока с диапазоном регулировки 0,5-200 А или переменного напряжения с диапазоном регулировки 0,1–500 В. Измерение и отображение значений формируемых выходных величин осуществляется измерительной схемой блока регулировочного.

Блок трехфазного напряжения предназначен для формирования трехфазного переменного напряжения с плавной регулировкой в диапазоне 0,1–63,5 В и максимальным током 0,5 А в каждой фазе. Блок позволяет осуществлять плавную регулировку угла сдвига фаз между опорным сигналом и фазным или линейным напряжением формируемой системы в диапазоне 0–360°. В качестве опорного сигнала могут выступать: внешнее напряжение 4–400 В; напряжение, формируемое блоком регулировочным; ток, формируемый блоком нагрузочным; напряжение одной из фаз формируемой системы.

Блок можно использовать как источник однофазного переменного напряжения с плавной регулировкой выходного сигнала в диапазонах: 0,1–200 В и максимальным током 0,5 А или 0,1–65 В с максимальным током 1,5 А, а также как источник однофазного переменного тока с плавной регулировкой сигнала в диапазоне 0,1–15 А.

При формировании блоком однофазного сигнала (напряжения или тока) имеется возможность регулировки угла сдвига фаз между опорным и формируемым сигналами в диапазоне 0–360° или же регулировки частоты: плавной регулировки в диапазоне 40–60 Гц с дискретностью 0,1 Гц или ступенчатой в диапазоне 50–550 Гц с дискретностью 50 Гц.

Блок позволяет имитировать однофазные, двухфазные и трехфазные короткие замыкания со сбросом напряжения в аварийных фазах до значения напряжения уставки с сохранением симметричности относительно неповрежденных фаз.

Дополнительно блок может выполнять функции следующих приборов:

- вольтметра для измерения внешнего напряжения в диапазоне 0,1-400В;

- амперметра для измерения внешнего тока в диапазоне 0,1-25 А;

- фазометра для измерения угла сдвига фаз между двумя внешними напряжениями или внешним напряжением и внешним током в диапазоне 0-360°;

- омметра для измерения внешнего сопротивления в диапазоне 0,01–10 Ом. Максимальная потребляемая мощность по цепям питания не более 200 ВА.

Лекция 6. Микропроцессорные системы для проверки средств РЗА

Испытательная система «Реле-тестер» TS NNT предназначена для выполнения проверок реле и устройств РЗА по порогу и времени срабатывания, по коэффициенту и времени возврата и т.п.

Система позволяет выполнить ручной или автоматизированный контроль параметров реле, сформировать и сохранить в памяти ПЭВМ протокол испытаний, а при необходимости распечатать результаты проверки.

Кроме того, система дает возможность провести испытания релейной защиты и автоматики в условиях, которые были зафиксированы цифровыми осциллографами при реальных авариях. Это облегчает разбор причин возникновения и процесс развития аварии, позволяет правильно оценить результаты работы устройств РЗА в этих условиях. Результаты таких испытаний так же протоколируются и могут быть выведены на печать.

Система позволяет проверить характеристики устройств РЗА при возникновении одно- и многофазных КЗ в том числе и на соседней ЛЭП, обрывах фазного провода, качаниях в энергосистеме и изменении частоты в сети.

Система обеспечивает проверку поведения различных реле при наличии в сети высших гармоник, вплоть до 10-й, апериодических составляющих и затухающих гармонических сигналов, а так же при скачкообразном изменении частоты.

Система состоит из двух основных частей – программной и аппаратной. Аппаратная часть включает в себя собственно испытательное устройство (TU), выполненного в виде конструктивно законченного прибора, и персональную ЭВМ.

Используемая в составе системы ПЭВМ должна отвечать следующим требованиям:

- процессор I-86 или выше с ОЗУ не менее 8 мБ;

- жесткий диск со свободным пространством не менее 40 мБ;

- один, а лучше два порта LPT;

- цветной или монохромный монитор SVGA;

- стандартная клавиатура и координатное устройство типа «мышь».

Если планируется использовать систему в основном на выездах, то желательно чтобы ПЭВМ была переносной.

Программное обеспечение ПЭВМ включает в себя программы проверки реле тока, напряжения и сопротивления, а также программу имитации различных режимов работы энергосистемы для проверки работы релейной защиты и автоматики в этих режимах.

