Выполнение лабораторных работ

10.1. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 1. Исследование схем включения вторичных обмоток трансформаторов тока.

10.1.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Ознакомление со схемами соединения вторичных обмоток трансформатора тока, используемых в устройствах релейной защиты и автоматики.

10.1.2. ЗАДАНИЕ на ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ: поочерёдно собрать схемы, представленные на рис.10.1.2.1а – 10.1.2.д и снять показания приборов А1-А8 во всех режимах: номинальном и различных видов короткого замыкания (кз) в первичной цепи.

10.1.3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

10.1.3.1. Собрать схему рис.10.1.2.1а. Перед включением стенда убедиться, что тумблер SA1 выключен, а переключатель SA2 в положении «1» (Номинальный). После проверки преподавателем собранной схемы, включить стенд тумблером «СЕТЬ». Замкнуть тумблер SA1, амперметры А1 - А4 покажут первичный ток цепи, а амперметры А5 - А8 токи вторичных цепей. Занести показания приборов А1-А8 в Таблицу.

10.1.3.2. Переключатель SA2 установить в положение «2» (Трехфазное кз) и записать показания приборов А1-А8 в Таблицу.

10.1.3.3. Переключатель SA2 установить в положение «3» (Двухфазное кз) и записать показания приборов А1-А8 в Таблицу.

10.1.3.4. Переключатель SA2 установить в положение «4» (Двухфазное кз на землю) и записать показания приборов А1-А8 в Таблицу.

10.1.3.5. Переключатель SA2 установить в положение «5» (Однофазное кз на землю) и записать показания приборов А1-А8 в Таблицу.

Таблица 10.1.

Вид К.З.

Показания приборов

В первичных цепях

Во вторичных цепях

Iв

K_cx

Iв

K_cx

Iо

K_cx

K_ч

Трехфазное

Двухфазное

Двухфазное на землю

Однофазное на землю

Трехфазное

Двухфазное

Двухфазное на землю

Однофазное на землю

Трехфазное

Двухфазное

Двухфазное на землю

Однофазное на землю

Трехфазное

Двухфазное

Двухфазное на землю

Однофазное на землю

Трехфазное

Двухфазное

Двухфазное на землю

Однофазное на землю

10.1.3.6. Выключить тумблер SA1, установить переключатель SA2 в положение «1» («Номинальный»). Собрать следующую схему из рис.10.1.2.1б – 10.1.2.д и повторить действия пунктов 10.1.3.1 – 10.1.3.5 для этих схем.

10.1.3.7. Выключить тумблер SA1, установить переключатель SA2 в положение «1» («Номинальный») и отключить тумблер «СЕТЬ».

10.1.3.8. По данным показаний приборов для каждой схемы расчитать величину Ксх соответствующего каждому виду короткого замыкания.

10.1.3.9. Сравнить чувствительность токовой защиты при различных схемах её выполнения и различных видах коротких замыканий.

10.2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 2. Испытание максимальной токовой защиты с применением индукционного токового реле.

10.2.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучить особенности применения защиты, ее достоинства и недостатки, устройство и работу индукционного реле.

10.2.2. ЗАДАНИЕ на ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ: Определить ток начала работы реле (диск начинает вращаться) Iн.p,А; Проверить токи срабатывания на различных уставках; ток срабатывания Ic.p (зубчатый сектор входит в зацепление) и ток возврата реле Iв.р. (зубчатый сектор выходит из зацепления); Рассчитать коэффициент возврата.

10.2.3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

10.2.3.1. Собрать схему рис. 2.1. Установить ток срабатывания реле 0,2А с помощью резьбового штепселя на колодке реле (клемма 2). Перед включением стенда проверить положение тумблера SA15 – в положении «RP1» (внизу), регулятор PR1 в крайнем положении против хода часовой стрелки, тумблер SA6-выключен (внизу) и после проверки её преподавателем приступить к выполнению лабораторной работы. Включить тумблер «СЕТЬ». Включить тумблер SA5, вольтметр V1 покажет некоторое небольшое начальное напряжение.

Включить SA6 и медленно увеличивая PR1 следить за показанием A9, при измерении токов до 0,5А амперметром А9 нажать кнопку, расположенную под ним; при не нажатой кнопке переключения предела измерения амперметр А9 имеет предел измерения 2А.

