Работа 2.3 Дифференциальная защита линии электропередачи

Цель работы: Ознакомиться с принципиальной электрической схемой, принципом работы и порядком испытания дифференциальной защиты линии электропередачи.

Краткие теоретические сведения

Принцип действия дифференциальной защиты линии электропередачи (ЛЭП) основан на сравнении токов, протекающих через участки между защищаемым участком линии. Для измерения значения силы тока на концах защищаемого участка используются трансформаторы тока TA1 иTA2. Вторичные цепи этих трансформаторов соединяются с токовым реле KA таким образом, чтобы на обмотку реле попадала разница токов от первого и второго трансформаторов.

С обеих сторон защищаемого участка ЛЭП устанавливаются трансформаторы тока TА1 и ТА2, вторичные обмотки которых включены последовательно. Параллельно им подключается токовое реле КА. Если характеристики трансформаторов тока будут одинаковы, то в нормальном режиме, а также при внешнем коротком замыкании токи во вторичных обмотках трансформаторов тока будут равны, разность их будет равна нулю, ток через обмотку токового реле КА протекать не будет, следовательно, защита действовать не будет.

При коротком замыкании в любой точке защищаемой зоны, по обмотке реле КА будет протекать ток, и если его величина будет равна току срабатывания реле или больше его, то реле сработает и через соответствующие вспомогательные приборы произведет двустороннее отключение поврежденного участка.

Дифференциальная защита обладает высокой чувствительностью и является быстродействующей, так как для нее не требуется выдержка времени, что и является ее главным положительным свойством. Однако она не обеспечивает защиты при внешних коротких замыканиях и может вызывать ложные отключения при обрыве в соединительных проводах вторичной цепи.

На рисунке 2.5 приведена схема дифференциальной защиты линии электропередачи (ДЗЛ) на оперативном переменном токе. Измерительный орган защиты выполнен на реле максимального тока КА типа РТ-40/2. При возникновении повреждения на линии электропередачи срабатывает реле КА и приводит в действие электромагниты отключения КМ1 и КМ2.

Рисунок 2.5 – Принципиальная электрическая схема

Электрическая схема соединений аппаратуры блоков лабораторного стенда для испытания ДЗЛ приведена на рисунке 2.6, а перечень аппаратуры соответственно в таблице 2.7.

Рисунок 2.6 – Электрическая схема соединений дифференциальной защиты линии электропередачи

Таблица 2.7 – Перечень аппаратуры

Обозначение	Наименование	Код	Параметры
G1	Однофазный источник питания	218.2	~ 220 В / 10 А
А1	Однофазный трансформатор	372.1	80 ВА 220 / 198 – 242 В
А2, А3	Модель линии электропередачи	313.3	~ 220 В / 0,3 А
А4, А13	Контактор		~ 380 В / 10 А
А5, А14	Трансформатор тока	403.1	1,0 / 1,0 А/ Uраб = ~ 660 В/ Sн = 5 ВА
А7	Кнопочный пост управления	354.1	~ 500 В / 10 А / 3 кнопки
А8	Блок световой сигнализации	355.1	~ 220 В / 3 лампы
А9	Автоматический однополюсный выключатель		~ 230 В / 0,5 А
А10	Реле максимального тока РТ-40/2		Номинальный ток ~ 6,3 А / Уставка реле ~ 0,5 – 2,0 А / Коммутируемое напряжение 250 В / Контакты 1з + 1р
Р1	Измеритель тока и времени		0 – 5 А / 0,01 – 999 с

Программа работы

1. Изучить принцип работы ДЗЛ.

2. Изучить электропитание и назначение блоков лабораторного стенда для испытания ДЗЛ.

3. Исходные данные для исследования ДЗЛ выбираются по заданию преподавателя в соответствии с таблицей Б.3 приложения Б.

4. Расчетным путем определить значения токов короткого замыкания в точках К1 и К2 линии электропередачи. Методика расчета приведена в приложении В.