Кроме того, программное обеспечение содержит модуль воспроизведения сигналов тока и напряжения, записанных цифровым осциллографом в файлах формата COMTRADE, и программный модуль генерации сигналов, содержащих экспоненциальные составляющие и высшие гармоники.

Структура испытательной системы приведена на рисунке 8.

Испытательный прибор TU содержит три источника тока и три источника напряжения. Каждый источник под управлением ПЭВМ может быть независимо от других источников настроен пользователем по амплитуде и угловому положению в фазовой плоскости, составу высших гармоник и апериодических составляющих. Программное обеспечение ПЭВМ позволяет превратить источники трехфазных сигналов в однофазный повышенной мощности или в источники постоянного тока (напряжения) с плавной и независимой регулировкой их уровня. Кроме того, в приборе имеется 8 приемных реле для контроля реакции проверяемого устройства на сигналы тока и напряжения, а также 2 выходных, программно управляемых реле.

Рисунок 8

На передней панели прибора TU находятся выходные клеммы источников тока и напряжения, светодиодная сигнализация перегрузки источников и включенного состояния прибора, а также разъем приемных и выходных реле прибора. Размещение этих элементов на передней панели прибора TU показано на рисунке 9.

Рисунок 9

На задней панели прибора TU находятся розетка, предохранитель и выключатель сетевого питания прибора. Кроме того, с той же стороны установлен разъем для подключения прибора через интерфейсный кабель к LPT-порту ПЭВМ. После включения выключателя, при наличии напряжения в сети 220 В, его клавиша подсвечивается.

Питание прибора TU: напряжение – (150÷250) В, потребляемая мощность – 1200 ВА.

Общие характеристики источников тока и напряжения:

- частотный диапазон – 0÷500 Гц;

- минимальный шаг изменения частоты – 0,01 Гц;

- приведенная погрешность реализации частоты – не хуже 0,2%;

- диапазон изменения фазового угла 0÷360 электрических градуса;

- минимальный шаг изменения фазового угла 0,1 электрических градуса;

- приведенная погрешность реализации фазового угла – 0,2%;

- гальваническая изоляция относительно корпуса прибора – 1000 В.

Характеристика источников тока:

- действующее значение трехфазного тока – до 10 А на фазу;

- однофазный ток (три источника на общую нагрузку) – до 30 А;

- постоянный ток – до 15 А;

- выходная мощность в 3-фазном режиме – до 50 ВА на фазу;

- выходная мощность в однофазном режиме – 150 ВА;

- выходная мощность в режиме постоянного тока – 100 Вт;

- минимальный шаг изменения величины тока – 10 мА;

- приведенная точность – не хуже 0,5%;

- максимальное сопротивление нагрузки – не более 0,7 Ом;

- имеется контроль обрыва в цепи нагрузки;

- встроенная защита от перегрузки источника;

- подключение нагрузки через клеммные гнезда Ø 4 мм.

Характеристика источников напряжения:

- действующее значение трехфазного напряжения – до 100 В на фазу;

- однофазное напряжение (два источника в противофазе) – до 200 В;

- постоянное напряжение – до 300 В;

- выходная мощность в 3-фазном режиме – до 100 ВА на фазу;

- выходная мощность (на нагрузке) в однофазном режиме – 200 ВА;

- выходная мощность в режиме постоянного напряжения – 100 Вт;

- минимальный шаг изменения величины тока– 0,1 В;

- приведенная точность – не хуже 0,5%;

- минимальное сопротивление нагрузки – не менее 150 Ом;

- встроенная защита от перегрузки источника и КЗ в цепи нагрузки;

- подключение нагрузки через клеммные гнезда Ø 4 мм.

Дискретные выходы:

- количество: два выходных реле;

- тип программно-управляемые контакты;

- коммутируемое переменное напряжение – 250 В;

- максимальный коммутируемый ток – 5 А;

- коммутационная способность – до 100 тысяч циклов;

- время на замыкание контакта – до 6 мсек;

- время на размыкание контакта – до 10 мсек;

- подключение нагрузки – через разъем DB25;

- гальваническая изоляция относительно корпуса прибора – 2000 В.

