Лабораторная работа 4 Защита напряжения
Цель работы - изучить влияние отклонений напряжения в электрических сетях на работу основных промышленных электроприемников, получить навыки настройки микропроцессорной защиты напряжения и исследовать ее работу.
Задание:
1. Используя рекомендованную литературу [1, 2, 8-10] и конспект лекций уяснить причины отклонений напряжения в электрических сетях и влияние этих отклонений на работу электроприемников.
2. Ознакомиться с электрической схемой защиты напряжения выполненной на электромеханических реле, назначением каждого элемента схемы и принципом ее работы.
3. Ознакомиться с блок схемами защит напряжения (ЗН) микропроцессорного устройства МРЗС-05-01, принципом их работы и основными техническими параметрами.
4. Освоить методику настройки (редактирования) параметров микропроцессорного устройства защиты напряжения.
5. Провести испытание микропроцессорного устройства защиты напряжения .
Краткие теоретические сведения
1.1. Причины отклонений напряжения в электрических сетях
В электрических сетях могут происходить как повышения так и понижения напряжения. Повышение напряжения в сетях наблюдается при отключениях мощных электроприемников или части электрической системы (здесь не рассматриваются атмосферные или коммутационные перенапряжения). Понижение напряжения в сети возникает при подключении мощных нагрузок (увеличиваются потери напряжения) или при коротких замыканиях.
Для поддержания напряжения в требуемых пределах в системах электроснабжения используют следующие способы [2, 9]:
- автоматическое изменение возбуждения синхронных генераторов на электростанциях (регулируется вырабатываемая ими ЭДС);
- автоматическое регулирование коэффициента трансформации силовых трансформаторов с РПН (регулирование под нагрузкой);
- автоматическое изменение реактивной мощности путем использования синхронных компенсаторов или компенсирующих (косинусных) конденсаторных установок.
1.2. Требования нормативных документов к отклонениям напряжения
Отклонение
напряжения
δU
в процентах от номинального значения,
согласно ГОСТ 13109-87 [8] определяется по
формуле :
δU=
%,
где, U – действительное (фактическое) значение напряжения в сети, В; Uном - номинальное значение напряжения, В.
Названный ГОСТ регламентирует отклонения напряжения следующими значениями:
- для сетей до 1 кВ в нормальном режиме ±5%, максимальное (в после аварийном режиме) ±10%;
- для сетей 6 – 20 кВ максимальное (в после аварийном режиме) ±10%.
1.3. Влияние отклонения напряжения на работу электроприемников
Многочисленные электроприемники по разному «отзываются» на отклонения напряжения [9].
Осветительные приборы наиболее чувствительны к отклонениям напряжения. Так для ламп накаливания работа при повышенном напряжении в 1 % снижает срок их службы на 14 %, а работа при повышенном напряжении в 5 % приводит к сокращению срока службы в двое.
Работа ламп накаливания на пониженном напряжении в 1 % уменьшает на 3,7 % их световой поток. Уменьшение рабочего напряжения на 5-10 % уменьшает световой поток ламп на столько, что увеличивается вероятность ошибок и падает производительность труда.
Люминесцентные лампы менее зависят от напряжения. Так их работа при повышенном напряжении на 10 % уменьшает срок их службы только 20 – 30 %. Однако при снижении напряжения более 20 % эти лампы могут вообще не зажигаться.
Асинхронные двигатели менее критичны к отклонениям напряжения. Так при отклонениях напряжения в пределах ±10 % частота вращения двигателей при номинальной нагрузке изменяется в небольших пределах +1…− 1,5 %. Однако, при повышенном напряжении возрастает потребление реактивной мощности: от 3 до 7% на каждый процент повышения напряжения.
При пониженных напряжениях затрудняются условия пуска. Пусковой момент при понижении напряжения на 10 % уменьшается на 19 %. Существенно увеличиваются токи в обмотках двигателя (на 10 – 14 % при номинальной нагрузке) и, как следствие, температура обмоток при этом увеличивается на 5 – 6 °С, сокращая срок службы двигателя.
Электрические печи (сопротивления и индукционные) при снижении напряжения существенно уменьшают свою мощность, замедляя технологические процессы и вызывая перерасход электроэнергии. При снижении напряжения свыше 10% во многих случаях вообще невозможно завершение технологической операции из-за недостаточной температуры печи.
Электрическая сварка также чувствительна к отклонениям напряжения. При снижении напряжения на 10 % примерно на 20 % снижается скорость сварки (требуется большее время для прогрева швов) и снижается ее качество. Каждому проценту увеличения напряжения соответствует увеличение реактивной мощности сварочного аппарата примерно на 5 % на холостом ходу и на 2,5 % при номинальной нагрузке.
Таким образом работа электроприемников при существенных отклонениях напряжения крайне не желательна, а в случаях значительных отклонений (более +110 % и ниже 85 %) не допустима. Для исключения работы сети и электроприемников при недопустимых отклонениях напряжения применяется специальная защита – защита напряжения.