Измерить ток начала работы реле (диск начинает вращаться) Iн.p,А. Продолжая увеличивать ток в обмотке реле, поворачивая ручку регулятора RP1 по часовой стрелке засечь ток срабатывания Ic.p (зубчатый сектор входит в зацепление), по окончании отсчета загорается HL5. Затем уменьшить его до величины отпуска катушки Iв.р.

ВНИМАНИЕ! Не допускать случаев, когда по какой-либо причине реле находится в состоянии срабатывания электромагнитного элемента более 15сек и при замыкании контактов от привода реле времени более 5сек.

По окончании опыта вернуть в исходное положение ручку регулятора RP1, выключить тумблер SA6 и SA5. Отключить тумблер «Сеть». Результаты опыта занести в таблицу 2.1.

10.2.3.2. Установить ток срабатывания реле 0,25А с помощью резьбового штепселя на колодке реле (клемма 3). Перед включением стенда проверить положение тумблера SA15 – в положении «RP1» (внизу), регулятор PR1 в крайнем положении против хода часовой стрелки, тумблер SA6-выключен (внизу). Включить тумблер «СЕТЬ» и повторить измерения из пункта 10.2.3.1. Результаты опыта занести в таблицу 2.1.

10.2.3.3. Далее повторить действия пункта 10.2.3.1 изменяя последовательно уставку срабатывания реле с помощью перемычки на колодке реле для токов срабатывания 0,3А, 0,4А и 0,5А. Результаты опытов занести в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

N опыта	Iср. по уставке, А	Опытные данные
Iср, А	Iв.р.,А	Кв	Ток начала работы реле Iн.р., А
	0,2
	0,25
	0,3
	0,35
	0,4

10.2.3.2. Установить максимальную уставку по времени. Уставку электромагнитного элемента реле установить 2Iн .

Рекомендации: перед началом эксперимента переключить перемычку реле на 6-ой контакт (что соответствует току 0,3А. Включить стенд тумблером «СЕТЬ», включить тумблеры SA5, SA6. С помощью регулятора RP1 установить ток в катушке 0,6А (2Iн). Придерживая пальцами поворотный механизм, поворачивать регулировочный винт уставки электромагнитного элемента до тех пор, пока он не сработает. Отключить SA5. Электромагнитный элемент - отрегулирован. Отключить тумблеры SA5, SA6 и вернуть в исходное положение регулятор RP1. Отключить тумблер «СЕТЬ». Теперь можно проводить измерения для остальных уставок срабатывания.

10.2.3.3. Изменяя последовательно положение перемычки на колодке реле определить токи отсечки электромагнитного элемента при К=2Iн для токов уставки 0,2; 0,25; 0,3; 0,4; 0,5А. Перед включением стенда вывести PR1 в крайнее левое положение, отключить тумблеры SA5 и SA6. После проверки схемы преподавателем включить стенд тумблером «СЕТЬ», включить тумблер SA5 и включить SA6, увеличивая ток при помощи PR1 следить за показанием А9, пока не сработает электромагнитный элемент (рекомендуется слегка придерживать поворотный механизм пальцами чтобы исключить зацепление зубчатого сектора с червяком).

Опытные данные занести в таблицу 2.2.

Таблица 2.2

Ток уставки индукционного элемента реле , А	Кратность уставки отсечки	Ток срабатывания электромагнитного элемента, А	Примечание
0,2
0,25
0,3
0,4
0,5

10.2.3.4. Собрать схему рис. 2.1. и после проверки её преподавателем приступить к выполнению лабораторной работы. Установить заданную преподавателем уставку времени индукционного элемента реле, резьбовой штепсель установить в положение, соответствующее уставке тока срабатывания 0,2А. Якорь электромагнитного элемента реле закрепить так, чтобы не происходило замыкания его контактов. Снять 5...12 точек зависимости времени срабатывания реле от тока в обмотке реле.

Включить ТРН тумблером SA5 и замкнуть SA6, установить при помощи PR1 некоторый ток Ip, после чего разомкнуть SA6. Произвести сброс секундомера при помощи кнопки SB3. Затем вновь подать напряжение на реле тумблером SA6. При этом пойдёт отсчёт времени срабатывания реле при установленном токе в его катушке. Когда реле сработает, загорится HL5, время на индикаторе зафиксируется, а цепь, подающая напряжение на катушку заблокируется контактом контрольного реле КК1. Чтобы вернуть схему в исходное состояние, необходимо отключить тумблеры SA5 и SA6. Для повторения эксперимента необходимо вновь включить тумблер SA5, произвести сброс показаний секундомера и включить тумблер SA6. Далее увеличить ток и проделать вышеуказанные операции.