Дискретные входы:

- количество – 8 входных реле;

- тип подключаемого сигнала «сухой» контакт или транзисторный ключ (открытый коллектор, сток);

- разрешающая способность между двумя состояниями сигнала – 200мксек;

- подключение через разъем DB25;

- гальваническая изоляция относительно корпуса прибора – 2000 В.

Лекция 7. Микропроцессорные системы для проверки средств РЗА (продолжение)

Микропроцессорная система Реле – томограф –41М (РЕТОМ 41) (см. рисунок 10), универсальная компьютерная система для проверки сложных устройств релейной защиты и автоматики в электроэнергетике, энергоемких промышленных предприятиях.

Рисунок 10 – РЕТОМ 41

Испытательная система включает в себя:

- испытательный прибор РЕТОМ-41М;

- персональный компьютер типа Notebook с процессором РIII-800 МГц или выше, с видео адаптером SVGA или лучше;

- принтер для распечатки протоколов испытаний;

- программное обеспечение для персонального компьютера;

- паспорт, техническое описание, инструкция пользователя, гарантийный талон и т.д.;

- кабели, шнуры для подключения, синхронизатор и сумка для транспортировки;

- дополнительные блоки: Рет-10 и Рет-ТН.

Технические данные Ретом-41М приведены ниже.

Источники тока:

- количество 3;

- трехфазный режим 3×0÷20 А, 3×250 ВА;

- однофазный режим 1×0÷60 А, 1×750 ВА;

- режим постоянного тока 1×0÷20, А1×250 Вт;

- шаг изменения тока 0,25 мA в диапазоне 0÷2 А, 2,5 мA в диапазоне 2÷20А;

- погрешность 0,3%.

Источники тока в комплекте с трансформаторными блоками РЕТ-10:

- с 3 блоками РЕТ-10 - 3×0÷200 А, 3×250 ВА; 1×0÷600 А, 1×750 ВА;

- с 1 блоком РЕТ-10 - 1×200 A, 1×250 Вт, 1×0÷20 А ,2×250 ВА;

- шаг изменения тока 2,5 мA в диапазоне до 20 А, при kT = 10 - 25 мA в диапазоне до 200 А, при kT = 0,1 - 0,025 мА в диапазоне до 0,2 А, 0,25 мА в диапазоне до 2 А;

- погрешность 0,3%.

Источники напряжения:

- количество 3;

- трехфазный режим 3×0÷120 В, 3×60 ВА;

- однофазный режим 1×0÷240 В, 1×120 ВА;

- режим постоянного тока 1×0÷320 В, 1×40 Вт;

- шаг изменения напряжения 12,5 мВ;

- погрешность от измеряемого значения 0,3%.

Диапазон изменения фазы:

- фаза в каналах тока и напряжения – 0÷360°;

- погрешность от измеряемого значения – 0,3%;

- минимальный шаг изменения фазы – 0,1°;

- погрешность установки фазы – ± 0,05%.

Диапазон изменения частоты:

- общий диапазон частот, выдаваемых сигналов тока и напряжения – 0÷500 Гц;

- шаг изменения частоты – 0,2 Гц;

- погрешность – ± 0,1 Гц;

- диапазон изменения промышленной частоты – 20÷70 Гц;

- шаг изменения частоты – 0,01 Гц;

- погрешность – ± 0,005 Гц.

Аналоговые измерительные входы:

- количество – 2;

- пределы измерения по току = 20 мА; = 20 А; ~20 А;

- пределы измерения по напряжению = 20 В; ~10 В; = 300 В; ~300 В;

- погрешность измерения в режиме постоянного тока и напряжения 0,5%;

- погрешность измерения в режиме переменного тока и напряжения 1,5%.

Дискретные входы:

- количество – 8;

- тип входов: «сухой» контакт, 220 В, транзисторный ключ.

Контактные выходы:

- количество – 3;

- коммутационная способность – 220 В/1 А.

Питание – сеть 220 В, 45÷65 Гц; потребляемая мощность – не более 1250 Вт.

Испытательная система включает в себя:

- испытательный прибор РЕТОМ-51;

- программное обеспечение;

- паспорт, техническое описание, инструкция пользователя, гарантийный талон и т.д.;

- кабели и шнуры для подключения;

- сумка для транспортировки;

- персональный компьютер, типа Notebook, с операционной системой Windows XP;

- принтер, для распечатки протоколов испытаний;

- дополнительные блоки.

