Исследование микропроцессорной релейной защиты и автоматики ЛЭП

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
по дисциплине «Основы электроснабжения»
на тему: «Исследование микропроцессорной релейной защиты и автоматики
ЛЭП»
2017
Исследование микропроцессорной релейной защиты и автоматики ЛЭП
Цель работы: исследование работы микропроцессорной релейной
защиты и автоматики ЛЭП и освоение методики расчета уставок, а также
закрепление теоретического материала по данной теме.
Теоретическая часть
Исследования работы следующих защит ЛЭП:
 от междуфазных замыканий (3 ступени);
 несимметричных режимов нагрузки;
 от замыканий на землю (2 ступени), а также функций
противоаварийной автоматики, таких как:
 двукратное
автоматическое
повторное
включение
выключателя линии (АПВ);
 устройство резервирования отказа выключателя (УРОВ).
2
Исходные данные:
Рис 1. Лицевая панель лабораторного стенда
3
Исследование режимов работы защит
1. Исследование работы защит от междуфазных замыканий и
перегрузок
Расчет уставок
 ток и время срабатывания реле 1-ой ступени:
I ср.з.1  К н *  кз  188 *1.3  245 А
I ср.р1 
I ср.з 1K сх

245 *1
 4.9 А
50

4.9
 4.9 А
1
K Т.Т

I ср.р
1
I ср.р 1
I р.ном
tср 1  0.04 с
 ток срабатывания реле 2-ой ступени:
I ср.з.2  К н *  кз  162 *1.2  195 А
I ср.р2 
I ср.з 2 K сх
K Т.Т

I ср.р
2
I ср.р 2
I р.ном

195  1
 3.9 А
50

3. 9
 3.9
1
tср 2  tср 1  t  0.04  0.4  0.44 с

ток срабатывания реле 3-ей ступени:
I ср.з.3 
I раб.макс. K сзп K н
I ср.р3 
Kв
I ср.з 3 K сх
K Т.Т
4

1.2 * 2 * 24
 60 А
0.96

60  1
 1.2 А
50

I ср.р
3
I ср.р3
I р.ном

1.2
 1.2
1
tср 3  tср 2  t  0.24  0.4  0.84 сек.
где:
t – ступень селективности, для устройства SPAC 801–01 принимается
равной t  0,4 с
 коэффициент времени для заданного вида характеристики:

 I


 ср.з 2 

 195  0.02 
t ср 3 
 1

0.84
  1
I

 ср.з 3 

 60 


k

 0.143

0.14

K *
  

 1
 
Таблица 1. Результат измерений
I ср.з., А
100
150
125
70
t ср.з, сек.
1.96
1.08
1.36
4.47
Таблица 2. Результат вычислений
Вид
I>>>
t>>>
I>>
t>>
I>
t>
хар-ки
(𝑰∗ср р𝟏 )
(𝒕ср р𝟏 )
(𝑰∗ср р𝟐 )
(𝒕ср р𝟐 )
(𝑰∗ср р𝟑 )
(𝒕ср р𝟑 )
инверсная
4,3 А
0,04 с
3,9 А
0,44 с
1,2 А
0,84 с
k
0,143
Таблица 3. Результат исследований
№
опыта
Значения
входного тока, А
Индикация на блоке
измерений
Показания
секундомера, с
1
4,6
I>>>
0,041
5
2
4
I>>
0,45
3
3
I>
1,16
4
2
I>
1,9
5
1,5
I>
3,4
2. Исследование работы защиты от несимметрии (обрыва) фаз
Защита запускается, если разница между токами превышает значение
уставки ΔI=(Imax-Imin)/ Imax*100% . Защита от обрыва фаз не работает при
токах, меньших 0,1I.
Выбор уставок (самостоятельно)
 по времени:
Δt = 5 с
 по току:
ΔI = 20%
Индикация на панели - 11(обрыв фазы) - ΔI>.
Вывод: при значении несимметрии токов по фазам, меньших, чем
значение уставки, защита не срабатывает.
3. Исследование работы защиты от однофазных замыканий на
землю (ОЗЗ)
Ток ОЗЗ (неповрежденная линия):
I С(1)  3U ф    C  10 6  3  3.46  103  2  3.14  50  0.35  10 6  1.14 А
Ток ОЗЗ суммарный:
I С(1)  3U ф    C  10 6  3  3.46  103  2  3.14  50  3  0.35  10 6  3.42 А
I С(1)  I л.собст
 I ср. з  kн kбр I л.собст.
kч
6
I С(1)  I л.собст
 1.9 А
kч
где:
k ч  1,2  2 - коэффициент чувствительности;
k н =1.1 - коэффициент надёжности;
k бр  1.5
- коэффициент «броска», учитывающий бросок емкостного
тока в момент возникновения ОЗЗ, а также способность реле реагировать на
него.
Ток срабатывания реле:
I ср.р 
I ср.з K сх

K тт.ТНП

I ср.р
1
I ср.р
I р.ном

1.9 1
 0.475 А
4
0.475
 0.475 А
1
где:
K тт.ТНП
- коэффициент трансформатора нулевой последовательности;
Принцип действия трансформаторов нулевой последовательности
основан на обнаружении токов нулевой последовательности или небаланса в
нейтрали. При
допустимого
замыкании одной из фаз фиксируется превышение
значения
суммы
фазных
токов,
своевременное отключение.
Результаты исследования:
1)
Только поврежденная линия:
Iозз=150 мА
Iтнп=0 мА
7
позволяя
осуществить
2)
Влияние добавочной емкости неповрежденной линии:
Iозз=250 мА
Iтнп=80 мА
3)
Влияние
добавочной
емкости
неповрежденной
линии
(срабатывание защиты):
Iозз=500мА
Iтнп=200мА
4. Исследование работы автоматического повторного включения
(АПВ)
Выдержку времени первого цикла АПВ установим в диапазоне от 0,5
до 20 с. Выдержку времени второго цикла АПВ установим в диапазоне от 20
до 120 с.
Смоделируем режим КЗ на линии. После этого, если во время выдержки
первого цикла устранить КЗ на защищаемой линии, произойдет однократное
успешное АПВ и линия останется в работе. Если повреждение не устранить,
то произойдет неуспешное АПВ, защита вновь отключит линию, и начнется
отсчёт времени tАПВ2.
Если во время выдержки второго цикла устранить КЗ, произойдет
двукратное успешное АПВ. Если по-прежнему на линии будет КЗ, то
произойдет неуспешное АПВ и линия будет выведена из работы защитой.
4.
Исследование
работы
устройства
резервирования
отказа
выключателей (УРОВ)
Время действия УРОВ определяется по следующему выражению:
Туров = tоткл.выкл + tвозр + tзапас.
8
С учетом времени запаса (запас t = 0,1...0,15 с), времени возврата
ступеней защиты (возр t = 0,07 с) и полного времени отключения
выключателя (откл. выкл t ) уставка составит примерно 0,3…0,35 с.
Смоделируем режим КЗ в линии, при этом фидерный выключатель не
сработал, сигнал защиты поступил на панель управления УРОВ и после
выдержки времени УРОВ отключил вводной выключатель.
Вывод:
В результате проделанной работы мы научились управлять и
настраивать МП устройство защиты <SPAC>, диагностировать ошибки,
рассмотрели различные аварийные ситуации ЛЭП, узнали, что такое ТНП и
для чего он нужен.
Список литературы:
1.
Андреев
В.
А.
Релейная
электроснабжения. – М.: Высш. шк., 2006.
9
защита
и
автоматика
систем