Релейная защита. УМК. Релейная защита. Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения учебнометодический комплекс
 Скачать 12.1 Mb.
|
|
Работа №3. Моделирование работы автоматики в программно-логической модели терминала ТЭМП 2501-11 Цель работы. Получение навыков проверки работы автоматического повторного включения и автоматического ввода резервного питания на базе программно-логической модели терминала ТЭМП 2501-11. Основные теоретические сведения. К наиболее распространенным средствам автоматики в распределительных сетях относятся: - автоматическое повторное включение (АПВ); - автоматический ввод резервного питания (АВР). Большая часть коротких замыканий (дуговых замыканий) являются неустойчивыми, т.е. самоустраняются в течение некоторого времени после отключения поврежденного элемента релейной защитой. АПВ отключившихся выключателей является высокоэффективным средством, восстанавливающим нормальный режим работы электрической сети. В соответствии с ПУЭ устройства АПВ должны предусматриваться для воздушных и смешанных (воздушно-кабельных линий) напряжением выше 1000 В. В соответствии с ПУЭ потребители электроэнергии, имеющие в своем составе электроприемники 1 категории, должны получать питание от двух независимых источников. При исчезновении по какой-либо причине напряжения на шинах одного из источников, подключенные к нему потребители должны автоматически обеспечиваться питанием от шин другого источника. В этом состоит смысл устройства АВР. Программа-симулятор позволяет имитировать работу: - однократного (АПВ1) и двукратного (АПВ2) присоединенной линии; - АВР на вводном и секционном выключателях. АПВ1 присоединенной линии Работа АПВ1 проверяется при отключении выключателя от защит. В качестве примера рассмотрим работу АПВ1 при отключении выключателя защитой МТЗ 3 с независимой выдержкой времени: - установить заводские установки терминала; - установить значение ключа SGR1.6=1 (ввод выходных реле); - в пункте меню «Уставки» в подпункте «1 цикл АПВ» установить время готовности АПВ1 Тгот=5 с, время цикла АПВ1 Тср=10 с; зафиксировать текущее значение счетчика АПВ1; - вывести из работы ЗОФ; - соединить дискретный вход 3 с цепью «Кл.АПВ» (ключ SGF8.6=1); - подать дискретный сигнал на вход 3, т.е. нажать кнопку «Вход 3» на панели имитации сигналов; - включить выключатель; через время готовности Тгот = 5 с АПВ1 будет готово к работе; - установить в одной из фаз входной ток, превышающий ток срабатывания МТЗ 3, равный 1,5In; нажать клавишу «Enter». Это приведет: - к срабатыванию МТЗ 3 с выдержкой времени Т3; - отключению выключателя; - загоранию светодиода сигнализации «Сраб»; - появлению на дисплее сообщения «МТЗ 3 (Т3)» с указанием поврежденной фазы; - запуску АПВ1. Через 10 с: - сработает АПВ1 и произойдет включение выключателя; - содержимое счетчика АПВ1 увеличится на 1; - в память терминала запишется информация о сработавших защитах и АПВ, которые можно просмотреть, нажимая кнопку «Е» лицевой панели терминала. Нажатием кнопки «С» лицевой панели можно сбросить сигнализацию. АПВ2 присоединенной линии Второй цикл АПВ вводится при неуспешном первом цикле. В качестве примера рассмотрим работу АПВ2 при отключении выключателя защитой МТЗ 3 с независимой выдержкой времени: - установить заводские установки терминала. - установить значение ключа SGR1.6=1 (ввод выходных реле); - в пункте меню «Уставки» в подпункте «1 цикл АПВ» установить время готовности АПВ1 Тгот=5 с; время цикла АПВ1 Тср=10; зафиксировать текущее значение счетчика АПВ1; - в пункте меню «Уставки» в подпункте «2 цикл АПВ» установить время готовности АПВ2, Тгот=5 с; время цикла АПВ2 Тср=20 с; зафиксировать текущее значение счетчика АПВ2; ввести в работу АПВ 2; - вывести из работы ЗОФ; - соединить дискретный вход 3 с цепью «Кл.