3. Подготовка лабораторного практикума План

1. Знакомство со студентами группы

2. Преподаватель знакомит студентов с нормативной, учебно-методической документацией:

Дисциплина "Исполнение устройств РЗ" относится к циклу специальных дисциплин основной образовательной программы подготовки специалистов по направлению 140408 «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем». Лабораторная работа на тему: «Испытание статических реле тока РСТ и напряжения РСН».

3. Проведение инструктажа студентов по технике безопасности.

4. Основные понятия рассматриваемые в лабораторной работе.

Испытание реле направление мощности на индукционном принципе типа РБМ-171⁄1

Основные понятия.

Реле направления мощности применяются для защиты линий с двухсторонним питанием, для определения знака мощности короткого замыкания. Они выполняются как на индукционном принципе (реле серий РБМ-170, РБМ-270), так и на электронной элементной базе (электронные серий РМ-11, РМ-12).

В зависимости от назначения применяются реле следующих исполнений:

- РБМ-171 – одностороннего действия для направленных защит от междуфазных к.з.;

- РБМ-177, РБМ-178 – одностороннего действия для направленных защит от замыканий на землю в сетях с глухозаземлённой нейтралью;

- РБМ-271 – двустороннего действия для поперечных дифференциальных защит параллельных от междуфазных к.з.;

- РБМ-277, РБМ-278, РБМ-272 – двустороннего действия для поперечных дифференциальных защит параллельных линий от замыканий на землю в сетях с глухозаземлённой нейтралью.

Реле серий РБМ (ИБМ) – индукционные однофазные с цилиндрическим ротором. К входу реле могут быть подведены два тока или два напряжения.

На магнитопровод реле надеты четыре последовательно соединённые обмотки напряжения и две последовательно соединённые обмотки напряжения, размещённые на полюсах. Токи в обмотках напряжения и тока создают два взаимно перпендикулярных магнитных потока, которые наводят в алюминиевом роторе вихревые токи, создавая вращающий электромагнитный момент, пропорциональный мощности на зажимах реле (того или другого знака). Переход вращающего момента от отрицательного к положительному происходит через значения углов между потоками 0º или 180º.Таким образом, реле реагирует на величину и направление тока (мощности).

Реле РБМ-171, РБМ-178 имеют один замыкающий контакт. Последовательно с обмоткой напряжения включены сопротивления или конденсаторы для регулирования в некоторых пределах величины угла максимальной чувствительности (φ м.ч.).

Реле РБМ-271 ⁄1 имеет два замыкающих контакта двустороннего действия для выбора и отключения линий в схемах поперечной дифференциальной защиты параллельных линий. При подаче тока и напряжения под углом максимальной чувствительности φм.ч. (согласно заводской полярности) реле замыкает контакты 2 и 4. При отсутствии напряжения или тока в обмотке реле подвижные контакты устанавливаются в среднем нейтральном положении. Угол максимальной чувствительности φм.ч. = –30º или –45º. Более подробно описание реле дано в [13].

Последовательность выполнения работы.

- ознакомьтесь с устройством реле по инструкции и приложению;

- проверьте состояние механической части реле (убедитесь в наличии всех деталей и надёжности их крепления, чёткости хода подвижной системы и возврата её в исходное положение, наличии нормального зазора между барабанчиком и полюсами магнитопровода, а также между барабанчиком и стальным сердечником, правильности регулировки контактной системы и отсутствии заедания в подпятниках);

- подготовить установку У5053 к работе (использовать блоки К-513, К-514, К-515);

- проверьте реле на самоход по току и напряжению;

- снимите характеристики реле (зоны действия реле, угловые и вольтамперные характеристики, угол максимальной чувствительности φм.ч., коэффициент возврата Кв.).

Проверка самохода реле.

Самоход реле – это появление вращающего момента любого знака при подаче на реле только тока или только напряжения. Вращающий момент самохода появляется в результате несимметрии магнитной системы, и может быть направлен как в сторону замыкания контактов, так и в сторону их заклинивания. Он может менять знак при изменении тока или напряжения.

Самоход реле должен быть полностью устранён (или уменьшен).

Самоход проверяют путём подачи тока (при накоротко замкнутой обмотке напряжения) или напряжения (при разомкнутой токовой обмотке). При этом реле не должно срабатывать (замыкать свои контакты).