5. Расчетным путем определить значения тока срабатывания защиты и тока срабатывания реле . Методика расчета приведена в приложении Е.

6. По значению тока срабатывания реле принять значение тока уставки реле тока РТ40/2.

7. Результаты расчета привести в таблицах 2.8 и 2.9.

8. Выставить расчетное значение тока уставки реле тока РТ40/2 в соответствие с таблицей 2.9.

9. Собрать схему соединений аппаратуры блоков лабораторного стенда в соответствии с рисунком 2.6.

10. Задать значения параметров линии электропередачи в соответствие с заданным вариантом таблицы Б.3.

11. Установить правильность работы ДЗЛ при коротких замыканиях в точках К1 и К2. Результаты испытаний занести в таблицу 2.9.

12. Проанализировать результаты испытаний и сделать выводы.

Таблица 2.8 – Результаты расчета параметров схемы замещения

электрической сети до точки К1 и К2

№	Результаты расчета до точки К1	Результаты расчета до точки К2
, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом

Таблица 2.9 – Результаты расчета и эксперимента ДЗЛ

Результаты расчета	Результаты эксперимента
№	, В	, Ом	, Ом	, А	, А	, А	, А	, А	, с	, А	, с

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» однофазного источника питания G1.

3. Соедините аппаратуру в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 2.6.

4. Отключите (если включен) автоматический выключатель А9.

5. Установите переключателем значение коэффициента трансформации трансформатора А1, например, 1,0.

6. Установите параметры линий электропередачи А2 и А3 в соответствии с заданным вариантом по таблице Б.3 приложения Б.

7. Установите ток уставки реле А10 в соответствии с таблицей 2.9.

8. Включите выключатель «СЕТЬ» измерителя Р1.

9. Включите источник G1. О наличии напряжения на его выходе должна сигнализировать светящаяся лампочка.

10. Включите автоматический выключатель А9. В результате загорится зеленая лампа блока А8, сигнализирующая о подаче оперативного напряжения.

11. Нажмите верхнюю кнопку поста управления А7. В результате включатся контакторы А4 и А13 (выключатели Q1 и Q2) и на модели линий А2 и А3 будет подано напряжение. Об этом будут сигнализировать загоревшиеся красные лампы в блоке А8. Зеленая лампа в блоке А8 погаснет.

12. Смоделируйте короткое замыкание на линии электропередачи в точке К1. Для чего воткните проводник «П» в гнездо между моделями линий А2 и А3. В результате сработает дифференциальная защита и поврежденная линия отключится от источника питания выключателями Q1 и Q2 (контакторами А4 и А13). Красные лампы в блоке А8 погаснут, а зеленая лампа загорится.

13. С индикаторов измерителя Р1 считайте значение тока короткого замыкания (в точке К1) и время работы защиты.

14. Результаты испытаний занести в таблицу 2.9.

15. Выньте проводник «П» из гнезда.

16. Нажмите верхнюю кнопку поста управления А7. В результате включатся контакторы А4 и А13 (выключатели Q1 и Q2) и на модели линий А2 и А3 будет подано напряжение. Об этом будут сигнализировать загоревшиеся красные лампы в блоке А8. Зеленая лампа в блоке А8 погаснет.

17. Смоделируйте короткое замыкание на линии электропередачи в точке К2. Для чего воткните проводник «П» в гнездо в конце линии А3 (контакт 1 контактора А13).

Если защита не сработает в течении времени 1 с и поврежденная линия электропередачи не отключится от источника питания выключателями Q1 и Q2 (контакторами А4 и А13), тогда необходимо в ручную отключить линии электропередачи А2 и А3, нажав нижнюю кнопку поста управления А7, или вынуть проводник «П» из гнезда.

18. С индикаторов измерителя Р1 считайте значение тока короткого замыкания в точке К2 и время работы защиты.

19. Выньте проводник «П» из гнезда.

20. По завершении эксперимента отключите однофазный источник питания G1 и выключатель «СЕТЬ» измерителя Р1.

21. Результаты испытаний занести в таблицу 2.9.