АПВ» (ключ SGF8.6=1); - подать дискретный сигнал на вход 3, т.е. нажать кнопку «Вход 3» на панели имитации сигналов; - включить выключатель; через время готовности Тгот=5 с АПВ1 и АПВ2 будут готовы к работе; - установить в одной из фаз входной ток, превышающий ток срабатывания МТЗ 3, равный 1,5In; нажать клавишу «Enter». Это приведет: - к срабатыванию МТЗ 3 с выдержкой времени Т3; - отключению выключателя; - загоранию светодиода сигнализации; - появлению на дисплее сообщения «МТЗ 3 (Т3)» с указанием поврежденной фазы; - запуску АПВ1. В это время (до срабатывания АПВ1) установить в фазе входной ток, превышающий ток срабатывания МТЗ 3, моделируя устойчивое повреждение; нажать клавишу «Enter». Через 10 с: - сработает АПВ1 и произойдет включение выключателя; - содержимое счетчика АПВ1 увеличится на 1; - произойдет отключение выключателя, так как АПВ1 включило линию на непреходящее повреждение. Через 20 с: - сработает АПВ2 и включит выключатель; - содержимое счетчика АПВ2 увеличится на 1. - в память терминала запишется информация о сработавших защитах и АПВ, которые можно просмотреть, нажимая кнопку «Е» лицевой панели. Нажатием кнопки «С» лицевой панели сбросить сигнализацию. Моделирование работы АВР Принципиальная схема работы АВР показана на рис.3.6.5. Выключатель ввода, например В1, может быть отключен дискретным сигналом «Откл.В1», формируемым защитой или ключом управления выключателем. При отключении выключателя В1 формируется дискретный сигнал «Вкл.СВ», направленный на включение секционного выключателя СВ. Последний включается от дискретного сигнала «Вкл.СВ», обеспечивая питание потребителей секции 1 через выключатель ввода В2. На каждом выключателе устанавливается по одному терминалу защиты. Поскольку программа-симулятор моделирует только один терминал защиты, рассмотрим сначала работу автоматики терминала выключателя ввода, а затем – терминала секционного выключателя.  Рис. 3.6.5. Принципиальная схема работы АВР В1 – выключатель ввода 1; В2 – выключатель ввода 2; СВ – секционный выключатель; Откл.В1 – дискретный сигнал отключения В1; Вкл.СВ - дискретный сигнал включения СВ Моделирование работы АВР на выключателе ввода Для обеспечения формирования дискретного сигнала при отключении выключателя ввода в его терминале следует замкнуть цепь «Откл. с АВР». Моделирование проводится в следующей последовательности: - установить заводские установки терминала; - нажать кнопку «Схема 3» в верхнем меню, переходя тем самым к схеме защиты, установленной на вводном выключателе; - установить значение ключа SGR1.6=1 (ввод выходных реле); - включить выключатель кнопкой «Вкл»; - замкнуть ключ SGF8.7=1, соединяющий дискретный вход 3 с цепью «Пуск.АВР»; - замкнуть ключ SGF8.8=1, соединяющий дискретный вход 3 с цепью «U>» контроля напряжения на другой секции; - подать дискретный сигнал отключения выключателя ввода на вход 3, т.е. нажать кнопку «Вход 3» на панели имитации сигналов; Это приведет: - к отключению выключателя; - загоранию светодиода сигнализации «Сраб»; - появлению на дисплее сообщения «Откл с АВР» Далее выполнить: - снять сигнал с входа 3 нажатием кнопки «Вход 3» на панели имитации входных сигналов; - нажать кнопку «С» на лицевой панели терминала; - нажать кнопку «Сигнал квитирования …» на панели имитации входных сигналов; - включить выключатель кнопкой «Вкл». Далее моделирование можно повторить, начиная с подачи дискретного сигнала на вход 3. Моделирование работы АВР на секционном выключателе Для обеспечения работы АВР на секционном выключателе в его терминале следует замкнуть цепь «Пуск АВР». Моделирование проводится в следующей последовательности: - установить заводские установки терминала; - нажать кнопку «Схема 2» в верхнем меню, переходя тем самым к схеме защиты, установленной на секционном выключателе; - установить значение ключа SGR1.6=1 (ввод выходных реле); - замкнуть ключ SGF8.7=1, соединяющий дискретный вход 3 с цепью «Пуск.