Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

УДК 621.31

Разработано учебно-методическое пособие по расчету релейной защиты электроустановок от коротких замыканий для подготовки бакалавров по направлению "Электроэнергетика и электротехника". Подробно описаны конструкции и принцип действия комплектного переносного устройства типа

УПЗ-2, панелей защиты типов ЭПЗ-1636-67/1, ЭПЗ-1636-67/2, а также различные электромагнитные и индукционные реле. Сформулированы требования к выполнению лабораторных работ и порядок их выполнения.

Страниц -133.

Иллюстраций -32.



Содержание

Введение

1. Лабораторная работа по релейной защите и автоматике №1 "Ознакомление с комплектным переносным устройством типа УПЗ-2"

1.1 Цель работы

1.2 Назначение и описание переносного устройства типа УПЗ-2

1.2.1 Работы проводимые с помощью устройства УПЗ-1 и УПЗ-2

1.2.2 Проверка защит по переменному напряжению (току) до 10 А

1.2.3 Проверка защит по переменному току (до 50 или 200 А)

1.2.4 Измерение временных параметров реле (простых защит)

1.3 Задание на работу

1.4 Указания по выполнению работы

1.5 Контрольные вопросы

2. Лабораторная работа по релейной защите и автоматике №2 "Испытания электромагнитных реле переменного тока и напряжения"

2.1 Цель работы

2.2 Конструкция электромагнитного реле типа РТ-40

2.3 Задание на работу

2.4 Указания по выполнению работы

2.5 Контрольные вопросы

3. Лабораторная работа по релейной защите и автоматике №3 "Испытания электромагнитных реле времени, промежуточных и указательных"

3.1 Цель работы

3.2 Конструкции и основные характеристики вспомогательных электромагнитных реле

3.2.1 Реле времени

3.2.2 Промежуточное реле

3.2.3 Указательное реле

3.3 Задание на работу

3.4 Контрольные вопросы

4. Лабораторная работа по релейной защите и автоматике № 4 "Испытания индукционных реле тока"

4.1 Цель работы

4.2 Конструкция индукционного реле

4.3 Задание на работу

4.4 Указания по выполнению работы

4.5 Контрольные вопросы

5. Лабораторная работа по релейной защите и автоматике №5 "Испытания реле направления мощности"

5.1 Цель работы

5.2 Конструкция реле направления мощности

5.3 Задание на работу

5.4 Указания по выполнению работы

5.5 Контрольные вопросы

6. Лабораторная работа по релейной защите и автоматике №6 "Ознакомление с панелями защиты типов ЭПЗ-1636-67/1, ЭПЗ-1636-67/2"

6.1 Назначение, состав и устройство панелей защиты типов ЭПЗ-1636-67/1, ЭПЗ-1636-67/2

6.2 Технические данные

6.3 Особенности выполнения защит первого комплекса

6.4 Особенности выполнения защит второго комплекса

7. Экономический расчет

7.1 Перечень работ при разработке дипломного проекта и составление сетевого графика

7.2 Затраты на материалы

7.3 Затраты на спецоборудование

7.4 Затраты на основную и дополнительную заработную плату

7.4.1 Основная заработная плата

7.4.2 Дополнительная заработная плата

7.5 Отчисления на социальные нужды

7.6 Прочие прямые расходы

7.7 Накладные расходы

8. Безопасность жизнедеятельности

8.1 Анализ опасных и вредных факторов, воздействующих на пользователя ПЭВМ

8.2 Анализ соответствия помещения и рабочего места санитарно-гигиеническим требованиям, предъявляемым при работе с ПЭВМ

8.2.1 Требования к помещениям

8.2.2 Требования к параметрам микроклимата

8.2.3 Требования к параметрам шума и вибрации

8.2.4 Требования к параметрам электромагнитных полей

8.2.5 Требования к параметрам освещения на рабочих местах, оборудованных ПЭВМ

8.3 Мероприятия по снижению влияния опасных и вредных факторов

Заключение

Список использованных источников

переменный напряжение реле индукционный



Введение

Развитие человеческого общества, его культурный уровень непосредственно связаны с увеличением количества потребляемой энергии, изысканием и обоснованием новых, более эффективных ее видов. Нынешний научно-технический прогресс невозможен без использования качественно новых видов энергии, в первую очередь электрической. Она широко применяется в промышленности, городском и сельском хозяйстве, на транспорте. Системы электроснабжения являются сложными производственными объектами, все элементы которых участвуют в едином производственном процессе, основными специфическими особенностями которого являются быстротечность явлений и неизбежность повреждений аварийного характера. Поэтому надежное и экономическое функционирование систем электроснабжения возможно только при автоматическом управлении ими. Для этой цели используют комплекс автоматических устройств, среди которых первостепенное значение имеют устройства релейной защиты и автоматики. Наряду с автоматизированными системами управления на основе использования цифровых универсальных и специализированных вычислительных машин, применяются и простейшие средства защиты и автоматики: плавкие предохранители, автоматические выключатели, магнитные пускатели, реле прямого действия, магнитные трансформаторы тока, устройства переменного оперативного тока и др. Наиболее распространены токовые защиты, простые устройства автоматического повторного включения (АПВ), автоматического включения резервного источника питания (АВР) и автоматической частотной разгрузки (АЧР), используемые в установках с выключателями, оборудованными грузовыми и пружинными приводами. Дисциплина "Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения" в учебном плане занимает одно из ведущих мест среди обязательных курсов для бакалавров, обучающихся по направлению "Электроэнергетика и элеткротехника".

Изучается в 8 и 9 семестрах после сдачи зачетов и экзаменов по общенаучным и общетехническим дисциплинам.

Целью изучения дисциплины "Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения" является ознакомление бакалавров с основами релейной защиты и автоматизации систем электроснабжения, способами расчета параметров срабатывания защит, принципиальными схемами защит и автоматики, а также перспективными направлениями развития релейной техники. В задачи изучения дисциплины "Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения" входит:

- овладение основами релейной техники и автоматики,

- умение произвести расчет и выбор схемы релейной защиты и автоматики,

- ознакомление с новейшими разработками в области релейной техники.