Результаты опытов занести в таблицу 2.3.

Таблица 2.3

N опыта	Кратность тока Iр/Iуставки	Время срабатывания, сек

	1,5

	2,5

По данным таблицы 2.3. построить характеристику.

tc = f(Ip/Iуст).

10.1.3.5. Выключить тумблер SA5 и SA6 и отключить тумблер «СЕТЬ».

10.3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 3. Исследование режимов работы линии электропередачи переменного тока при изменении коэффициента мощности нагрузки.

10.3.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучить основные эксплуатационные характеристики линии. Исследовать режимы работы линии при изменении коэффициента мощности нагрузки.

10.3.2. ЗАДАНИЕ на ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ: опытным путем определить величину емкости батареи конденсаторов C1 для повышения коэффициента мощности нагрузки до значения Cosj_2ТР заданного преподавателем; снять зависимость h = f(C1) при изменении С1 от 0 до 16 мкФ.

10.3.3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

10.3.3.1. Собрать схему рис.3.1. Перед включением стенда установить в отключенное положение тумблеры 1мкФ – 16мкФ наборного конденсатора С1 и тумблер SA8.

10.3.3.2. Включить стенд тумблером «СЕТЬ», включить тумблер SA8. Занести в таблицу Табл.10.3.1. показания приборов.

10.3.3.3. Включить тумблер 2мкФ наборного конденсатора С1 и занести в таблицу Табл.10.3.1. показания приборов.

10.3.3.4. Повторить эксперимент для значений емкости наборного конденсатора (общая емкость конденсатора равна сумме емкостей включенных конденсаторов): 4мкФ(вкл.-4мкФ), 6мкФ(вкл.-2 и 4мкФ), 8мкФ(вкл.-8мкФ), 10мкФ(вкл.-2 и 8мкФ), 12мкФ(вкл.-4 и 8мкФ), 14мкФ(вкл.-2 и 4 и 8мкФ), 16мкФ(вкл.-16мкФ) и занести в таблицу Табл.10.3.1. показания приборов в каждом случае. Выключить тумблер SA8.

10.3.3.5. Ориентируясь на полученные результаты для заданного преподавателем значения Cosj_2ТР и рассчитанного для него угла рассогласования «j» установить ближайшее меньшее по величине значение емкости наборного конденсатора (общая емкость конденсатора равна сумме емкостей включенных конденсаторов). Включить тумблер SA8 и изменяя комбинацию набора включенных конденсаторов добиться наиболее близкого требуемого (соответствующего Cosj_2ТР) измеренного значения прибора угла рассогласования тока и напряжения «j».

10.4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 4. Испытание релейной защиты высоковольтного электродвигателя.

10.4.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучить схему защиты высоковольтных электродвигателей и методы расчета уставок ее аппаратной части.

10.4.2. ЗАДАНИЕ на ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ: Освоить методику расчета токовой отсечки и тока перегрузки высоковольтного электродвигателя Рн = 1000кВт Uн = 6кВ, реализуемой с помощью РТ-84.

10.4.3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

10.4.3.1. Рассчитать релейную защиту асинхронного электродвигателя

Рн = 1000кВт;

КПД = 95,2%;

Cosj = 0,92;

Iп/Iн = 6,4;

Uн = 6кВ;

Iкз = 20кА.

10.4.3.2. Собрать схему защиты электродвигателя рис. 4.1. Перед включением стенда установить в отключенное положение тумблеры SA7, SA3, SA4, SA5. Переключатель SA2 установить в положение «1» («Номинальный»), а тумблер SA15 («Угол управления ТРН») установить в верхнее положение «Согласующее устройство». Произвести настройку электромагнитного расцепителя реле РТ-80 на максимальную чувствительность: снять крышку реле и установить регулировочный винт электромагнитного расцепителя реле в соответствующее положение.