АВР»; - подать дискретный сигнал от отключившегося выключателя ввода на вход 3, т.е. нажать кнопку «Вход 3» на панели имитации сигналов; Это приведет: - к включению секционного выключателя; - загоранию светодиода сигнализации «Сраб»; - появлению на дисплее сообщения «АВР». Далее выполнить: - нажатием кнопки «Вход 3» на панели имитации входных сигналов снять сигнал с входа 3; - нажать кнопку «С» на лицевой панели терминала; - отключить выключатель кнопкой «Откл». Далее моделирование можно повторить, начиная с подачи дискретного сигнала на вход 3. Порядок работы 1. Загрузить программу-симулятор с рабочего окна ПК. 2. Включить питание терминала защиты. 3. Выбрать схему защиты линии (схему 1). 4. Смоделировать работу АПВ1 присоединенной линии. 5. Смоделировать работу АПВ2 присоединенной линии. 6. Выбрать схему защиты выключателя ввода (схему 3). 7. Смоделировать работу АВР на выключателе ввода. 8. Выбрать схему защиты секционного выключателя (схему 2). 9. Смоделировать работу АВР на секционном выключателе. 10. Закрыть рабочее окно программы-симулятора. Содержание отчета: - название и цель работы; - назначение и область применения АПВ; - алгоритм моделирования АПВ1 линии; - алгоритм моделирования АПВ2 линии; - назначение и область применения АВР; - принципиальная схема работы АВР; - алгоритм моделирования работы АВР на выключателе ввода; - алгоритм моделирования работы АВР на секционном выключателе. Работа №4. Исследование работы токовых защит и автоматики на базе реального терминала ТЭМП 2501-11 Цель работы. Получение навыков проверки работы токовых защит на базе реального терминала ТЭМП 2501-11. Основные теоретические сведения. Терминал защиты и автоматики присоединений 6-35 кВ ТЭМП 2501 соответствует требованиям ГОСТ Р51321.1-2000 и разработан в соответствии с «Общими техническими требованиями к микропроцессорным устройствам защиты и автоматики энергосистем» РД 34.35.310 с соблюдением необходимых требований для применения их на подстанциях с переменным, выпрямленным или постоянным оперативным током. При вводе распределительных устройств в эксплуатацию и периодически в процессе эксплуатации выполняются проверки достоверности работы терминалов защит при повреждениях различного характера: - многофазных коротких замыканиях (КЗ); - однофазных КЗ в сети с заземленной нейтралью; -однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ) в сети с изолированной нейтралью; - несимметрии, обусловленной, например, обрывом фазы. При проверке работы защиты повреждения в присоединении, как правило, не устраивают. Эти повреждения моделируют тем или иным способом. Моделирование коротких замыканий При проверке работы терминала защиты при коротком замыкании (КЗ) в присоединении, например при КЗ в кабельной линии, непосредственное КЗ, как правило, не устраивают. Моделирование КЗ осуществляют нагрузкой некоторым током Iнагр (единицы или десятки ампер) вторичных цепей, соединенных с терминалом защиты (рис. 3.6.6). Изменение тока нагрузки создается регулированием напряжения внешнего источника Uвн.  Рис. 3.6.6. Принципиальная схема моделирования КЗ Для моделирования КЗ в лабораторной работе используется стандартный блок нагрузки для проверки защит К514 (рис. 3.6.7). Вид КЗ выбирается правым верхним переключателем. Позиции АВ, ВС, СА переключателя соответствуют подаче тока в две фазы (моделирование двухфазного КЗ соответствующих фаз), позиции А0, В0, С0 – подаче тока в одну фазу (моделирование однофазного КЗ соответствующей фазы в сети с заземленной нейтралью). Величина тока нагрузки регулируется автотрансформатором, установленным рядом с блоком нагрузки. Однофазное замыкание на землю (ОЗЗ) является наиболее часто встречающимся повреждением присоединенной линии.  