В результате изучения данной дисциплины студенты должны знать:

- основы релейной техники в объеме, необходимом для решения задач, связанных с расчетами, наладкой и эксплуатацией защит,

- принципы работы элементов защиты и автоматики, включая вопросы эксплуатации, технического обслуживания и ремонта,

Студенты должны уметь:

- производить расчеты, связанные с выбором уставок защит,

- выбирать схемы защит и автоматики, наиболее отвечающие конкретным требованиям защиты или автоматизации процесса выработки, передачи и потребления электрической энергии,

- выбирать стандартные элементы схем защит и автоматики, обеспечивающие простоту, надежность и экономичность схем.

В данном дипломном проекте разработано учебно-методическоепособие по курсу "Релейная защита в системах электроснабжения".



1. Лабораторная работа по релейной защите и автоматике №1 "Ознакомление с комплексным переносным устройством типа УПЗ-2"

1.1 Цель работы

1) Ознакомить учащихся с испытательным устройством типа УПЗ-2, используемым для проверки простых и сложных релейных защит у места их установки в эксплуатации.

2) Научить учащихся пользоваться отдельными блоками устройства для получения требуемых значений электрических величин, по которым производится регулировка аппаратуры релейной защиты.

Испытания отдельных реле и устройств защиты могут быть выполнены после общего знакомства с рассматриваемым устройством по указанию преподавателя в виде дополнительной работы.

1.2 Назначение и описание переносного устойства типа УПЗ-2

Устройство предназначено для испытания простых и сложных типов релейной защиты и элементов автоматики.

Для удобства транспортировки и возможности раздельного использования частей устройства, оно выполнено по блочному принципу и состоит из трех отдельных блоков: К-513 -- блок регулировочный, К-514 -- блок нагрузочный и К-515--приставка для проверки сложных защит (рис. 1.1-1.2).

Все блоки смонтированы в одинаковых металлических корпусах и снабжены ручками для возможности переноски их на небольшое расстояние.

Для работы все три блока соединяются между собой гибкими многожильными кабелями - жгутами со штепсельными разъемами.



Блоки комплектного устройства К-513 и K-514 образуют самостоятельное основное устройство для проверки простых защит, выпускаемое отдельно под названием УПЗ-1.

Рисунок 1.1 -Блок регулировочный-К-513.

Рисунок 1.2- Блок нагрузочный -К-514.



1.2.1 Работы, проводимые с помощью устройства УПЗ-1 УПЗ-2

Устройство УПЗ-1 может быть использовано для проведения следующих работ:

1)Проверка и настройка на заданные уставки всех типов простых электромеханических реле переменного тока, реагирующих на одну электрическую величину (ток, напряжение), промежуточных реле, реле времени, контакторов, автоматов постоянного тока;

2)Проверка коэффициента трансформации трансформаторов тока и снятие вольтамперных характеристик трансформаторов тока;

3)Проверка вторичным током простых защит, выполненных на вторичных реле тока и напряжения, устройств АВР и АПВ трансформаторов, АПВ шин и высоковольтных линий электропередачи 3--10 и 35 кВ;

4) Проверка первичным током защит присоединений 3--10 или 35 кВ, оборудованных трансформаторами тока с коэффициентом трансформации до 150/5.

Комплектное устройство УПЗ-2 позволяет производить наладку и проверку всех сложных реле, реагирующих на две электрические величины и угол между ними.

Питание устройства может производиться от трехфазной сети переменного тока50 Гц 220 или 380 В.

Устройство рассчитано на длительность работы под нагрузкой в течение 30 мин. При этом потребляемая устройством мощность не должна превышать 1000 В*А.

При работах с комплектом УПЗ-2 в процессе наладки и проверки сложных защит устройство УПЗ-1 используется в качестве источника регулируемого однофазного переменного тока. При проверке оперативных цепей защиты как источник регулируемого выпрямленного напряжения.

В указанных режимах устройство УПЗ-1 обеспечивает возможность получения, изменения и измерения следующих электрических величин:

-постоянного (выпрямленного) напряжения;

-однофазного переменного тока;

-максимальный вторичный ток равен 25А при использовании предвключенного резистора.

Приставка К-515 дополнительно позволяет:

-подавать на испытуемую панель защиты симметричное трехфазное напряжение от встроенного в приставку фазорегулятора в нормальном "предаварийном" режиме;

-при переключении схемы в положение, соответствующее аварийному режиму, плавно изменять напряжение в двух фазах от нуля до максимума 100--110В симметрично относительно третьей "неповрежденной" фазы;

-плавно изменять фазу напряжения относительно тока, подводимого к испытуемой панели от нагрузочного трансформатора устройства УПЗ-1 при имитации аварийного режима;

-имитировать внезапные двухфазные и трехфазные К.З. (со сбросом напряжения от нормального предаварийного до заранее установленной величины при имитации двухфазных к. з. и до нуля--при имитации близких трехфазных К.З.);

-имитировать режим двухфазного к. з. цепей напряжения испытуемой защиты;

-подавать и изменять в пределах 0,5--5А выпрямленный ток в удерживающие (последовательные) обмотки реле постоянного тока при напряжении 3,5 В;

-контролировать чередование фаз напряжения, снимаемого с ротора фазорегулятора приставки.

Особенность действия устройства УПЗ-2 заключается в том, что оно позволяет подвести к цепям испытуемой защиты симметричное трехфазное, "предаварийное" напряжение нормального режима и затем внезапно перенести защиту в "аварийный" режим путем одновременного снижения напряжений в двух фазах до ранее заданного "аварийного" значения и подачи тока к. з. в "поврежденные" фазы с заданным углом сдвига этого тока относительно аварийного треугольника напряжений.

При этом одновременно запускается электросекундомер, измеряющий время действия защиты от момента подачи аварийного режима до срабатывания защиты на отключение выключателя.

Устройство позволяет также плавно изменять любую из трех электрических величин: ток, напряжение и угол между ними независимо друг от друга. Встроенные в блоки К-513 и К-515 приборы позволяют производить все измерения, необходимые при испытаниях отдельных реле и устройств защиты в целом.

1.2.2 Проверка защит по переменному напряжению (току) до 10 А

1) При данной проверке используйте только блок K5I3.

2) Нагрузку подключите к зажимам "U",а контакты испытуемого, реле - к зажимам " КОНТАКТЫ РЕЛЕ",

3) Установите переключатели в положение:

"S7 " - " U";

"S6 " - " U"/"I ";

"S11" - " ОТКЛ.";

"S2 " - ""

"S4 ", "S2 " - на выбранный диапазон измерения.

