Васильев и др. Релейная защита Метод. указ.ЛБ-2015-Visio. Релейная защита
 Скачать 9.02 Mb.
|
|
| Введение ............................................................................................................ 1 Электромагнитные реле ............................................................................. Работа № 1.1 Испытание измерительного реле тока .......................... Работа № 1.2 Испытание измерительного реле напряжения ............. Работа № 1.3 Испытание реле времени ............................................... Работа № 1.4 Испытание промежуточного реле ................................. 2 Защиты, выполненные на электромагнитных реле ............................. Работа № 2.1 Исследование максимальной токовой защиты линии электропередачи ................................................... Работа № 2.2 Исследование токовой отсечки линии электропередачи ................................................... Работа № 2.3 Исследование дифференциальной защиты линии электропередачи ................................................... Работа № 2.4 Исследование дифференциальной защиты трансформатора ................................................................ 3 Защиты, выполненные на микроконтроллере Siemens Logo 230 RC...................................................................................... Работа № 3.1 Исследование максимальной токовой защиты линии электропередачи .................................................. Работа № 3.2 Исследование токовой отсечки линии электропередачи .................................................. Работа № 3.3 Исследование максимальной токовой защиты радиальной линии электропередачи .............................. Работа № 3.4 Исследование совместной работы максимальной токовой защиты и токовой отсечки линии электропередачи .................................................. Работа № 3.5 Исследование дифференциальной защиты линии электропередачи .................................................... Работа № 3.6 Исследование дифференциальной защиты трансформатора ............................................................... Контрольные вопросы.................................................................................... Библиографический список .......................................................................... Приложение А Основные технические характеристики электромеханических реле ................................................... Приложение Б Выбор исходных данных ...................................................... Приложение В Расчет токов короткого замыкания в точках К1 и К2 линии электропередачи .......................................................... Приложение Г Расчет параметров МТЗ линии электропередачи ............... Приложение Д Расчет параметров ТО линии электропередачи ................. Приложение Е Расчет параметров ДЗЛ ........................................................ Приложение Ж Расчет параметров ДЗТ ........................................................ Приложение З Микроконтроллер Siemens Logo 230 RC ............................. | 5 7 7 12 17 22 27 27 34 40 46 52 52 59 66 74 81 88 95 96 100 102 104 106 108 110 112 112 112 |
Введение
Релейная защита является составной частью системной автоматики управления в аварийных режимах, без которой невозможна нормальная и надежная работа системы тягового электроснабжения железных дорог. Основным назначением релейной защиты является выявление места возникновения повреждения и быстрое автоматическое отключение с помощью выключателей поврежденного оборудования или участка сети от остальной неповрежденной части [1, 3, 5].
На основе электромеханических реле создавались устройства релейной защиты и автоматики первого поколения. Под электромеханическим реле, согласно ГОСТ 16022-83, понимают электрическое реле, работа которого основана на использовании относительного перемещения его механических элементов под воздействием электрического тока, протекающего по его обмотке.
В современных устройствах релейной защиты наряду с электромеханическими реле широкое применение нашли электронные, а затем микропроцессорные защиты. Рынок России представлен как крупными западными производителями, так и местными: ИЦ «Бреслер», НПП «Экра», НТЦ «Механотроника», ЗАО «Радиус Автоматика», ООО «НИИЭФА-Энерго», и другие [2, 4].
Методические указания к лабораторным работам по дисциплинам «Релейная защита» и «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем» предназначены для проведения лабораторных работ, учебно-исследовательских занятий и работы со слушателями повышения квалификации. Методические указания позволяют наиболее рационально использовать лабораторную базу лаборатории «Релейная защита» кафедры «Электроснабжение транспорта» УрГУПС.
Методические указания составлены с целью обобщения практического материала курса «Релейная защита» и «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем». Они состоят из трех разделов:
Раздел I. Электромагнитные реле.
Раздел 2. Защиты, выполненные на электромагнитных реле.
Раздел 3. Защиты, выполненные на микроконтроллере Siemens Logo 230 RC.