Система «РЕТОМ-51» является приемником приборов серий «Ретом-31», «Ретом-41», «Ретом-41М» и работает под управление Windows XP. Она позволяет выдавать по три фазы тока и напряжения любой сложности и контролировать работу реле по восьми каналам, в ручном, полуавтоматическом и автоматическом режимах. На рисунке 11 приведена структура ИПТК РЕТОМ-51.

Рисунок 11 - Структура ИПТК РЕТОМ-51

Пользователь с помощью персонального компьютера (ПК) задает необходимые режимы работы, ПК рассчитывает эти режимы и передает всю необходимую информацию на внутренний контроллер (ВК) устройства РЕТОМ-51. По полученной информации ВК рассчитывает цифровые выборки токов и напряжений и передает их в интерфейсный модуль (ИМ), затем на силовые цифро-аналоговые преобразователи (Силовые ЦАП), а сформированный ими сигнал - на соответствующие усилители. Силовые ЦАП масштабируют аналоговые сигналы токов I_A, I_B, I_C и напряжений U_A, U_B, U_C до заданных величин и обеспечивают необходимый уровень мощности. Указанные сигналы передаются на входы проверяемой защиты.

Выходы проверяемого устройства защиты (контактные или потенциальные) подключаются к дискретным входам устройства РЕТОМ-51 через ИМ. Полученные сигналы передаются в ВК, где проводится первичная обработка и синхронизация с реальным временем. Полученная информация передается в ПК для окончательного анализа и оформления протокола испытаний, который может быть выведен на дисплей или печатающее устройство.

ВК управляет также реле, которые установлены в приборе РЕТОМ-51 (Выходы контактные), и обрабатывает информацию, полученную от АЦП (Входы аналоговые).

Стандартный пакет для РЕТОМ-51 включает в себя следующие программы:

- ручное управление независимыми источниками тока и напряжения;

- проверка реле тока;

- проверка реле напряжения;

- проверка реле направления мощности;

- проверка реле сопротивления;

- проверка реле частоты;

- универсальный секундомер-регистратор;

- RL – модель энергосистемы;

- воспроизведение аварийных процессов, записанных цифровыми осциллографами;

- программа, позволяющая получить токи и напряжения любой формы в виде суммы сигналов заданных частот;

- программа настройки, юстировки и коррекции РЕТОМ-51.

Лекция 8. Микропроцессорные системы для проверки средств РЗА (продолжение)

Компьютеризованная система для проверки реле и моделирования различных режимов реле ФРЕЯ 300 функционирует как совместно с персональным компьютером, так и без него в автономном режиме. В сочетании с возможностями интеллектуального программного обеспечения система обеспечивает выполнение быстрой проверки, моделирования и анализа работы защиты энергосистемы. Генерируемые значения выводятся на встроенный дисплей. Очень точные аналоговые входы (0,01%), низкого и высокого уровня. Можно выполнять как статическое, так и динамическое тестирование, предаварийное и аварийное генерирование, одновременное линейное изменение нескольких величин произвольной формы. Для питания тестируемой защиты предусмотрен встроенный источник постоянного тока (220 В). В ручном режиме пользователь имеет возможность изменить любую выходную величину с помощью удобной ручки на панели управления. Полуавтоматический режим предназначен для наиболее общих типов реле, которым требуется много проверочных точек. Полностью автоматическая проверка может основываться на контрольной проверке, выполненной, например, во время пуско-наладочных работ, когда редактор планов проверки создает план проверки.

Устройство ФРЕЯ 300 может проверить следующие виды защит:

- дистанционное защитное оборудование;

- синхронизированные реле;

- реле минимального напряжения;

- направленные реле мощности;

- реле минимального тока и минимальной мощности;

- реле реагирующие на появление составляющих;

- реле защиты от замыканий на землю;

- частотные реле;

- реле определяющие коэффициент мощности;

- реле максимального напряжения;

- реле баланса напряжения и тока;

- направленные реле максимального тока;

- реле постоянного максимального тока;

- реле реагирующие на сдвиг фаз;

- устройства АПВ;

- реле токов обратной последовательности максимального действия с обратнозависимой временной характеристикой;

- дифференциальные защиты;

- направленные реле напряжения;

- направленные реле мощности.

Технические характеристики.