4) Включите "S10", тумблер "S8" переключите в положение "СРАБАТ."

5) Переключателем "S9" и ручкой " T1" установите требуемое напряжение (ток).

6) После окончания требуемых регулировок:

-выведите ручку " T1" и начальное положение;

-переведите "S9 " в положение "115V";

-"S8" верните в положение "ВОЗВРАТ";

-отключите "S10".



1.2.3 Проверка защит по переменному току (до 50 или 200 А)

1) При данной проверке используйте блоки К513 и K5I4.

2) Нагрузку подключите к зажимам "Ток50А" или "Ток>50А" в зависимости от требуемой величины тока (в первом случае выбор питаемых фаз защиты производится переключателем "S18").

3)Установите переключатели в положения: "S7 " - " I";

"S6 " - " Iт";

"S20" - "Прямо";

"S21" -" 0";

"S21", "S17", "S19"- в соответствии с табличными данными;

штепсель "S15" - в соответствии о выбранной величиной тока;

4)Включите "S10", тумблер "S8"переключите в положение "СРАБАТ."

5)Переключателем "S9" и ручкой "T1" отрегулируйте требуемую величину тока в нагрузке. При необходимости, для исправления формы кривой тока переключателем "S21" введите в цепь первичной обмотки ТЗ резисторы R24- R33.

6) После окончания требуемых регулировок:

-выведите ручку " T1" и начальное положение;

-переведите "S9 " в положение "115V";

-"S8" верните в положение "ВОЗВРАТ";

-отключите "S10".

1.2.4 Измерение временных параметров реле (простых защит)

1) Подсоедините обмотку проверяемого реле (входные цепи защиты) к зажимам " U", или "Ток50А" или "Ток>50А".

2) Установите требуемое положение режимных переключателей "S7","S6" и др.

Включите "S10", переключите "S8" в положение "СРАБАТ." и отрегулируйте требуемую величину тока или напряжения. После этого возвратите "S8" в исходное положение и отключите "S10".

3) При измерениях времени срабатывания реле (защиты)встроенным электросекундомером:

а) выполните операции по пп.5.1 и 5.2;

б) контакты реле подсоедините к зажимам" КОНТАКТЫ РЕЛЕ" блока K5I3;

в) проверьте, что перемычка "S14" установлена;

г) переключатель "S2" установите в положение "Ca" (время срабатывания замыкающего контакта) или " Ср" (время срабатывания размыкающего контакта);

д) включите "S10";

е) переводом "S8" в положение "СРАБАТ." запустите электросекундомер и произведите измерение.

4) Измерение длительности замкнутого состояния временно-замыкающего ("проскальзывающего") контакта реле времени произведите по программе п.5.3 при установке "S2" в положении "Ср".

5) При измерениях времени возврата реле (защиты) встроенным электросекундомером;

-выполните операции во пп.5.1; 5.2; 5.3 " б" и "в";

-переключатель "S2" установите в положение "Вз" (время возврата замыкающего контакта) или " Вр" (время возврата размыкающего контакта);.

-включите "S10" и переведите "S8" в положение "СРАБАТ.";

-переводом "S8" в положение " ВОЗВРАТ." запустите электросекундомер и произведите измерения.

6) При измерениях внешним миллисекундомером: -выполните оперений по пп.5.1 и 5.2;

-соедините зажимы "ПУСК NС" в КОНТАКТЫ РЕЛЕ" с соответствующими зажимами миллисекундомера для его пуска и остановки;

-снимите перемычку "S14".

-переключатель "S14"установите в положение "МС";

-выбор режима измерения произведите переключателем миллисекундомера;

-при измерении времени срабатывания выполните операции по п.3 "д" и " е";

-при измерении времени возврата выполните операции по п.5.5 "в" и "г".

7) При измерении времени срабатывания кратковременно срабатывающей защиты, оперативные цепи которой питаются выпрямленным напряжением от блока K5I3:

а)выполните операции по пп.5.1 и 5.2;

б) контакт выходного реле защиты подключите к зажимам " + " ("U") и "ЦО" блока K5I3;

в) переключатель "S11" установите в положение "_нр1" или "_нр2";

г) при измерениях миллисекундомером установите "S2" в положение " МС" и снимите перемычку "S14";

-при измерениях электроcекундомером установите "S2" в положение "Сз" и проверьте, что перемычке "S14" установлена;

д)выполните операции по пп.5.3 "д" и "е";

е) обесточьте реле К2 нажатием на кнопку "SI".

8) При измерениях времени срабатывания кратковременно срабатывающей защиты, оперативные цепи которой питаются постоянным напряжением от аккумуляторной батареи через блок K5I3:

-выполните операции по пп.1 и 2;

-контакт выходного реле защиты подключите к зажимам "+"("ОПЕРАТИВНЫЕ ЦЕПИ ЗАЩИТЫ") и "ЦО" блока K5I3;

-переключатель "S11" установите в положение "U_р";

-убедитесь, что "S13" включен;

-выполните операции по пп.5.7 "г", "д" и "е".

9) Измерение времени срабатывания реле постоянного тока с током срабатывания до 4Авыполняется при установке переключателя "S12" в положение "100" мкФ.

1.3 Задания на работу

1)Ознакомиться с блок-схемой устройства УПЗ-2, его принципиальной схемой, найти на лицевой стороне комплектов К-513, К-514, К-515 все зажимы, переключатели, а также надписи, поясняющие положения переключателей. Для этих целей воспользоваться инструкцией завода-изготовителя, прикладываемой к каждому комплекту устройств.

2) Проверить диапазон регулирования напряжения переменного тока на выходных зажимах регулировочного блока К-513, для чего:

-соединить входные зажимы блока К-513 (зажимы 1--2) с источником питания 220 В (предварительно источник питания должен быть отключен);

-к выходным зажимам блока (зажимы 10--II) подключить контрольный вольтметр с номинальным значением, соответствующим техническим данным испытуемого устройства;

-режимный трехпозиционный переключатель ВЗ установить в положение ~U;

-переключателем В8 включить измерительный прибор для измерения напряжения; внутренний переключатель прибора установить на диапазон измеряемого напряжения;

-установить переключатель В2, выполняющий ступенчатую регулировку напряжения, снимаемого с автотрансформатора Тр1, в положение 1, а движок того же автотрансформатора в нулевое положение;

-подать напряжение на блок и включить главный выключатель В1; убедиться по сигнальной лампе Л1 в том, что к регулировочному автотрансформатору Тр1 подано напряжение;

-включить оперативный выключатель В12 и, воздействуя на движок и переключатель В2 автотрансформатора, проверить диапазон изменения напряжения на выходных зажимах блока. При этом должны совпадать показания контрольного и встроенного в блок приборов. Регулирование напряжения сверх 150 В производить только в присутствии преподавателя;

-снизить регулируемое напряжение до нуля. Отключить выключатели В12, В1 и выключатель питания блока. Отсоединить контрольный вольтметр.

