Лабораторна робота № 6 захист нульової послідовності кабельних ліній 6-35кв.

Мета роботи – засвоїти принцип дії і методи перевірки захисту нульової послідовності кабельних ліній 6-35кВ.

Загальні положення

Захист нульової послідовності (НП) повинен спрацьовувати при однофазних замиканнях жили кабеля на його металеву оболонку, яка підключена до заземлюючого пристрою підстанції.

Захист НП реалізується на основі так званого трансформатора нульової послідовності (ТНП), магнітне осердя якого має тороїдоподібну форму. Роль первинної обмотки ТНП відіграє трифазний кабель. У нормальному режимі, в режимі дво - і трифазних коротких замикань (к. з.) сума миттєвих значень фазних струмів і магнітних потоків дорівнює нулю. У вторинній обмотці ТНП ЕРС не індукується і захист не працює.

У випадку однофазного замикання жили кабелю на його металеву обмотку починає протікати струм ємнісного характеру по такому електричному колу: пошкоджена жила кабеля – металева обмотка кабеля – провідник заземлення металевої обмотки – заземлюючий пристрій.

Провідник заземлення металевої обмотки повинен проходити через вікно осердя ТНП і потім приєднуватись до заземлюючого пристрою на підстанції. У цьому випадку сума магнітних потоків від ємнісних струмів, що протікають по пошкодженій жилі, металевій обмотці і провіднику заземлення більше нуля і захист спрацьовує.

При цьому через металеві оболонки непошкоджених кабельних ліній протікають ємнісні струми, але захист не спрацьовує, тому що ємнісний струм протікає через заземлюючий провідник і металеву оболонку в протилежному напрямку і результуючий магнітний потік дорівнює нулю.

Програма роботи і порядок її виконання.

1. визначення струму спрацЬОВУвання захисту.

   1. Створити режим однофазного короткого замикання (к. з.) фази А кабеля на його металеву оболонку. Для цього перемичку з реостатом і амперметром РА2 підключити на клему “А2” (жила кабелю) і на клему N (оболонка кабеля) як показано на рис. 6.1.

   2. Повзунок реостата R1 встановити посередині і ввімкнути QF1. Плавно переміщувати повзунок реостату R1 в сторону збільшення струму, встановлювати струм замикання з кроком 1А від 5А, записуючи при цьому покази амперметрів РА1 і РА2 в табл. 6.1 до моменту спрацювання реле КА1 і дзеленчання дзвоника.

   3. Побудувати графік залежності вторинного струму ТНП від первинного.

Таблиця 6.1 – Залежність вторинного струму ТНП від струму однофазного замикання

Струм однофазного замикання на землю, А	5	6
Вторинний струм ТНП, mА
Коефіцієнт трансформації ТНП

2. перевірка роботи захисту при зміні положення заземлюючого провідника

2.1. Повзунок реостату R1 встановити посередині і ввімкнути QF1. Плавно переміщувати повзунок реостата R1 в сторону збільшення струму, встановити струм 10 А за амперметром РА2 . Записати при цьому покази амперметрів РА1, РА2 і факт спрацьовування захисту в табл. 6.2. Вимкнути QF1.

2.2. Витягнути заземлюючий провідник з вікна осердя ТНП і підключити його до клеми заземлення на кабельній воронці. Виконати дослід аналогічно п 2.1.

Таблиця 6.2 – Результати перевірки роботи захисту при зміні положення заземлюючого провідника

Положення заземлюючого провідника:	Струм однофазного замикання на землю, А	Вторинний струм ТНП, mА	Захист спрацьовує або не спрацьовує
1) у вікні осердя	10
2) за вікном осердя	10

3. перевірка роботи захисту на непошкоджених кабельних лініях при зміні положення заземлюючого провідника.

   1. Створити режим протікання ємнісного струму по оболонці непошкоджених кабельних ліній при однофазному замиканні жили пошкодженого кабеля на його оболонку. Для цього відключити провідник з амперметром РА2 від клеми А2 і підключити його до клеми А1. Повзунок реостат R1 встановити посередині і ввімкнути QF1. Переміщуючи повзунок реостату R1 в сторону збільшення струму, встановити струм 10 А за амперметром РА2.Записати при цьому покази амперметрів РА1 і РА2 і факт спрацьовування захисту в табл. 6.3. Вимкнути QF1.

3.2. Витягнути заземлюючий провідник з вікна осердя ТНП і підключити його до клеми заземлення на кабельній воронці. Виконати дослід аналогічно п 3.1.

Таблиця 6.3 – Результати перевірки роботи захисту на непошкоджених кабельних лініях при зміні положення заземлюючого провідника

Положення заземлюючого провідника:	Струм по оболонці кабеля, А	Вторинний струм ТНП, mА	Захист спрацьовує або не спрацьовує
1) у вікні осердя	10
2) за вікном осердя	10

4. перевірка роботи захисту при двофазних коротких замиканнях.