Рис. 3.6.7. Внешний вид блока нагрузки К514 Моделирование однофазных замыканий на землю Известно, что при возникновении ОЗЗ в распределительной сети, по кабельному присоединению шкафа КРУ протекает ток нулевой последовательности Io (рис.3.6.8). Этот ток является первичным током трансформатора тока нулевой последовательности (ТНП). Ток с вторичной обмотки ТНП поступает на вход терминала защиты, который дает сигнал на отключение присоединения при превышении током Io уставки защиты ОЗЗ.  Рис. 3.6.8. Принципиальная схема устройства защиты ОЗЗ Моделирование ОЗЗ осуществляется протеканием через ТНП однофазного тока после включения автоматического выключателя «ОЗЗ» на боковой стенке шкафа КРУ. Моделирование обрыва фазы Защита от обрыва фаз (ЗОФ) реализуется путем определения максимального Imax и минимального Imin токов в трёх фазах и вычисления тока небаланса по формуле  Уставка по току ЗОФ выставляется в процентах. Моделирование обрыва одной фазы или двух фаз осуществляется нагрузкой некоторым током I одной или двух фаз вторичных цепей, соединенных с терминалом защиты. Ток I подается от блока нагрузки К514 и регулируется автотрансформатором. Ввод в работу ЗОФ осуществляется после отключения автоматического выключателя «ЗОФ» на боковой стенке шкафа КРУ. Проверка работы ЗОФ выполняется после включения указанного выключателя. Порядок работы 1. Включить автомат питания собственных нужд шкафа КРУ. 2. Включить автоматы питания терминала защиты (автоматы в релейном отсеке шкафа). 3. Просмотреть на дисплее терминала уставки всех защит группы 1. 4. Проконтролировать вывод из работы ЗОФ. 5. Установить положение ключа SGR 1.6=1. 6. Установить коэффициенты трансформации фазных токов Ктрф =1000 А, тока нулевой последовательности Ктро =30 А. 7. Смоделировать КЗ и проверить работу МТЗ 1, МТЗ 2 и МТЗ 3. 8. Определить по информации на дисплее терминала защиты характер повреждения и величину тока КЗ. 9. Установить обратнозависимую времятоковую характеристику МТЗ 3 (номер характеристики указан в табл. 3.6.2). 10. Установить ток срабатывания МТЗ 3 In=1,0. 11. Проверить работу МТЗ 3 при различных токах КЗ. 12. Смоделировать однофазное замыкание на землю, проверить работу защиты ОЗЗ, определить величину тока ОЗЗ. 13. Отключить автоматический выключатель «ЗОФ» и ввести в работу ЗОФ с уставками в соответствии с табл. 3.6.2. 14. Включить автоматический выключатель «ЗОФ», смоделировать несимметричный режим присоединения и проверить работу ЗОФ. 15. Определить величины токов в фазах и тока небаланса. Содержание отчета: - название и цель работы; - величины уставок по току и времени всех защит группы 1; - коэффициенты трансформации токов; - информация на дисплее терминала при КЗ; - зарегистрированные величины токов КЗ; - график срабатывания МТЗ 3 с обратнозависимой времятоковой характеристикой; - информация на дисплее терминала при ОЗЗ; - зарегистрированная величина тока ОЗЗ; - информация на дисплее терминала при обрыве фазы; - зарегистрированные величины токов в двух фазах и тока небаланса. Работа №5. Исследование работы дуговой защиты шкафа КРУ Цель работы. Ознакомление с назначением, конструктивным выполнением, аппаратной частью и принципом действия дуговой защиты оборудования шкафа КРУ. Основные теоретические сведения. Электрическая дуга в электроустановках, сопровождающая различные нештатные ситуации, обладает огромной мощностью. В короткий промежуток времени она выделяет в окружающее пространство большое количество тепловой энергии, которое угрожает находящимся вблизи людям и оборудованию. Образование электрической дуги в распределительных устройствах происходит, как правило, по двум причинам: - ошибочные действия персонала, связанные с подключением оборудования, находящегося под напряжением, к заземленным токоведущим