3) Проверить диапазон регулирования переменного тока с помощью устройства УПЗ-1, входящего составной частью в комплект УПЗ-2; при этом регулировочный блок К-513 используется совместно с нагрузочным блоком К-514. Последовательность выполнений операций следующая:

-с помощью гибкого кабеля со штепсельными разъемами Ш1 и Ш2 соединить два блока между собой;

-режимный переключатель ВЗ блока К-513 установить в положение ~I; пользуясь схемой, убедиться, что через переключатель ВЗ и гибкий кабель регулируемое напряжение от автотрансформатора Тр1 подается к первичной обмотке нагрузочного трансформатора ТрЗ блока К-514;

-к выходным зажимам блока К-513 (зажимы 6--7,соответствующие току до 50 А) подключить контрольный амперметр; соединить перемычкой В13 зажимы 4-- 5; переключатель В6 установить в положение "прямо";обеспечить возможность переключателем В10 подачу питания к зажимам 6--7 (зажимы АВ);

-переключателем В8 включить прибор блока для измерения тока;

с помощью переключателей В4 и В5 на нагрузочном трансформаторе ТрЗ блока К-514 предусмотреть возможность получения на выходе тока, равного 5 А. Установить на измерительном трансформаторе тока Тр4 того же блока соответствующий коэффициент трансформации;

-подать питание на устройство и включить выключатели (вначале В1, затем В12);

-изменяя напряжение, снимаемое с регулировочного трансформатора Тр1, установить в цепи ток 5 А. Убедиться, что показания контрольного прибора соответствуют показанию прибора блока;

-отключить выключатели В12 и В1; предусмотреть возможность установки и измерения тока 10 А; включить выключатели В 12 и В1 и убедиться в правильности полученных результатов;

-проделать то же самое для значений токов 20 и 30 А, после чего снизить напряжение на выходе автотрансформатора Тр1. Затем отключить выключатели В12 и В1;

-снять питание с устройства и отсоединить питающие провода.

4) Проверить возможность имитации аварийных режимов при совместном использовании для этой цели устройства УПЗ-1 с блоком К-515. Последовательность выполнения работы:

-с помощью гибкого кабеля с разъемами ШЗ, Ш8 соединить блоки К-513 и К-515;

-на входные зажимы блока К-515 (зажимы 23, 24 и 25) подать питание от трехфазной цепи 220 В (до этого источник питания отключен);

-к выходным зажимам блока (зажимы 35, 36 и 37) подключить три вольтметра с пределом измерения 150 В;

-подавая на блок питание от сети и включая выключатели В1 блока К-513 и В17 блока К-515, убедиться по сигнальным лампам Л1 и Л4 в наличии напряжения на обоих блоках; по показаниям трех вольтметров проверить величину напряжения на выходе блока, т. е. установить нормальный режим;

-отключить выключатели В1 и В17 и подготовить соответствующими переключениями заданный аварийный режим на регулирующих устройствах. Установить пределы по току и напряжению и пределы измерения приборов блока: принять величину тока двухфазного к. з. =30 А, остаточные напряжения при имитации трехфазного к. з. =0, при имитации двухфазного к. з. между фазами А и В остаточное напряжение =50 В, угол к. з. (=; снять перемычку В13 между зажимами 4--5 блока К-501;

-при разомкнутой цепи тока (главный выключатель В1 отключен, а выключатель В12 находится в положении, соответствующем возврату) установить переключатель В20 в положение, соответствующее двухфазному К.З., переключатель В21 в положение, соответствующее аварийному режиму, переключателем В19 и движком Тр5 отрегулировать заданное значение напряжения для имитации двухфазного К.З.;

-выключателем В1 включить цепь тока и, воздействуя на фазорегулятор, установить по прибору нужный угол К.З.;

-вернуть переключатель В21 в положение нормальный режим и отрегулировать ток;

-переводом переключателя В21 в положение аварийный режим выполнить имитацию двухфазного К.З. и произвести запись показаний всех приборов;

-построить векторную диаграмму токов и напряжений, соответствующую заданному виду К.З.;

-по разрешению преподавателя к выходным зажимам устройства К-502 (к зажимам 35--37) вместо вольтметров подключить три реле напряжения минимального действия, установив на них напряжение срабатывания =60 В; объяснить работу реле при имитации двухфазного К.З.;

-имитацию трехфазного К.З. выполнить кратковременно с возможно более быстрым отключением тока. Значение тока в фазе установить =35 А. Испытание проводить в присутствии преподавателя в последовательности, оговоренной заводской инструкцией.

1.4 Указания к проведению работы

Перед выполнением работы необходимо убедиться в том, что

-вилки гибких жгутов плотно входят в разъемы Ш1, Ш2, ШЗ, Ш8;

-главный выключатель В1 и переключатель В17 находятся в положении отключено;

-положение переключателя В16, указываемое стрелкой, соответствует номинальному напряжению питающей сети.

При выполнении испытаний следует помнить, что все переключения на выводах устройства и на зажимах проверяемой панели релейной защиты можно производить только при отключенном выключателе В1.

При использовании устройства УПЗ-1 без приставки К-515 в штепсельный разъем ШЗ должна быть вставлена вилка Ш7.

1.5 Контрольные вопросы

1) Какие типы реле и комплекты релейной защиты могут быть проверены с помощью устройства УПЗ-1 при использовании:

-только одного блока К-513;

-двух блоков К-513 и К-514.

2) Какие типы реле и комплекты релейной защиты могут быть испытаны с помощью устройства УПЗ-2?

3) Можно ли с помощью устройства УПЗ-1 проверить время действия реле?

4) Преимущества переносных испытательных устройств, смонтированных заранее в чемоданах, по сравнению с устройствами, монтируемыми для испытаний на месте установки панели защиты.