   1. Провести заземлюючий провідник з вікна осердя ТНП і підключити його до клеми заземлення на кабельній воронці. Створити режим двофазного к. з., встановивши перемичку з амперметром РА2 і реостатом R1 між клемами “А2” і “В2” згідно схеми рис. 6.1. Повзунок реостату R1 поставити у середньому положенні.

   2. Ввімкнути QF1 і встановити реостатом R1 струм двофазного к. з. 10 А. Захист не повинен спрацювати. Вимкнути QF1.

вКазівки щодо оформлення звіту

Звіт про виконання лабораторної роботи виконують на подвійному аркуші учнівського зошиту. Він повинен вміщувати наступне: мета роботи, таблиці з даними дослідів, графік залежності вторинного струму ТНП від первинного, письмові відповіді на контрольні запитання.

Контрольні запитання

1. З якою метою провід заземлення оболонки кабеля пропускають через осердя ТНП?

2. Чому при двофазному к. з. захист не працює?

3. Чому захист нульової послідовності не діє на відключення лінії?

4. Чому струм однофазного замикання має ємнісний характер?

5. Чому струм однофазного замикання залежить від загальної довжини кабельної мережі?

Рис. 6.1 – Схема лабораторного стенда

Лабораторна робота № 7

перевірка РЕЛЕ ТИПУ РПВ-58 ДЛЯ АВТОМАТИЧНОГО

ПОВТОРНОГО ВМИКАННЯ ліній

Мета роботи – ознайомлення з принципом дії і методами перевірки реле типу РПВ-58 повторного вмикання.

Загальна характеристика

На лініях в якості релейної автоматики застосовують автоматичне повторне вмикання (АПВ), яке полягає у тому, що після вимикання лінії релейним захистом відбувається одноразове автоматичне повторне вмикання лінії під напругу, якщо лінія при цьому залишається в роботі, таке АПВ називають успішним. Використання АПВ значно підвищує надійність електропостачання, тому необхідне при живленні споживачів 1-ї категорії і рекомендоване при живленні споживачів 2-ї категорії. Спрацьовування АПВ відбувається через 0,5-1,5 секунди після вимикання лінії.

Основним елементом схеми АПВ є комплектне реле типу РПВ-58, схема якого показана на рис 7.1. Схема містить в собі такі елементи:

• реле часу КТ1 для створення витримки часу перед повторним вмиканням лінії під напругу;

• резистор R2 = 1,1 МОм і конденсатор C = 20 мкФ, які забезпечують однократне спрацьовування реле РПВ-58 і створюють витримку часу для автоматичного повернення схеми реле в початковий стан після успішного АПВ та при підключенні реле під напругу;

• проміжне реле KL1 з двома котушками: перша котушка KL1-U напруги підключається паралельно конденсатору С контактом КТ1.2 при спрацьовуванні реле КТ1 часу; друга котушка KL1-І струму забезпечує утримання якоря реле KL1 у притягнутому стані після розряду конденсатора С;

• резистор R1 =1 кОм у колі котушки КТ-1 для зменшення струму через неї після його спрацьовування;

• резистор R3 = 510 для заборони спрацьовування реле РПВ-58 при ручному вимиканні вимикача оперативним персоналом.

Принцип дії реле полягає в наступному. При вмиканні реле під напругу 100 В постійного струму конденсатор C заряджається через резистор R2 до напруги 100 В за 20 –30 секунд і реле РПВ-58 готове до дії. При спрацьовуванні релейного захисту на клему 5 реле РПВ-58 подається напруга +100 В, реле КТ1 часу спрацьовує і його контакт КТ1.2 змикається з витримкою часу, підключаючи до котушки KL1-U напруги проміжного реле KL1 конденсатор C. За час розрядження конденсатора якір проміжного реле KL1 притягується до осердя і змикається контакт KL1-1 у колі котушки KL1-І, яка утримує якір притягнутим до осердя після розрядження конденсатора. Контакт KL1-2 дає сигнал на повторне вмикання лінії під напругу і спрацьовує сигнальне реле КН1. Після вмикання лінії під напругу з клеми 5 реле РПВ-58 знімається напруга +100 В і конденсатор C заряджається через резистор R2. При успішному АПВ лінія залишається в роботі.

Якщо лінія вмикається на стійке коротке замикання, то при спрацьовуванні релейного захисту на клему 5 реле РПВ-58 знову подається напруга +100 В, реле КТ1 часу знову спрацьовує і його контакт КТ1.2 змикається з витримкою часу, підключаючи до котушки KL1-U напруги проміжного реле KL1 конденсатор C, але реле KL1 не спрацює, тому що конденсатор C не встигне зарядитися до напруги 100 В.

При ручному вимиканні вимикача подається напруга +100 В на клему 5 реле РПВ-58 і - 100 В на клему 8, при цьому конденсатор C розряджається через резистор R3 до того як спрацює контакт КТ-1.2 і реле KL1 не спрацює.