Работа 3.3 максимальная токовая защита радиальной линии

Электропередачи

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

Краткие теоретические сведения

На рисунке 3.9 приведена схема максимальной токовой защиты радиальной линии электропередачи на оперативном переменном токе. Схема, поясняющая алгоритм работы защиты на микроконтроллере Siemens Logo 230 RC, приведена на рисунке 3.10.

При подаче напряжения на схему загорается зеленая сигнальная лампа HLG1. При нажатии на кнопку включения SB1 «Пуск 1» включается контактор КМ1 и на защищаемую линию W1 подается напряжение. Загорается красная сигнальная лампа HLR1, получая питание через контакт КМ1.2. Зеленая сигнальная лампа HLG1 гаснет. При отпускании кнопки SB1 обмотка контактора КМ1 получает питание через нормально разомкнутый контакт этого контактора КМ1.1.

При нажатии на кнопку включения SB2 «Пуск 2» включается контактор КМ2 и на защищаемую линию W2 подается напряжение. Загорается красная сигнальная лампа HLR2, получая питание через контакт КМ2.2. Зеленая сигнальная лампа HLG1 гаснет (если была включена). При отпускании кнопки SB2 обмотка контактора КМ2 получает питание через нормально разомкнутый контакт этого контактора КМ2.1.

При нажатии на кнопку SB3 «Стоп» контакторы КМ1 и КМ2 отключаются. Напряжение с линий W1 и W2 снимается. Красная сигнальная лампа гаснет, зеленая – загорается.

При коротком замыкании в точке K1 контакт КА1.1 токового реле замыкается, подавая питание на обмотку реле времени KT1. Контакт KT1.1, замыкаясь с выдержкой времени, подает питание на обмотку промежуточного реле KL1, которое своим контактом KL1.1 размыкает цепь питания контактора KM1.

При коротком замыкании в точке K2 контакт КА2.1 токового реле замыкается, подавая питание на обмотку реле времени KT2. Контакт KT2.1, замыкаясь с выдержкой времени, подает питание на обмотку промежуточного реле KL2, которое своим контактом KL2.1 размыкает цепь питания контактора KM2.

В эксперименте рассмотренный алгоритм реализован на основе программируемого контроллера.

Логическая схема работы защиты на микроконтроллере Siemens Logo 230 RC соответственно на рисунке 3.11, а описание блоков логической схемы защиты в таблице 3.9.

Рисунок 3.9 – Принципиальная электрическая схема

Рисунок 3.10 – Схема, поясняющая алгоритм работы защиты

Электрическая схема соединений аппаратуры блоков лабораторного стенда для испытания МТЗ радиальной линии электропередачи приведена на рисунке 3.12, а перечень аппаратуры соответственно в таблице 3.10.

Рисунок 3.11 – Логическая схема работы защиты

Таблица 3.9 – Описание блоков логической схемы защиты

Блок логической схемы	Описание блока
AI1	Вход аналогового датчика 1
AI2	Вход аналогового датчика 2
I1	Контакт кнопки «ПУСК 1»
I2	Контакт кнопки «СТОП»
I3	Контакт кнопки «ПУСК 2»
Q1	Выход/контакт контактора КМ1
Q2	Выход/контакт контактора КМ2
SF001	Аналоговый пороговый выключатель ( и МТЗ1)
SF003	Аналоговый пороговый выключатель ( и МТЗ2)
T002	Задержка времени ( МТЗ1)
T004	Задержка времени ( МТЗ2)

Рисунок 3.12 – Электрическая схема соединений максимальной токовой защиты радиальной линии электропередачи

Таблица 3.10 – Перечень аппаратуры

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
А1	Однофазный трансформатор	372.1	80 ВА; ~ 220 / 198 – 242 В
А2, А9	Контактор		~ 660 В / 4 А ~ 380 В / 10 А
А3, А10	Модель линии электропередачи	313.3	~ 220 В / 0,3 А
А4	Блок измерительных трансформаторов тока и напряжения	401.1	3 трансформатора тока ~ 0,3 А / 3 В 3 трансформатора напряжения ~ 600 В / 3 В
А5	Блок преобразователей напряжения		4 преобразователя ~ 50 В, 5 В / 5 В
А6	Блок программируемого контроллера	384.1	Siemens Logo 230 RC
А7	Блок световой сигнализации	355.1	~ 220 В
А8	Кнопочный пост управления	354.1	~ 240 В / 10 А
P1	Измеритель тока и времени		0 – 5 А / 0,01 – 999 с

Программа работы

1. Изучить принцип работы МТЗ радиальной линии электропередачи.

2. Изучить электропитание и назначение блоков лабораторного стенда для испытания МТЗ радиальной линии электропередачи.