Выходы напряжения:

- 4-фазное переменное 150 В, 1-фазное переменное 300 В, постоянное напряжение 180 В.

Выходы тока:

- 3-фазный переменный 15 А, 1-фазный переменный 45 А, постоянный ток 15 А.

Генераторы:

- длительный сигнал – 2000 Гц, промежуточный сигнал - 3,5 кГц;

- диапазон фазового угла: от 0 до 360°.

Все семь генераторов независимо друг от друга регулируются по амплитуде и фазе. Цепи генератор-усилитель и цепи сетевого питания гальванически развязаны.

Таймер, измерительный сектор:

- дискретные входы - 10 входов (2 группы по 5 независимых контактов);

- постоянное напряжение – 275 В, переменное напряжение – 240 В;

- внутреннее разрешение – 50 мксек.

Измерительные входы:

- постоянного тока, диапазон - ±20 мА;

- постоянного напряжения, диапазон - ± 10В;

- переменного/постоянного тока, диапазон: + 14 А;

- переменного/постоянного напряжения, диапазон: ±220 В.

Дискретные выходы 2×4 (нормально разомкнутые и нормально замкнутые), контакты с нулевым потенциалом, с управлением через программное обеспечение.

Питание 85–264 В, частота 47–63 Гц, мощность – 600 ВА.

SVERKER 760 – устройство комплексного тестирования реле. SVERKER 760 имеет множество функций, которые обеспечивают более высокую эффективность тестирования реле. В частности, его функция измерений обеспечивает определение и отображение следующих параметров (дополнительно к измерению времени, напряжения и тока): Z, R, X, S, P, Q, фазового угла и cosφ. Вольтметр также может быть использован как второй амперметр (например, при тестировании дифференциальных реле). Все результаты измерений представляются на отдельном дисплее, который позволяет легко считывать данные. Благодаря встроенному регулируемому источнику напряжения (амплитуда и фазовый угол), SVERKER 760 также обеспечивает возможность высокоэффективного тестирования защитного оборудования. Также просто может выполняться тестирование автоматов повторного включения. Тонкая регулировка тока осуществляется легко благодаря встроенному магазину сопротивлений.

SVERKER 760, также имеет последовательный порт для связи с PC и соответствующее программное обеспечение в среде Windows.

Работа двух или более блоков SVERKER 760 может быть синхронизирована, что, например, позволяет пользователю объединить три блока SVERKER 760 в один базовый комплект для тестирования трехфазных цепей.

Тестирование реле:

SVERKER 760 главным образом предназначен для вторичного тестирования защитного релейного оборудования. При этом может быть выполнено тестирование практических всех типов однофазной защиты.

SVERKER 760 позволяет тестировать пофазно трехфазные системы защиты, а также релейные системы защиты, которые требуют сдвига фаз. Более того, с помощью SVERKER 760 может выполняться тестирование автоматического повторного включения.

Примеры оборудования, тестируемого с помощью блоков SVERKER 750/760 (в скобках указан код ANSI):

- реле максимального тока (50/76);

- реле максимального тока с обратнозависимой выдержкой времени (51);

- реле минимального тока (37);

- реле замыкания на землю (50);

- направленное реле максимального тока (67);

- направленное реле неисправности заземления (67N);

- реле максимального напряжения(27);

- реле минимального напряжения (91);

- направленное реле напряжения (32);

- реле направления мощности (55);

- реле коэффициента мощности;

- дифференциальная защита;

- дифференциальные цепи (87);

- оборудование дистанционной защиты (пофазно) (21);

- реле максимального тока нулевой последовательности (46N);

- защита двигателей от перегрузки (51/86);

- автоматическое повторное включение (79);

- реле обрыва фазы (94);

- реле регулирования напряжения;

- реле минимального сопротивления, Z>;

- реле максимального сопротивления, Z;

- тепловые реле;

- реле времени.

Технические характеристики системы приведены ниже.

Выходы переменного тока имеют 4 предела: 10 А 75 В, 40 А 20 В, 100 А 8 В, 250 А.

Выходной трансформатор оборудован встроенной термозащитой. Первичная обмотка защищена с помощью миниатюрного автоматического выключателя.

Выходы постоянного и переменного тока: 0-250 В переменного тока 3 А, 0-300 В постоянного тока 2 А.