5) Почему в устройстве УПЗ-2 не допускается длительная имитация режима трехфазного к. з. со снижением напряжения на трех фазах до нуля?

6) Каким образом в устройстве УПЗ-2 достигается возможность регулирования угла между векторами одноименных фаз тока и напряжения?

7) Какие преимущества имеет выполнение устройства УПЗ-2 в виде трех отдельных переносных блоков для облегчения работы эксплуатационного персонала?



2. Лабораторные работы по релейной защите и автоматике №2 "Испытания электромагнитных реле переменноготока и напряжения"

2.1 Цель работы

1) Ознакомление с конструкциями электромагнитных реле переменного тока и напряжения, выпускаемых отечественной промышленностью (типы реле: РТ-40 и РН-50);

2) Выяснение принципиальных отличительных признаков; определение основных параметров реле - тока (напряжения) срабатывания и возврата, коэффициента возврата, потребления мощности; определение времени действия реле.

2.2 Конструкция электромагнитных реле типа РТ-40

Конструкция реле РТ-40 поясняется рисунком 2.1.

Электромагнит 1 (П-образный, с двумя катушками 2, соединяемыми последовательно или параллельно) притягивает ферромагнитный якорь 3. Последний при перемещении поворачивает контактный мостик 5, жестко связанный с осью. С этой же осью связана противодействующая пружина 4. Ее натяжение (закручивание) регулируется при помощи рычага 6. Замыкание цепи контактами 5 происходит при их соприкосновении с контактными пружинами. На рисунке 2.1 пояснено выполнение крепления контактных пружина и б к неподвижному держателю в.

При прохождении тока по обмотке реле магнитный поток, создаваемый этим током, намагничивает подвижный якорь. Возникающая при этом электромагнитная сила, действующая на якорь, будет обуславливать вращающий момент, поворачивающий подвижную систему по часовой стрелке. Этому перемещению препятствует спиральная пружина, создающая противодействующий момент.

Для надежного срабатывания реле необходимо, чтобы вращающий момент превосходил момент сопротивления пружины, трения и массы подвижной системы. Равенство моментов определяет граничное условие, т. е. условие срабатывания реле. Отсюда следует, что для реле подобного типа наиболее простым способом изменения тока срабатывания является изменение натяжения пружины. Если ослабить закручивание пружины 4 (рис. 2.1), т. е. сдвинуть указатель 6 влево по шкале, то ток срабатывания реле уменьшится. У реле типа РТ-40 при перемещении указателя от крайнего левого в крайнее правое положение ток срабатывания увеличивается в 2 раза.

Рисунок 2.1- Выполнение реле типов РТ-40 и РН-50

Ток срабатывания реле РТ-40 можно также менять путем переключения обмоток катушек с последовательного соединения на параллельное -- в последнем случае ток, проходящий по каждой из катушек, уменьшается в 2 раза и соответственно в 2 раза уменьшается намагничивающая сила. Выводы катушек имеют маркировку 2, 4, 6 и 8. Шкала реле проградуирована на заводе для последовательного соединения секций обмотки, поэтому при включении секций параллельно уставка срабатывания реле надо увеличивать в 2 раза. Для согласованного включения секций реле должно быть подключено к контролируемой цепи всегда крайними зажимами (зажимали 2 и 8). При последовательном соединении секций накладкой соединяются средние зажимы 4--6;при параллельном соединении устанавливаются две накладки: одна между зажимами 2--4, другая -- 6--8.

Рисунок 2.2 - Крепление неподвижных контуров у реле РТ-40 и РТ-50

При прохождении по обмотке реле переменного тока

(2.2.1)

якорь реле притягивается с усилием

(2.2.2)

где k -- коэффициент пропорциональности; щ -- угловая частота переменного тока.

Так как



(2.2.3)

то

(2.2.4)

Следовательно,

(2.2.5)

Из этого выражения видно, что притяжение якоря обусловлено постоянным усилием

(2.2.6)

и знакопеременным усилием

(2.2.7)

Знакопеременное усилие с частотой, удвоенной по сравнению с частотой сети, вызывает вибрацию якоря и, связанной с ним контактной системы.

Для уменьшения вибрации контактов в конструкции реле РТ-40 предусмотрены совместный ход подвижного и неподвижного контактов и специальное устройство -- гаситель вибрации 7 (рис. 2.1), представляющий собой барабанчик, закрепленный на общей оси с якорем.

Кроме того, за счет инерционности гасителя вибрации достигается более равномерный вращающий момент (так же как при наличии тяжелого маховика на оси, вращаемой многотактным двигателем).

У реле напряжения типа РН-50 подобный гаситель вибраций отсутствует. Для снижения вибраций подвижной системы обмотка реле этого типа, состоящая из двух секций, соединенных последовательно, включается в контролируемую цепь напряжения посредством выпрямительного моста, который показан на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - Схема включения обмоток реле напряжения.

Мост собран из полупроводниковых диодов и обеспечивает двухполупериодное выпрямление переменного тока. В этом случае через обмотку проходит пульсирующий ток, который можно разложить на переменную составляющую

(2.2.8)

и постоянную составляющую

(2.2.9)



Знакопеременное усилие, действующее на подвижную систему и обусловливающее вибрацию в этом случае равно:

(2.2.10)

и оказывается значительно меньшим, чем для электромагнитных реле типа РТ-40.

Для реле напряжения, подключенного к трансформатору напряжения по схеме двухполупериодного выпрямления, влияние знакопеременного усилия, вызванного переменной составляющей выпрямленного тока, сказывается в меньшей степени, чем для реле тока с малым числом витков, включенного на выпрямленный ток трансформаторов тока. Происходит это вследствие того, что обмотка многовиткового реле напряжения представляет для переменной составляющей большее сопротивление чем для постоянной составляющей. Это обстоятельство обусловливает снижение амплитуды переменной составляющей и, следовательно, амплитуды знакопеременного усилия, меняющегося с частотой .

Рисунок 2.4 - Схемы испытания реле тока (а) и напряжения (б)

Для изменения предела регулирования напряжения срабатывания в схеме реле РН-50 предусмотрено два добавочных резистора. При подключении реле в цепь крайними выводами напряжение срабатывания увеличивается в 2 раза. Соответственно в 2 раза увеличивается уставка на шкале.