частям или с включением заземляющих ножей на токоведущие части, находящиеся под напряжением; - отказ оборудования в результате разрушения его изоляции. В обоих случаях гарантией предотвращения катастрофических последствий дуговых коротких замыканий является мгновенное отключение аварийного участка. Такое отключение обеспечивают системы дуговой защиты. Дуговая защита – это устройство, используемое для обеспечения безопасности персонала и уменьшения повреждения оборудования при дуговых коротких замыканиях в электроустановке. Устройство дуговой защиты обнаруживает дугу в распределительном устройстве и немедленно отключает выключатель для изоляции участка повреждения. Устройство дуговой защиты работает намного быстрей обычных систем защиты и, таким образом, повреждения оборудования и поражение персонала, вследствие возникновения дуги может быть уменьшено, по сравнению с использованием классических систем защит. Конструкция шкафов КРУ серии С-410 обеспечивает локализацию возникновения дугового короткого замыкания в пределах любого отсека шкафа КРУ при времени горения электрической дуги не более 0,2 с. Ограничение указанного времени обеспечивается за счет разгрузочных клапанов с конечными выключателями и фототиристоров в сочетании с электрическими схемами релейной защиты от дуговых замыканий. Клапаны разгрузки выполнены в виде пластин, закрепленных в одной стороны стальными болтовыми соединениями, а с противоположной стороны – пластиковыми болтовыми соединениями которые легко срываются потоком горячего воздуха, давая потокам газов выйти наружу. Разгрузочные клапаны отсеков кабельных присоединений, сборных шин и выкатного элемента смонтированы на крыше шкафа КРУ серии С-410 (рис. 3.6.9). Положение клапанов сигнализируется с помощью конечных выключателей (рис. 3.6.10). Фототири́стор – оптоэлектронный полупроводниковый прибор, имеющий структуру, схожую со структурой обычного тиристора, но отличающийся от последнего тем, что включается не напряжением, а светом, падающим на тиристорную структуру. Таким образом. перевод фототиристора в состояние высокой проводимости осуществляется световым воздействием. Скорость отклика фототиристора на свет – менее 1 мкс  Рис. 3.6.9. Клапана разгрузки в шкафу С-410 (вид шкафа сверху) 1 – клапан разгрузки отсека кабельных присоединений; 2 – клапан разгрузки отсека сборных шин; 3 – клапан разгрузки отсека выключателя; 4 – каркас шкафа КРУ; 5 – пластиковое болтовое соединение; 6 – стальное болтовое соединение Фототиристоры мгновенно срабатывают при вспышке дуги короткого замыкания и подают сигнал на отключение выключателя, установленного в шкафу, где произошло короткое замыкание. Расположение фототиристоров в шкафу КРУ серии С-410 показано на рис. 3.6.10. В шкафу КРУ серии С-410 предусмотрено два варианта организации цепей дуговой защиты: с использованием контроля по току или без контроля по току, что определяется состоянием ключа SGF4.3. При SGF4.3=0 сигнал от датчика дуговой защиты действует на светодиодную сигнализацию устройства, на выходное реле «Сигнализация» и реле «Отключить». В случае, когда SGF4.3=1, для действия сигнала от датчика дуговой защиты на цепи отключения необходимо наличие сигнала пуска МТЗ 2 или МТЗ 3. В этом случае действие датчика дуговой защиты контролируется токовым органом, что позволяет избежать ложного отключения присоединения при неисправности самого датчика.  а) б) Рис. 3.6.10. Крепление фототиристора (а), расположение фототиристоров в шкафу (б) 1 – радиатор фототиристора; 2 - фототиристор; 3 – перегородка шкафа; 4 – конечные выключатели; 5 – фототиристоры Срабатывание дуговой защиты приводит: - к отключению силового выключателя; - загоранию светодиода сигнализации «Сраб»; - появлению на дисплее сообщения «ДугЗащ»; - выпадению блинкера указательного реле. |