Лабораторная работа № 7 дистанционная защита сборных шин

Дистанционная защита применяется для защиты шин 6 и 10 кВ. Защита устанавливается на трансформаторах, связывающих защищаемые шины с системой, и питается от трансформатора тока и трансформатора напряжения. Защита состоит из пускового и дистанционного органов.

Сопротивление срабатывания дистанционного органа выбирается меньшим сопротивлений реакторов линии и трансформатора. В этом случае защита не работает при коротком замыкании (КЗ) за реактором линии или трансформатором связи, т.к. напряжение на зажимах дистанционного органа превышает его сопротивление срабатывания.

При металлическом КЗ на защищаемых шинах напряжение, а вследствие этого и сопротивление на зажимах реле сопротивления падает до нуля. Защита приходит в действие и отключает трансформатор, отделяя тем самым поврежденные шины от системы.

В данной лабораторной работе моделируются сборные шины, питающиеся от сети через силовой трансформатор и выключатель. В цепь этого выключателя включены измерительные трансформаторы тока и напряжения (рис.7.1).

Рис.7.1. Схема включения дистанционной защиты шин

Короткие замыкание можно устраивать на защищаемых шинах и на нагрузке после реактора LR. С помощью специальной программы на компьютере моделируется дистанционная защита сборных шин, воздействующая на выключатели всех присоединений.

При правильной работе защита должна действовать при КЗ на защищаемых шинах и не работать при КЗ за реактором. Схема электрических соединений приведена на рис.7.2 и 7.3.

Рис.7.2. Электрическая схема соединений

Рис.7.3. Электрическая схема соединений (продолжение)

Условная система сборных шин в однофазном исполнении (показана на рис.7.2 жирными линиями) получает питание от фазы «А» трехфазного источника питания G1 через фазу «А» двух последовательно включенных моделей линий электропередачи А1, А2 и верхнюю (по расположению) фазу трехфазной трансформаторной группы А3. Верхняя фаза трехфазной трансформаторной группы А3 включена параллельно средней фазе, от которой питаются условные сборные шины с противоположной стороны (моделируя подпитку сборных шин, например, от синхронного генератора электростанции).

Трехполюсный выключатель А4 подает питание на условную систему шин со стороны «электрической системы» G1 (по обозначениям на схеме в программе и приложении), выключатели А5 и А7 играют роли выключателей отходящих присоединений этой системы шин. В качестве одного из присоединений использована индуктивная нагрузка А6 и сюда же подано питание со стороны «генератора станции» G2 (по обозначениям на схеме в программе и приложении), в качестве второго – активная нагрузка А9, питающаяся от шин через линейный реактор А8.

Выключатели А10 и А11 включены как короткозамыкатели на защищаемых шинах и на реактированном присоединении соответственно.

Трансформаторы тока и напряжения блока А12 измерительных трансформаторов тока и напряжения фиксируют ток и напряжение ввода сборных шин со стороны «электрической системы».

Вторичные обмотки трансформаторов тока блока А12 подключены к аналоговым входам коннектора А15, соединенного гибким шлейфом с платой ввода/вывода PCI6024E персонального компьютера А16.

Розетки «УПР.» трехполюсного выключателя А4 гибким кабелем подключены к розетке терминала А13, гнезда которого соединены с гнездами блока А14 ввода-вывода цифровых сигналов согласно электрической схеме соединений.

Порядок выполнения работы

Убедиться, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания. Соединить гнезда «ТК» источника G1. Соединить гнезда защитного заземления "" устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» источника G1. Соединить аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.

Переключатели режимов работы трехполюсных выключателей А5, А7, А10 и А11 установить в положение «РУЧН.»., выключателя А4 – в положение «АВТ.». Параметры линий электропередачи А1 и А2 переключателями установить, например, следующими: R = 200 Ом, L/R_L=1,2/32 Гн/Ом, С1=С2=0 мкФ. Величины активных нагрузок блока А9 установить равными, например, 80% от 50 Вт в используемой фазе, индуктивных нагрузок блока А6 – 25 % от 40 Вар в используемой фазе. Номинальное вторичное фазное напряжение трехфазной трансформаторной группы А3 установить равным 230 В.

Включить источник G1. О наличии напряжений на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки. Включить выключатели «СЕТЬ» выключателей A4, А5, А7, А10, А11, блока А14 ввода-вывода цифровых сигналов. Нажать на кнопки «ВКЛ» выключателей А5 и А7.

Привести в рабочее состояние персональный компьютер А16, войти в соответствующий каталог и запустить прикладную программу «Дистанционная защита шин.exe». Задать уставки защиты, нажав на соответствующую виртуальную кнопку.

Нажать на виртуальную кнопку «Пуск». Меняя параметры активной и индуктивной нагрузок, а также моделируя короткие замыкания вне и внутри зоны действия защиты (включая выключатели А11 и А 10 соответственно), проанализировать изменение вектора сопротивления, вычисляемого дистанционной защитой.

Перейти в режим работы программы «Защита», выбрав соответствующий пункт в главном меню. Начать запись, ввести защиту. Смоделировать короткое замыкание вне зоны действия защиты, включив выключатель А11. Через 0,5-1 с отключить выключатель А11 и смоделировать короткое замыкание в зоне действия защиты, включив выключатель А10. После срабатывания защиты проанализировать состояние схемы и записанные осциллограммы тока.

По завершении экспериментов отключить источник G1 и выключатели «СЕТЬ» блоков А4, А5, А7, А10, А11, А14.

Содержание отчета

1.Схема защиты, исследуемая в лабораторной работе.

2 Осциллограммы токов при КЗ, моделируемых в работе.

3. Результаты расчетов уставок защиты.

4. Векторные диаграммы.

5.Выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Принцип действия дистанционной защиты сборных шин.

2. Факторы, влияющие на работу дистанционной защиты шин.

З. Назначение пускового органа.

4. Назначение дистанционного органа.

5.Какие схемы соединения трансформаторов тока и трансформаторов напряжения используются в дистанционных защитах ?

Список использованных источников

1. Андреев В.А. Релейная защита, автоматика и телемеханика в системах электроснабжения. Учебник для студентов вузов. – М.: Высшая школа, 2005.

2.Овчаренко Н.И. Аппаратные и программные элементы автоматических устройств энергосистем. М.: Изд-во НЦ ЭНАС,2004 .

3. Федосеев А.М. Релейная защита электроэнергетических систем. Релейная защита сетей. М.: Энергоиздат, 2004.

4. Электротехнический справочник/ под ред.Г.Б.Герасимова и др. (гл.ред. А.И.Попов) – 8-е изд. испр. и доп. Т.3. Производство, передача и распределение электрической энергии.М.:Издательство МЭИ, 2002.