2.3 Задания на работу

1) Ознакомиться с устройством и электрической схемой исследуемого реле.

2) Составить эскиз реле и схему внутренних соединений с указанием маркировки выводов.

3) В соответствии со схемой испытания (рис. 2.4) и параметрами реле подобрать аппаратуру--измерительные приборы и регулирующие устройства для проверки реле на учебном лабораторном стенде; собрать испытательную схему.

4) Для каждого оцифрованного деления шкалы путем плавного увеличения тока илинапряжения зафиксировать ток или напряжение срабатывания реле максимального тока (напряжения); уменьшая величину тока или напряжения определить ток (напряжение) возврата.

Результаты занести в таблицу 2.3.

Таблица 2.3.1- Ток (напряжение) срабатывания реле максимального тока (напряжения)

				Примечание

5) Повторить опыт, изменив пределы параметров срабатывания в 2 раза.

6) Убедиться с помощью неоновой лампы и промежуточного реле, включенных в исполнительную цепь контактов, в отсутствии искрения и вибрации контактов.

7) Для одной заданной уставки проверить работу реле тока при резком (толчкообразном) изменении тока. Для этого, установив в цепи ток, равный току срабатывания реле, отключить выключатель; затем наблюдать за работой реле при включении выключателя. Реле должно надежно сработать. Убедиться, что при уменьшении величины тока на 5% тока уставки реле не срабатывает.

8) Измерить мощность, потребляемую обмоткой реле при минимальной yставкe. Измерение произвести с использованием амперметра и вольтметра:

и .

9) Измерить время действия реле тока при и. Измерение произвести с использованием миллисекундомера (рис.2.5,а). Измерить время возврата (время размыкания контактов) минимального реле напряжения при (схему включения миллисекундомера выполнить по рисунку 5,б).

10) Включить реле типа РТ-40 в цепь постоянного тока и проверить, какизменится значение тока срабатывания по сравнению с условием работыреле в цепи переменного тока. Объяснить полученный результат.

Рисунок 2.5 - Измерение времени действия реле максимального тока (а) и минимального напряжения (б)



2.4 Указания по выполнению работы

1) Проверку отсутствия вибрации и искрения контактов сделать один раз с использованием неоновой лампы, другой раз -- с использованием промежуточного выходного реле при токах и.

2) Окончательные уставки срабатывания проверять при надетом кожухе реле, предварительную настройку уставок можно производить при снятом кожухе. Проверить, как влияет на изменение уставки срабатывания наличие или отсутствие кожуха на реле.

3) Заключение о пригодности реле в эксплуатации сделать после сравнения данных опыта по определению коэффициента возврата и времени действия с каталожными данными (при отсутствии вибрации и искрения контактов).

2.5 Контрольные вопросы

1) Почему у реле типа РТ-40 при параллельном соединении секций обмотки ток срабатывания увеличивается в 2 раза?

2) При переключении секций обмоток реле РТ-40 надо соблюдать определенную полярность включения обмоток. Будет ли работать реле при токе, равном току срабатывания, указанному на шкале, если секции соединены встречно-последовательно?

3) Причины появления вибрации контактов электромагнитных реле переменного тока. Способы уменьшения величины вибраций, переменных для реле РТ-40 и РН-50.

4) Объясните применение разных схем измерения при определении мощности, потребляемой обмотками реле типа РТ-40 и РН-50.

5) Можно, ли применять реле типа РТ-40 и РН-50 для контроля цепей постоянного тока. Сохраняется ли при этом уставка реле, отрегулированная для цепи переменного.

6) Поясните, почему у реле типа РТ-40 электромагнит набран шихтованным железом с изоляцией пакетов относительно друг друга?

7) Почему для максимальных реле (тока, напряжения) коэффициент возврата меньше единицы, а для минимальных реле Ї больше единицы?

8) Объясните, почему с увеличением кратности тока в обмотке реле по отношению к току уставка у максимальных реле уменьшается время срабатывания?

9) Когда время срабатывания реле большее -- при работе реле на размыкание или при работе на замыкание? Объясните причину.

10) Для регулирования напряжения срабатывания реле РН-50 используется включение добавочного резистора; каким образом можно еще изменить напряжение срабатывания этого реле?



3. Лабораторная работа по релейной защите и автоматике №3 "Испытания электромагнитных реле времени, промежуточных и указательных"

3.1 Цель работы

1) Ознакомление с действием вспомогательных электромагнитных реле, применяемых в устройствах релейной защиты и автоматики в качестве отдельных аппаратов.

2) Проверка основных характеристик этих реле.

3.2 Конструкции и основные характеристики вспомогательных реле

К таким реле отнесены: реле времени (реле для создания временной задержки исполнительного органа), промежуточные реле и указательные (сигнальные) реле.

3.2.1 Реле времени

Реле времени обеспечивают необходимое замедление в действии, требуемое логикой работы соответствующего устройства релейной защиты или автоматики. Реле времени подразделяются:

-по роду выполнения воспринимающей системы--на реле постоянного и переменного тока;

-по роду регулировки механизма задержки--на реле с нерегулируемой, плавно регулируемой и ступенчато регулируемой выдержкой времени;

-по роду создания задержки--с электрическим, электромагнитным, жидкостным (например, масляным), механическим (в частности, при помощи часового механизма) устройством или комбинацией устройств, например реле с моторным приводом.

Ниже описаны реле с различными способами создания выдержки времени.

Реле времени с часовым механизмом выпускаются отечественной промышленностью для питания от сети постоянного тока (один тип устройства) и от сети переменного тока (другой тип). Основной частью устройства является точный часовой механизм, изготавливаемый специальным часовым заводом. Изменение уставки времени срабатывания производится путем изменения расстояния между неподвижным и подвижным контактами, равномерное движение которого производит часовой механизм после срабатывания спускового устройства. Пределы регулировки времени у реле времени Чебоксарского электроаппаратного завода 0,1--1,3; 0,25--3,5, 0,5--9 и 2--20 с. На большие времена срабатывания промышленностью выпускаются моторные реле времени постоянного и переменного тока. Это многоступенчатые реле с регулировкой времени от 0 до 20 мин.