Проверка самохода реле по току:

- соберите схему испытаний реле при помощи прибора У5053 (см. прил.2, схема 5), при этом токовую обмотку реле (контакты 5 и 6) подключите к зажимам «≤50 А» блока К-514 на задней стороне блока, обмотку напряжения (контакты 7 и 8 или 1 и 8) – к зажимам «нагрузка», фазы А и В блока К-515 на задней стороне, причём для соблюдения полярности, необходимо контакты, помеченные на реле и схеме точками, подключить к фазе «А»,а контакты реле подключите к зажимам «контакты реле» блока К-515;

«S-27» и «S-28» (блок К-515) переключите в положение «откл.»;

«S-26» (блок К-515) – в положение «AB»;

«S-29» (блок К-515) – в положение «откл.»;

«S-31» (блок К-515) – в положение «2ф. к.з.»;

«S-10» (блок К-513) – в положение «вкл.»;

- отрегулируйте сопротивление резисторов «R-39», «R-40», «R-41», (блок К-515) внешним мультиметром (производится в реальных условиях);

«S-10» переключите в положение «откл.»;

«S-7» – в положение «~ Iт>» (блок К-513);

«S6» – в положение «~Ir» (блок К-513);

«S-20» – в положение «прямо» (блок К-514);

«S-21» – в положение «O» (блок К-514);

«S-19» – в положение «5 А» (блок К-514);

«S-16» – в положение «10 А» (25, 50 А) (блок К-514);

«S-17» – в положение «10 А» (25,100 А) (блокК-514);

«S-15» вставьте штекер в соответствии с выбранной величиной тока (блок К-514);

«S-10» – в положение «вкл.» (блок К-513);

«S-8» – в положение «срабат.» (блок К-513);

«S-9» и ручкой «T-1» установите необходимый ток к.з. (вторичн.) на блоке К-513;

«S-8» переводя из одного положения в другое, проверьте наличие самохода реле по току (блок К-513). Проверка самохода по току обычно производится в диапазоне от номинального до максимального тока к.з.

Проверка самохода реле по напряжению.

Для проверки самохода реле по напряжению необходимо:

- разомкнуть цепи тока (штекер «S-15» блока К-514 установите в резервное гнездо).

Переключите:

«S-29» – в положение «откл.» (блок К-515);

«S-31» – в положение «2ф. к.з.» (блок К-515);

«S-10» – в положение «вкл.» (блок К-513);

«S-28» – в положение «вкл.» (блок К-515);

«S-25» – в положение «внутр.»;

«S-24» и ручкой «T-5» установите необходимое напряжение;

«S-28» – в положение «вкл.» (блок К515), проверьте наличие самохода реле по напряжению путём поочерёдного включения-отключения.

Проверку самохода по напряжению обычно производят при напряжении 0-100 В.

При наличии самохода его устраняют, проворачивая стальной сердечник, расположенного внутри барабанчика, вокруг своей оси. Для этого ключом (диамагнитным) ослабляют большую гайку, крепящую сер-дечник, и поворачивают на небольшой угол.

Проверка зоны действия реле

Проверку производят при рабочей затяжке возвратной пружины реле. У реле серии РБМ нормальный заводской угол затяжки равен 120º (90º-180º).

Переключите:

«S-26» (блок К-515) и «S-18» (блок К-514) установите в одинаковое положение (соответственно фазам, к которым подключено реле);

«S-29» (блок К-515) – в положение «откл»;

«S-31» (блок К-515) – в положение «2ф.к.з.»;

«S-10» (блок К-513) и «S-28» (блок К-515) – в положение «вкл.»;

«S-9» и ручкой «T-1» установите необходимое значение тока (удобнее номинальное);

«S-8» – в положение «срабат.»;

«S-24» и ручкой «T-5» (блока К-515) установите необходимые пределы напряжения (удобнее номинальное);

«S-23» – в положение «360º» (блока К-515);

- рукояткой фазорегулятора измените угол сдвига между током (от блоков К-513 и К-514) и напряжением (от блока К-515) от 0º до 360º и от 360º до 0º, при этом ручку фазорегулятора поверните в одну сторону (фазорегулятор в УПЗ типа У5053 – многооборотный). При этом необходимо измерить величины углов, при которых реле замыкает и размыкает свои контакты.

Определение угла максимальной чувствительности (φм.ч.).

Угол максимальной чувствительности φм.ч. определяется расчётом или графически. Определение расчётом производится по формуле:

(φ1+φ2): 2,

где φ1, φ2 (φ3, φ4) – углы сдвига фаз, при которых реле срабатывает (с учётом знака). Данные замеров сведите в таблицу 5.1. Графическое определение зоны действия реле и φм.ч. дано на рисунке 5.1.

Таблица 5.1

I	U	φ1(разм)	φ2(зам.)	φ3(замык.)	φ4(разм.)	β	φм.ч.
А.	В.	град.	град.	град	град.	град.	град.

Порядок построения векторной диаграммы:

- нанесите вектор напряжения Up;

- проведите окружность с центром в начале координат радиусом R = Up;

- отсчёт углов φр от вектора Up сделайте по часовой стрелке;

- на окружности транспортиром отметьте точки размыкания и замыкания контактов (для более точного замера можно отметить ещё две точки, дальше вращая ручку фазометра в эту же сторону);

- через центр окружности проведите линию максимальных моментов под углом 90º к линии нулевых моментов (для более точного замера линию максимальных моментов проводят, как биссектрису угла β между двумя линиями «размыкания-замыкания», а линию нулевых моментов под углом 90º – к линии максимальных моментов).

Определение однополярных зажимов реле.

Если фазометр и реле соединены между собой правильно в отношении полярных зажимов, то при совпадении полученной зоны действия реле с зонами, показанными в «Инструкции по проверке и регулировке реле направления мощности серий РБМ и ИБМ», угловая характеристика реле считается удовлетворительной, а заводская маркировка однополярных зажимов реле правильной (расхождение не более 5 %).

Рис. 5.1. Построение векторной диаграммы

Проверка чувствительности реле (минимальной точности мощности срабатывания) и коэффициента возврата Кв.реле (при I = 0,2I н и φм.ч.).

Проверку производят при рабочей затяжке возвратной пружины, номинальном токе (5 А) и угле между током и напряжением, равном углу максимальной чувствительности (–30º). Плавно увеличивая напряжение, фиксируйте минимальное напряжение Uмin, которым реле замыкает свои контакты. При уменьшении напряжения определите минимальное напряжение Umin, при котором реле размыкает свои контакты. Подсчитайте минимальную мощность при замыкании и размыкании контактов (Pmin. = Umin 0,2I н). При этом мощность срабатывания не должна превышать номинальной (3ВА при номинальном токе), коэффициент возврата должен быть не более 0,6. Подсчитайте коэффициент возврата реле

Кв. = Рр.min / Рз.min.

Снятие угловой характеристики (производится аналогично предыдущим опытам).

Угловая характеристика – это зависимость напряжения срабатывания Uср.от угла φр при неизменном значении тока Iр. (5 А). Вращая ручку фазорегулятора (блок К-515), установите значение угла φр = 0:

- с помощью «S-9» и ручки «T-1» установите ток 5 А;

- с помощью «S-24» и ручки «T-5» установите Uр = 0 (при этом контакты реле должны быть замкнуты), плавно изменяя напряжение от «O» до момента срабатывания реле. Затем опыты повторите при изменении угла через 10º для всей рабочей зоны реле. При подходе к линии нулевых моментов, когда при незначительном изменении угла напряжение срабатывания реле значительно возрастает, опыты проводите через 3º-5º. Для каждого значения угла напряжение срабатывания реле можно определять два раза. Результаты измерений занесите в таблицу 5.2.

Таблица 5.2

Угловая характеристика

φр
Uс.р.
Iр	Iр=5 А.

По данным опыта постройте угловую характеристику реле Uср.=f(φр) в прямоугольной системе координат и определите угол максимальной чувствительности.

Снятие вольтамперной характеристики реле:

- с помощью фазорегулятора установите угол максимальной чувствитель-ности φм.ч., определённый в предыдущих опытах;

«S-9» и ручкой «Т-1» измените значение тока от 1 А до 10 А (через каждые 1 А), определите напряжение срабатывания Uср. (дважды). Данные занесите в таблицу 5.2.

Таблица. 5.3

Вольтамперная характеристика

1	Ip,А	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
2	Ucp,в
3	φp=φм.ч.

По результатам измерений постройте вольтамперную характеристику

Ucp = f(Ip). С помощью этой характеристики определите минимальную мощность срабатывания реле.

Определение зависимости времени срабатывания реле от мощности, подводимой к реле.

Время действия реле зависит от угла γ, на который должна повернуться подвижная система для замыкания контактов реле, и от угловой скорости вращения ротора ωр: tр=γ ⁄ ωр.

Движение ротора происходит под воздействием электромагнитного момента Мэ, пропорционального мощности Sp. С увеличением мощности

уменьшается время срабатывания реле:

t = f(Sp).

Временную характеристику требуется снимать при Uном. = 100 В, изменяя ток «S-9» и ручкой «T1» от Sc.p. до трёхкратного значения Sp ⁄Sс.р. Вид характеристик дан на рисунке 5.2.

Рис. 5.2. Угловая (а) и вольтамперная (б) характеристики реле РБМ

Контроль за усвоением знаний полученных в ходе выполнения лабораторной работы.

Контрольные вопросы:

1. Где применяются реле направление мощности?

2. Раскрыть принцип действия реле.

3. Из каких основных частей состоит реле?

4. Как определяется максимальный угол чувствительности?

5. Для чего проверяется реле на самоход?

6. Чем отличается статические реле серии РМ от РБМ?

7. Принцип работы статических реле серии РМ?