В методических указаниях к лабораторным работам приводятся краткие теоретические сведения, программа работ, исходные данные, принципиальные схемы, методика расчета релейных защит и порядок выполнения экспериментальной части работы на лабораторных стендах «Релейная защита и автоматика электроэнергетических в системах электроснабжения» производства инженерно-производственного центра «Учебная техника» г. Челябинск [6].
1 Электромагнитные реле
Работа № 1.1 Испытание измерительного реле тока
Цель работы: Ознакомиться с конструкцией, техническими характеристиками, принципом работы и порядком испытания электромагнитного реле максимального тока РТ-40/2 УХЛ4.
Краткие теоретические сведения
Электромагнитные реле тока типа РТ-40 применяются в устройствах релейной защиты и противоаварийной автоматики в качестве органа, реагирующего на повышение тока в контролируемой цепи.
Реле тока РТ-40 с поперечным движением якоря имеет П - образный шихтованный сердечник, на котором размещены две обмотки. Якорь реле выполнен из ферромагнитной пластины Г - образной формы, закрепленной на оси.
При прохождении тока по обмотке реле электромагнитная сила
стремится притянуть якорь к полюсам электромагнита; этому препятствует противодействующая сила 
, обусловленная силой пружины 
и силой трения 
. Для действия реле необходимо, чтобы на всем пути перемещения якоря, выполнялось условие
, т.е. 
.При токе, равном или большем тока срабатывания
, якорь реле поворачивается и связанный с ним подвижный контакт замыкает (размыкает) управляемую электрическую цепь. Подвижная система реле возвращается в исходное положение при токе в обмотке реле, равном току возврата. Коэффициент возврата реле равен 0,8 – 0,85.Ток срабатывания электромагнитного реле тока РТ-40 зависит от схемы включения двух его обмоток. При параллельном включении обмоток ток срабатывания реле в два раза больше, чем при их последовательном включении. Схемы внутренних соеди нений реле приведены на рисунке 1.1.
Градуировка шкалы уставок реле тока РТ-40 выполнена для последовательного соединения обмоток.
Плавное изменение тока срабатывания реле осуществляется путем изменения затяжки противодействующей пружины. При перемещении указателя уставки по току из начального положения в конечное ток срабатывания реле РТ-40 увеличивается в два раза.
а) б)
Рисунок 1.1 – Схемы внутренних соединений реле типа РТ-40:
а – последовательное соединение обмоток реле;
б – параллельное соединение обмоток реле.
Прохождение по обмотке реле несинусоидальных токов приводит к вибрации контактов и отказу реле. Для снижения вибрации наряду с механическим гасителем применяется магнитопровод с насыщающимися участками, которые выполняются суженными. При пиках несинусоидального тока участки сердечника с уменьшенным сечением насыщаются и ограничивают величину магнитного потока.
Механический гаситель вибраций представляет собой полый барабанчик с радиальными перегородками внутри, полость барабанчика заполнена хорошо просушенным кварцевым песком. При любом ускорении подвижной системы кварцевые песчинки приходят в движение и часть, сообщенной якорю энергии тратится на преодоление сил трения между песчинками. Последнее приводит к значительному снижению вибраций подвижной системы от переменной составляющей электромагнитной силы и уменьшает вибрацию контактов при их соударении.
Все узлы реле смонтированы на рамке-основании из алюминиевого сплава, укрепленной на пластмассовом цоколе реле, и закрыты прозрачным полистирольным кожухом. Крепление кожуха к цоколю производится пружинными замками.
Основные технические характеристики электромагнитных реле тока приведены в таблице П.А.1.
Программа работы
1. Изучить конструкцию реле тока РТ-40. Начертить схему внутренних соединений реле.
2. Собрать схему испытания реле тока РТ-40 на лабораторном стенде (рисунок 1.2). Перечень используемой аппаратуры стенда приведен в таблице 1.1.
3. Снять характеристики реле тока РТ-40/2. Определить ток срабатывания
и ток возврата 
для каждого деления шкалы. По полученным данным подсчитать коэффициент возврата 
.4. Определить значение погрешности (отклонения) тока срабатывания реле относительно заданной уставки
.