Малые времена замедления создаются за счет собственного времени действия электромагнитных реле и могут составлять у разных типов реле 0,01--0,06 с. Специальные реле с короткозамкнутой обмоткой или медной втулкой на магнитопроводе создают время на срабатывание до 0,12 с, а на отпускание до 1,2 'с. Указанные значения времени достигаются вследствие размагничивающего действия токов в короткозамкнутой обмотке или медной втулке. У некоторых типов реле короткозамкнутая обмотка включается после замыкания контакта реле при его срабатывании.

Влияние на время притяжения или отпускания якоря короткозамкнутой обмотки или медного кольца на магнитопроводе можно пояснить следующим образом.

Для того чтобы якорь реле притянулся к сердечнику, усилие, создаваемое электромагнитом и обусловленное потоком Ф, должно быть равно или больше усилия противодействующих сил F_П:



Ф²= Ф²_срk₁F_П, (3.2.1)

где k₁--коэффициент пропорциональности.

Для того чтобы якорь отошел от сердечника, надо, чтобы

Ф²= Ф²_Вk₂F_П, (3.2.2)

где k₂--коэффициент пропорциональности.

В момент включения обмотки реле под постоянное напряжение ток, проходящий по обмотке реле, и, следовательно, поток Ф₁ в сердечнике, обусловленный этим током, изменяется от нуля до некоторого конечного значения Ф_макс (рис.3.1 ,а, б).

Рисунок 3.1- Влияние короткозамкнутого витка на неподвижном сердечнике на время притяжения якоря при включении обмотки релеа) схема; б) изменение магнитных потоков; К--контакт пускового реле

Изменение происходит не сразу, а по экспоненциальному закону. В короткозамкнутой обмотке или медном кольце при изменяющемся потоке Ф₁ индуктируется ток, направленный противоположно току в обмотке,

i₂e₂-dФ₁/dt di₁/dt. (3.2.3)



Ток i₂ тем больше, чем резче изменение тока i₁ во времени и чем меньше сопротивление короткозамкнутой обмотки Z_К.З.ОБМ:

i₂=e₂/ Z_К.З.ОБМ. (3.2.4)

После прекращения переходного процесса ток 12 становится равным нулю. Ток i₂ возбуждает поток Ф₂ Его направление в соответствии с правилом Ленца противоположно направлению основного потока Ф₁ Поток Ф₂ размагничивает сердечник. Суммарный поток

Ф=Ф₁+ Ф₂, (3.2.5)

определяющий силу притяжения, под воздействием потока Ф₂ уменьшается, а время, в течение которого поток Ф достигает установившегося значения, увеличивается, что и обусловливает замедление притяжения якоря реле.

Рисунок 3.2- Влияние короткозамкнутого витка на время отпадания якоря при отключении обмотки реле а) схема; б) изменение магнитных потоков; К--контакт пускового реле

Замедление отпадания якоря при обесточении реле достигается при наличии короткозамкнутой обмотки за счет того, что при отключении источника тока резко уменьшается магнитный поток Ф₁ (рис. 3.2 ,а, б). Вследствие этого в короткозамкнутой обмотке возникает ток, обусловливающий возникновение потока Ф₂. Направление тока i₂ и потока Ф₂ совпадает с направлением тока и потока в режиме, предшествующем моменту отключения обмотки реле от источника постоянного тока. Поток Ф₂подмагничивает сердечник и затухает во времени.

Суммарный магнитный поток Ф=Ф₁+ Ф₂ поддерживается некоторое время на уровне, близком к начальному значению до момента отключения контакта К, что и обусловливает задержку отпадания якоря.

Наличие короткозамкнутой обмотки на магнитопроводе создает замедление как при включении, так и при отключении тока. Эти времена, однако, разные, так как величины магнитных потоков, пронизывающих якорь и сердечник реле, зависят от расстояния между ними и различны для включенного и отключенного реле.

В реле типа РПВ-58 устройства автоматического повторного включения времени готовности устройства к действию регулируется при помощи конденсаторного реле времени.

В схемах с конденсаторным реле времени срабатывание выходного реле при замыкании контакта К (рис.3.3) возможно только в том случае, если в емкости С накоплен заряд, энергии которого достаточно для того, чтобы выходное реле хотя бы кратковременно замкнуло свой контакт (после этого выходное реле самоудерживается).

Рисунок 3.3 - Вариант схемы конденсаторного реле времени.

К - контакторы пускового органа; 1R - 3R - резисторы; С - конденсатор;

Ст - стабилитрон; П -двухобмоточное реле мгновенного действия



Напряжение на конденсаторе, после того как он зарядился и вновь был включен под напряжение, возрастает не сразу и достигает значения U_C=k_ЗU_ср через некоторое время t, U_ср - напряжение срабатывания выходного реле (для устройства по схеме рис. 3 U_ср определяется напряжением зажигания стабилитрона); k_З--коэффициент запаса, учитывающий, что разряд конденсатора на обмотку реле после замыкания контакта К происходит по экспоненциальному закону, а реле обладает некоторым временем действия (k_З=2,53,5 и определяется опытным путем для конкретных типов реле).

Конденсатор заряжается по закону

Uc= U_бат(1-e^-t/RC). (3.2.6)

где R -- активное сопротивление зарядного контура;

U_бат--напряжение батареи постоянного тока.

Время заряда, спустя которое напряжение на конденсаторе достигает значения, .при котором выходное реле может сработать, равно:

T_зар=RClnU_бат/(U_бат - k_ЗU_ср), (3.2.7)

Для обеспечения термической стойкости реле, длительно находящегося под напряжением, используется схема включения, приведенная на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4- Включение добавочного резистора Rд для обеспечения термической стойкости реле времени



Последовательно с обмоткой реле включен добавочный резистор, нормально закороченный мгновенным контактом реле времени, размыкающимся после того, как подвижной якорь реле втянулся. Коэффициент возврата времени k_В=0,3. Сопротивление обмотки реле времени Rр подлежит измерению.

Значение сопротивления добавочного резистора Rд определяется из условия, чтобы после его включения якорь реле оставался втянутым. До того, как реле времени разомкнет свой мгновенный контакт, по его обмотке проходит ток

I_р=U_ном/R_р, (3.2.8)

где U_ном--номинальное значение напряжения.

После того как мгновенный контакт разомкнется, значение тока уменьшится и станет равным

I_р=U_ном/(R_р+R_д). (3.2.9)

Этот ток может быть снижен до тока возврата

I_в=k_Зk_ВI_р, (3.2.10)

где k_З--коэффициент запаса(k_З ==1,2).