3. Исходные данные для исследования МТЗ выбираются по заданию преподавателя в соответствии с таблицей Б.5 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 токов срабатывания защиты и токов уставки МТЗ1 и МТЗ2 на микроконтроллере Siemens Logo 230 RC. Методика расчета приведена в приложении Г.

6. Результаты расчета привести в таблицах 3.11 и 3.12.

7. Задать значения параметров линии электропередачи в соответствие с заданным вариантом таблицы Б.5.

8. Задать значения уставок ( , и ) МТЗ1 и ( , и ) МТЗ2 в программе микроконтроллера Siemens Logo 230 RC (рисунок 3.11) в соответствие с таблицей 3.12.

9. Собрать схему соединений аппаратуры блоков лабораторного стенда в соответствии с рисунком 3.12.

10. Установить правильность работы МТЗ1 и МТЗ2 при коротких замыканиях в точках К1 и К2. Результаты испытаний занести в таблицу 3.12.

11. Проанализировать результаты испытаний и сделать выводы.

Таблица 3.11 – 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 3.12 – Результаты расчета и эксперимента работы МТЗ1 и МТЗ2

Результаты расчета

Результаты эксперимента

№

, В

, А

, А

, А

, А

, у. е.

, у. е.

, с

, с

, А

, с

, А

, с

Порядок выполнения экспериментальной части работы:

1. Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

2. Соедините блоки А5 и А6 шнурами питания с однофазным источником G1.

3. Соедините гнезда защитного заземления « » устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» источника G1.

4. Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений (рисунок 3.12).

5. Коэффициент трансформации однофазного трансформатора А1 установите равным 1,0.

6. Задать значения параметров линий электропередачи А3 и А10 в соответствие с заданным вариантом таблицы Б.5.

7. Приведите в рабочее состояние персональный компьютер, запустите программу Logo!Soft Comfort V5 и введите логическую схему (рисунок 3.11).

8. Задать значения уставок и (блок SF001) и (блок T002) МТЗ1 и и (блок SF003) и (блок T004) МТЗ2 в программе микроконтроллера Siemens Logo 230 RC (рисунок 3.11) в соответствие с таблицей 3.12.

9. Включите источник G1. О наличии напряжений на его выходе должен сигнализировать светящийся светодиод. Включите выключатели «СЕТЬ» блоков А5, А6 и P1.

10. Загрузите программу в контроллер и запустите ее на исполнение.

11. Нажмите верхнюю кнопку «Пуск 1» поста управления А8. В результате включится контактор А2 (выключатель Q1) и на модель линии А3 будет подано напряжение. Об этом будет сигнализировать загоревшаяся верхняя красная лампа в блоке А7. Зеленая лампа в блоке А7 погаснет.

12. Нажмите нижнюю кнопку «Пуск 2» поста управления А8. В результате включится контактор А9 (выключатель Q2) и на модель линии А10 будет подано напряжение. Об этом будет сигнализировать загоревшаяся нижняя красная лампа в блоке А7. Зеленая лампа в блоке А7 погаснет (если была включена).

13. Смоделируйте короткое замыкание на линии электропередачи в точке К1. Для чего воткните проводник «П» в гнездо между моделями линий А3 и А10. В результате сработает максимальная токовая защита и поврежденная линия электропередачи с выдержкой времени отключится от источника питания выключателем Q1 (контактором А2). Красная лампа в блоке А7 погаснет, а зеленая загорится.

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

15. Результаты испытаний занести в таблицу 3.12.

16. Выньте проводник «П» из гнезда.

17. Нажмите верхнюю кнопку «Пуск 1» поста управления А8. В результате включится контактор А2 (выключатель Q1) и на модель линии А3 будет подано напряжение. Об этом будет сигнализировать загоревшаяся верхняя красная лампа в блоке А7. Зеленая лампа в блоке А7 погаснет.

18. Нажмите нижнюю кнопку «Пуск 2» поста управления А8. В результате включится контактор А9 (выключатель Q2) и на модель линии А10 будет подано напряжение. Об этом будет сигнализировать загоревшаяся нижняя красная лампа в блоке А7. Зеленая лампа в блоке А7 погаснет (если была включена).

19. Смоделируйте короткое замыкание на линии электропередачи в точке К2. Для чего воткните проводник «П» в гнездо в конце линии А10. В результате сработает максимальная токовая защита и поврежденная линия электропередачи с выдержкой времени отключится от источника питания выключателем Q2 (контактором А9). Красная лампа в блоке А7 погаснет, а зеленая загорится.

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

21. Выньте проводник «П» из гнезда.

22. По окончании эксперимента отключите выключатели «СЕТЬ» блоков А5, А6 и Р1. Отключите однофазный источник питания G1.

23. Результаты экспериментов занести в таблицу 3.12.