Рисунок 1.2 – Принципиальная схема испытания реле РТ-40/2
Таблица 1.1 – Перечень аппаратуры
| Обозначение | Наименование | Тип | Параметры |
| G1 | Однофазный источник питания | 218.2 | 220 В / 16 А |
| А1 | Регулируемый автотрансформатор | 318.2 | 0 – 240 В / 2 А |
| А4 | Однофазный трансформатор | 372.1 | 120 ВА / 220/24 В |
| А6 | Сдвоенный реактор | 373 | 220 В / 2×5 А / 0,005 Гн |
| А7 | Реле максимального тока РТ-40/2 | 366 | Номинальный ток 6,3 А / Уставка реле 0,5 – 2,0 А / Коммутируемое напряжение 250 В / Контакты 1з +1р. |
| Р1 | Блок мультиметров | 508.2 | 3 мультиметра  0 – 1000 В / 0 – 10 А /0 – 20 МОм |
Порядок выполнения экспериментальной части работы:
1. Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.
2. Соедините гнезда защитного заземления
устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» автотрансформатора А1.3. Соедините аппаратуру в соответствии со схемой электрической соединений.
4. Поверните регулировочную рукоятку автотрансформатора А1 в крайнее против часовой стрелки положение.
5. Установите ток уставки
реле тока А7, в соответствии с таблицей 1.2.6. Включите автоматический выключатель и устройство защитного отключения в однофазном источнике питания G1.
7. Включите выключатели «СЕТЬ» блока мультиметров Р1 и автотрансформатора А1.
8. Активизируйте используемые мультиметры Р1.1 и Р1.2.
9. Медленно вращая регулировочную рукоятку автотрансформатора А1 по часовой стрелке, увеличивайте ток, протекающий по обмотке реле А7.
10. В момент срабатывания реле А7 (определяется по появлению звукового сигнала, издаваемого включенным в режиме «прозвонки» мультиметром Р1.2) зафиксируйте с помощью амперметра Р1.1 ток срабатывания
и занесите в таблицу 1.2.11. Медленно вращая регулировочную рукоятку автотрансформатора А1 против часовой стрелки, уменьшайте ток, протекающий по обмотке реле А7.
12. В момент возврата реле А7 (определяется по исчезновению звукового сигнала, издаваемого включенным в режиме «прозвонки» мультиметром Р1.2) зафиксируйте с помощью амперметра Р1.1 ток возврата
так же занесите его значение в таблицу 1.2.13. Далее зафиксируйте значения
и для всех токов уставки. Занесите показания в таблицу 1.2.14. Отключите автоматический выключатель в однофазном источнике питания G1.
15. Отключите выключатели «СЕТЬ» блока мультиметров Р1 и автотрансформатора А1.
16. Вычислите коэффициент возврата
электромагнитного реле тока по формуле
(1.1)Результаты измерений и расчетов занесите в таблицу 1.2.
Коэффициент возврата
реле РТ-40 должен быть ниже 0,85 на первой уставке и не ниже 0,8 на остальных (за исключением реле РТ-40/50 и РТ-40/100, у которых коэффициент возврата не ниже 0,7 на всех уставках).Таблица 1.2 – Характеристики реле тока РТ-40/2
| Схема соединения обмоток | , А | , А |  , А |  |
 | 0,5 | | | |
| 0,6 | | | | |
| 0,7 | | | | |
| 0,8 | | | | |
| 0,9 | | | | |
| 1,0 | | | | |
 | 1,0 | | | |
| 1,2 | | | | |
| 1,4 | | | | |
| 1,6 | | | | |
| 1,8 | | | | |
| 2,0 | | | |
17. Для одной уставки (указанной преподавателем) путем трехкратного измерения тока срабатывания реле, определите значение погрешности
тока срабатывания реле относительно заданной уставки по формуле
, (1.2)где
– среднее значение тока срабатывания реле на заданной уставке.Результаты измерений и расчетов занесите в таблицу 1.3.
Таблица 1.3 – Погрешность тока срабатывания реле РТ-40/2
 , А |  , А |  , А |  , А | , А | , % |
| | | | | | |
Погрешность
тока срабатывания реле РТ-40 по отношению к уставке не должна превышать ± 5 %, а разброс тока срабатывания не более 4 % на лю бой уставке.17. Сделайте выводы по работе.