Таким образом,

U_ном/(R_р+R_д)=0,31,2U_ном/R_р, (3.2.11)

Откуда



1/(Rр+Rд)=3,36/Rр, (3.2.12)

или R_р = 0,36(R_д + R_р)

0,64R_р = 0,36R_д, (3.2.13)

т.е. R_р = 1,8R_д

После включения добавочного резистора ток, проходящий через обмотку реле, уменьшается и станет равным

I_р=I_р/2,80.36I_р

Если время, в течение которого при токе I_р реле могло быть включено по условию термической стойкости, составляло 2 мин, то при токе, уменьшенном в 2,8 раза, это время составит: t_доп =(2,8)²t_доп 15 мин.

3.2.2 Промежуточное реле

Промежуточное реле используют для:

-увеличения числа цепей, управляемых одним контактом пускового реле;

-электрического разделения или объединения различных цепей;

-переключений в цепях переменного или постоянного тока (напряжения) в соответствии с программой работы устройства;

-коммутации больших токов в цепях при недостаточной мощности контакта исполнительных органов устройств защиты (автоматики).



Рисунок 3.5- Включение последовательной удерживающей обмотки промежуточного реле

Чтобы обеспечить надежное воздействие контакта промежуточного реле на управляемый механизм при кратковременном срабатывании пускового органазащиты (автоматики), часто промежуточное реле выполняют с так называемой удерживающей обмоткой На рис. 5 приведена схема, поясняющая работу промежуточного реле, имеющего две обмотки: параллельную и последовательную--удерживающую. При кратковременном замыкании контакта P₁промежуточное реле РП срабатывает. Замыкается цепь управляемого аппарата, например катушки электромагнита отключения выключателя (при включенном выключателе его блок-контакт БК замкнут). Исчезновение тока в параллельной обмотке, которое произойдет после размыкания контакта P₁, не приведет к размыканию контактов реле РП до тех пор, пока не будет отключен выключатель и пока не разомкнутся блок контакты БК. Замкнутое состояние контакта реле РП обусловлено наличием тока в последовательной обмотке.

При использовании промежуточных реле для переключения цепей реле переменного тока трансформаторов тока контакты реле выполняют так, чтобы такое переключение производилось без разрыва цепи.

В процессе эксплуатации возможны случаи снижения уровня оперативного напряжения. Поэтому все типы промежуточных реле, имеющих параллельную обмотку, должны четко срабатывать при напряжении, равном 70% номинального.



3.2.3 Указательное реле

Указательные (сигнальные) реле выполняются двух типов -- с параллельным или последовательным включением обмотки воспринимающей системы реле в контролируемую цепь оперативного тока. Указательное реле с параллельным включением обмотки по схеме присоединения к оперативному напряжению не отличается от схемы включения промежуточного реле с параллельной обмоткой.

Указательное реле с последовательным включением обмотки воспринимающей системы (рис.3.6) накладывает ряд требований на построение схемы присоединения и выбор параметров электрической цепи. Исходными для выбора указательных реле такого типа являются следующие положения.

Рисунок 3.6- Схемы включения указательных реле

а) при последовательном включении обмотки указательного реле РУ;

б) при подключении добавочного резистора параллельно обмотке исполнительного реле;

в) распределение токов по элементам выходной цепи при одновременном действии двух защит;

г) с дешунтировкой обмотки РУ после срабатывания исполнительного реле



Для надежного срабатывания указательного реле ток в его последовательной обмотке должен превышать значение тока срабатывания, т. е.

I_р.у.=k_нI_ср.р.у, (3.2.14)

где k_н---коэффициент надежности (k_н1,2).

Падение напряжения на обмотке указательного реле, включенной последовательно с обмоткой промежуточного реле, действие которого контролируется, не должно превышать 10% при снижении общего напряжения оперативного тока до 0,8 номинального.

Выбор обмоточных данных последовательной обмотки указательного реле и схемы ее включения производится так. Зная сопротивление обмотки промежуточного реле, последовательно с которой намечается включение последовательной обмотки указательного реле, определяется ток, проходящий по цепи без учета сопротивления обмотки указательного реле. С учетом возможности снижения напряжения до 80% номинального в цепи постоянного оперативного тока

I_р.у.=0,8U_ном/R_р.п; (3.2.15)

здесь R_р.п --сопротивление обмотки промежуточного реле, определенное по данным каталога или измеренное опытным путем.

При выводе формулы (15) принимается, что на включение промежуточного реле действует одна цепь (одна защита).

Введем коэффициент надежности k==1,2 и определим расчетное значение тока срабатывания указательного реле



I_ср.р.у.=I_р.у./1,2. (3.2.16)

По полученному значению тока срабатывания выбирается тип указательного реле и соответственно определяется сопротивление его обмотки. Далее вычисляется напряжение на промежуточном реле

U_р.п = 0,8U_номR_р.п/(R_р.у+R_р.п), (3.2.17)

где R_р.п --сопротивление обмотки промежуточного реле.

Если полученное значение окажется больше или равно напряжению, при котором промежуточное реле четко срабатывает, т. е. если

U_р.п0,7U_ном.р.п, (3.2.18)

то выбранное указательное реле может быть включено в схему. Если условие (18) не соблюдается, т. е. U_р.п<0,7 U_ном.р.п, то следует применить другой тип указательного реле с меньшим сопротивлением обмотки. Ток срабатывания указательного реле при этом окажется большим. Для увеличения тока, проходящего через обмотку указательного реле, параллельно обмотке промежуточного реле включают добавочный резистор (рис. 3.6 (б)). Для определения сопротивления добавочного резистора Rд поступают следующим образом.

Ток, который должен проходить по цепи указательного реле,

I_р.у.=1,2I_ср.р.у. (3.2.19)

Ток, проходящий по обмотке промежуточного реле, создающий н. с. для надежного срабатывания этого реле,



I_р.п.=0,7U_ном/R_р.п. (3.2.20)

Ток, проходящий по добавочному резистору,

I_д=I_р.у. - I_р.п. (3.2.21)

Значение сопротивления добавочного резистора

R_д =0,7U_ном/I_д. (3.2.22)

Если возможно одновременное срабатывание нескольких защит (например, двух), предварительно следует задаться типом указательного реле, рассчитанного на ток (рис. 3.6 в)