Таймер 0,000–99999,9 сек., точность: 1 мсек.

Амперметр:

- пределы измерения: внутренний диапазон 0,00–250,0 А, внешний диапазон 0,000–6,000 А;

- точность: внутренний диапазон 1%, внешний диапазон 1% для переменного тока и 0,5% для постоянного тока;

- максимальный ток, внешний вход 600 В переменного тока или 275 В постоянного тока.

Вольтметр:

- предел измерения 0,00-600,0 В;

- точность – 1% для переменного тока и 0,5% для постоянного тока;

- максимальное входное напряжение – 600 В переменного тока или 275В постоянного тока.

Измеряемые параметры:

- переменный ток: Z (Ωφ), Z (Ω), R, X (Ω, Ω), S (VA), Q (Var), cos φ, φ(°,Iref) и φ (°,Uref);

- постоянный ток: R (Ω) и Р (W).

Компьютерная испытательная система для комплексных проверок различного высокочастотного оборудования в электроэнергетике РЕЛЕ-ТОМОГРАФ-ВЧ.

Технические данные.

ВЧ-генератор 24 ÷ 630 кГц:

- наибольшее выходное напряжение (КНИ < 0,5%) 20 В;

Номинальное внутреннее сопротивление RBH(переключаемое) 0; 75; 150 Ом;

- максимальная выходная мощность(RH=75 Ом, RBH=75 Ом) 1300 мВт.

НЧ-генератор 20 Гцч24 кГц:

- наибольшее выходное напряжение 75 В;

- максимальная выходная мощность 3 Вт;

- наибольший допустимый выходной ток 50 мА Эфф.

Миллисекундомер - 99 с.

Контактные выходы 2 шт.

Дискретные входы 16 шт.

Селективный вольтметр с пределами 10 мВ, 100 мВ, 1 В, 10 В, 100 В на диапазон частот 24÷630 кГц.

Генератор технической частоты ГТЧ-2 предназначен для настройки и изменения уставок реле частоты от бросков понижения частоты в системах автоматической частотной нагрузки.

Диапазон генерируемых частот 45÷55 Гц. Диапазон скорости изменения частоты 0,1÷6,3 Гц/с. Выходное напряжение 100 (+10%,-10%) В. Номинальная выходная мощность 30 ВА.

Микропроцессорный генератор технической частоты ГТЧ-ЗУ (ИТЧ-4).

Выходная мощность до 50 ВА (непрерывно в течение 8 часов). Выходное напряжение регулируется плавно от 0 до 150В. Частота регулируется от 11 до 99 Гц с дискретностью 0,01 Гц. Скорость изменения частоты регулируется от 0,07 до 100 Гц/с с дискретностью0,01 Гц/с. Диапазон измерения времени изменения частоты от 0,001 до 100 сек с точностью +/- 0,005 с. Частота изменяется с заданной скоростью в любую сторону от любого значения частоты. Возможна установка разных скоростей при изменении частоты в одну и другую стороны. Все частотные параметры, временные интервалы и напряжение индицируется на цифровом индикаторе. Генератор защищен от перегрузки и неправильных действий оператора; имеет звуковую и световую сигнализацию при перегрузке. Генератор имеет вход для автоматического останова частоты при срабатывании внешнего устройства (реле частоты).

Список литературы

1. Беркович М.А., Семенов В.А. Основы техники и эксплуатации релейной защиты. - М.: Энергия, 1991,- 432 с.

2. Справочник по наладке вторичных цепей электростанций и подстанций /Под ред. Э.С. Мусаэляна. - М.: Энергоатомиздат, 1989.

3. 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 Минтопэнперго РФ, 1996.

4. Басс Э.И., Дорогунцев В.Г. Релейная защита электроэнергетических систем./ Под ред. А.Ф. Дьякова.- М. :Изд. МЭИ, 2002.- 295 с.

5. Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем: Учебное пособие для техникумов.- М., Энергоатомиздат, 1998.

6. Шабад М.А. Расчеты РЗ и А распределительных сетей: Монография. - СПб.: ПЭИПК, 2003. - 350с.

7. Овчинников В.В. Защита электрических сетей 0,4-35кВ. Ч.1,Ч.2. – М.: Издательство редакции журнала “Энергетик”, 2002.

Сводный план 2011 г., поз. 325