10.4.3.2. Включить стенд тумблером «СЕТЬ», включить тумблер SA7, нажать кнопку SB1 «Пуск» загорится индикатор включения пускателя КМ2 и начнет вращаться двигатель М1, моделирующий высоковольтный. 10.4.3.3. Изучить работу схемы защиты от перегрузок. Включить тумблер SA5. Включить тумблер SA3, моделирующий условия перегрузки высоковольтного двигателя. Отметить увеличение тока по прибору А2 и А8. Начнет вращаться диск реле РТ-80 и зубчатый сектор войдет в зацепление с червячным механизмом. По истечении уставки времени сработает контакт реле РТ-80 (KА1) и пускатель КМ2 отключится: погаснет индикатор работы пускателя КМ2, обесточится схема питания двигателя М1. Отключить тумблер SA3.

10.4.3.4. Изучить работу схемы защиты от коротких замыканий. Нажать кнопку SB1 «Пуск» загорится индикатор включения пускателя КМ2 и начнет вращаться двигатель М1. Включить тумблер SA4, моделирующий условия короткого замыкания обмотки высоковольтного двигателя. Отметить резкий бросок тока по прибору А2. Без выдержки времени срабатывает электромагнитный расцепитель реле РТ-80 и его контакт KА1, пускатель КМ2 отключится: погаснет индикатор работы пускателя КМ2, обесточится схема питания двигателя М1. Отключить тумблеры SA4, SA5, SA7 и тумблер «СЕТЬ».

10.5. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 5. Испытание релейной защиты понижающего трансформатора.

10.5.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучить работу защит силовых трансформаторов.

10.5.2. ЗАДАНИЕ на ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ: Изучить назначение элементов схемы. Опробовать защиты в действии.

10.5.3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

10.5.3.1. Расчитать защиту силового трансформатора.

ТМЗ-6500-110/10.

Uк% = 10,5.

Iк.з.10 = 3,5кА.

Iк.з.110 = 2.5кА.

Sн = 6500кВА.

10.5.3.2. Собрать схему рис. 5.1. Перед включением стенда установить в отключенное положение тумблеры SA1, SA9, SA10, SA11. Переключатель SA2 установить в положение «1» («Номинальный»), переключатель SA12 установить в положение «Ном.» («Номинальный»).

10.5.3.3. Включить стенд тумблером «СЕТЬ», включить тумблер SA1, нажать кнопку SB4 загорится индикатор включения HL3, нажать кнопку SB5 загорится индикатор включения HL10. Отметить отклонение стрелок амперметров А1, А2, А3.

10.5.3.4. Проверить работу схемы защиты при к.з. на стороне высокого напряжения (отключение без задержки). Включить тумблер SA9, отметить бросок тока на амперметрах. Без задержки отключатся цепи питания понижающего трансформатора, имитирующего высоковольтный трансформатор.

10.5.3.5. Нажать кнопку SB4 загорится индикатор включения HL3, нажать кнопку SB5 загорится индикатор включения HL10.Проверить работу схемы защиты при к.з. на стороне низкого напряжения (отключение без задержки). Включить тумблер SA10, отметить бросок тока на амперметрах. Без задержки отключатся цепи питания понижающего трансформатора.

10.5.3.6. Нажать кнопку SB4 загорится индикатор включения HL3, нажать кнопку SB5 загорится индикатор включения HL10.Проверить работу схемы защиты при к.з. на стороне нагрузки напряжения (отключение с задержкой). Включить тумблер SA11, отметить бросок тока на амперметрах. С задержкой отключатся цепи питания понижающего трансформатора.

10.5.3.7. Нажать кнопку SB4 загорится индикатор включения HL3, нажать кнопку SB5 загорится индикатор включения HL10.Проверить работу схемы защиты при к.з. на стороне нагрузки напряжения (нечувствительность к току перегрузки и отключение без задержки при к.з.). Установить переключатель SA12 в положение «Перегр.» (Перегрузка) – загорится индикатор HL11 и HL13, отметить увеличение тока на амперметрах, отключения не происходит. Далее установить переключатель SA12 в положение «КЗ». Отметить бросок тока на амперметрах. Без задержки отключатся цепи питания понижающего трансформатора.

10.5.3.8. Переключатель SA12 установить в положение «Ном.» («Номинальный»).Отключить тумблер SA1. Отключить тумблер «СЕТЬ».

Паспортные данные к Лабораторной работе N3: