AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA w Krakowie					Bartosz Borowicz Bartłomiej Jarnot Mirosław Butryn Grzegorz Gurdziel Bartłomiej Bogacki Łukasz Gawlik
Zabezpieczenia elektroenergetyczne
EAIiE		Rok akademicki: 2003/04		Rok studiów: IV			Kierunek: Elektrotechnika		Grupa: F
Temat ćwiczenia: Układy automatyki zabezpieczeniowej
Data wykonania ćwiczenia: 25.11.2003			Data poprawy:		Data zaliczenia:			Ocena:

1. Cel ćwiczenia:

Zapoznanie się z budową i działaniem układów zabezpieczeń elektroenergetycznych:

- samoczynne zadziałania rezerwy (SZR)

- samoczynne ponownego załączenia (SPZ)

- samoczynne częstotliwościowe odciążenie (SCO)

2. Przeprowadzone badania:

- Układ SZR

Nie zmieścił sie na dyskietce !!! :-))

Opis działania układu SZR:

Powyżej przedstawiono schemat układu do badania SZR. Źródłami zasilania podstawowego, rezerwowego oraz pomocniczego tym układzie są niezależne tablice zasilające 380/220V.

Po podłączeniu zasilania do układu SZR oraz przyłączeniu odbiornika (silnik asynchroniczny) do szyn zbiorczych, oraz po zamknięciu wyłącznika Wył 1 (schemat powyższy) zostało podane napięcie na przekaźniki podnapięciowe. W sytuacji, gdy napięcie międzyfazowe źródła podstawowego będzie wyższe od nastaw przekaźników przez ich styki (w normalnej pracy zwarte) zostanie podane napięcie na stycznik St1, pełniący funkcję wyłącznika źródła podstawowego. Z chwilą zakłócenia ( obniżenie napięcia zasilania silnika, bądź przerwa w jednej z faz zasilania) pobudzone zostają przekaźniki podnapięciowe poprzez układ zestyków pomocniczych zostaje wyłączony wyłącznik źródła podstawowego i uruchomiony przekaźnik czasowy RT. Zostanie on pobudzony tylko w momencie , gdy przygotowane jest źródło rezerwowe ( gdy zadziałają przekaźniki nadnapięciowe). Jeśli wyłącznik W2 będzie zamknięty zostanie podane napięcie na stycznik St2 i w ten sposób źródło rezerwowe przejmie zasilanie szyn zbiorczych. Jeżeli w tym czasie napięcie na źródle podstawowym powróci do normalnego stanu to po zadziałaniu przekaźników nadnapięciowych przyłączonych do źródła podstawowego REn3 i REn4 zasilanie przejmie źródło podstawowe.

Zarejestrowane wyniki prądu udarowego silnika w funkcji nastawy czasu na przekaźniku czasowym RT:

t [s]	0,6	1	2	3	4	5	6
I [A]	4	5	4,2	4,5	4	5,5	4

Zależność prądu udarowego silnika w funkcji nastawy czasu:

Demonstracja działania układu automatyki SZR poprzez system modułowy automatyki zabezpieczeniowej SMAZ typu ZR-10 na modelu stacji dwutransformatorowej WN/SN.

Rys. Widok pulpitu sterowniczego i schemat analizowanego modelu stacji.

Zespół SZR typu ZR-10 jest wyposażony w następujące układy pomiarowe i automatyki:

- człon nadnapięciowy dla transformatora T1

- człon nadnapięciowy dla transformatora T2

- człon podnapięciowy dla transformatora T1

- człon podnapięciowy dla transformatora T2

Człony nadnapięciowe kontrolują obecność napięcia rezerwowego dla danego transformatora. Człony podnapięciowe kontrolują zanik napięcia oraz napięcie resztkowe, przy czym jeden człon dla danego transformatora realizuje obie te funkcje.

Zespół SZR typu Zr-10 jest przeznaczony do pracy w układach automatyki elektroenergetycznej sieci średnich napięć dla stacji dwutransformatorowej. Zespół może pracować w układzie rezerwy jawnej lub ukrytej. Zespół może także pracować w układzie rezerwy jawnej transformator-linia. Na podstawie stanu wyłączników w układzie elektroenergetycznym stacji w momencie odblokowania zespołu następuje wybranie przez automatykę układu pracy i zapamiętanie tego układu. Następuje automatycznie odpowiednie ustawienie struktury wewnętrznej ZR-10 przystosowanej do danego układu zespołu. Zespół wybiera jeden z następujących układów pracy:

- układ rezerwy ukrytej - wyłącznik W2 jest otwarty

- I układ rezerwy jawnej - wyłącznik W3 jest otwarty, transformator T2 występuje jako rezerwa

- II układ rezerwy jawnej - wyłącznik W1 jest otwarty, transformator T1 występuje jako rezerwa

W przypadku zaniku napięcia na dowolnej sekcji, automatyka SZR zapewnia otwarcie wyłącznika dolnej strony transformatora pozbawionego napięcia i załączenie transformatora rezerwowego.

Badanie wybranych właściwości systemu modułowego automatyki zabezpieczeniowej SMAZ ZL-10

Rys. Wygląd stanowiska do badania zespołu ZL-10

Opis stanowiska:

Układ składa się z przekaźników, styczników, zasilacza o mocy 120 W, dostarczającego dwóch napięć stałych 110 V do zasilania przekaźników i zespołu ZL-10. Zasilacz dostarcza także napięcie przemienne do zasilania sekundomierza elektronicznego, oraz zasilania cewki stycznika symulującego pracę wyłącznika. Środkowa część stanowiska zajmuje zespół SMAZ (ZL-10). Natomiast dolna część stanowiska umożliwiająca dołączanie przyrządów zewnętrznych składa się z zestyków stycznika, wejść układów zabezpieczeń, oraz sekundomierza.

Rys. Schemat połączeń do badania zabezpieczenia nadprądowego.

Pomiar wartości prądów zadziałania i powrotu oraz wyznaczenie błędów:

I nast [A]	I z [A]	I zśr [A]	I p [A]	I pśr [A]	k p	b %	r %
4,2	4,2	4,1	4	3,98	0,970	2,380	3,571
			4,1						4
			4,05						4
			4,1						3,9
			4,05						4
	4,8		4,7					4,66	4,5	4,54	0,974	2,916	2,083
			4,7						4,6
			4,7						4,55
			4,6						4,55
			4,6						4,5
	6		5,9					5,88	5,8	5,74	0,976	2,0	1,666
			5,8						5,65
			5,8						5,65
			6						5,9
			5,9						5,7
	8		7,8					7,83	7,6	7,68	0,980	2,125	1,25
			7,85						7,7
			7,8						7,7
			7,9						7,7
			7,8						7,7
	9		8,8					8,82	8,5	8,49	0,962	2,0	1,111
			8,8						8,4
			8,9						8,6
			8,8						8,5
			8,8						8,45

Na podstawie pomiarów wyliczono błędy:

- współczynnik powrotu:

- błąd względny nastawienia:

-rozrzut względny wartości rozruchowej:

Teoretyczny opis działania samoczynnego częstotliwościowego odciążania SCO:

Układ taki ma zastosowanie w systemie elektroenergetycznym w sytuacji, gdy wystąpi znaczny niedobór mocy. Może dojść do rozległych zakłóceń systemowych wskutek obniżenia częstotliwości. Jeżeli ten deficyt mocy nie zostanie zniwelowany za pomocą importu energii, bądź poprzez uruchomienie dodatkowych generatorów, może nastąpić niedopuszczalne zmniejszenie się częstotliwości. Czego skutkiem jest wypadnięcie generatorów, pracujących w systemie, z synchronizmu następstwem tego jest ich wyłącznie w celu uniknięcia ich uszkodzenia. Celem uniknięcia takiego przebiegu zdarzeń jest konieczność odłączania niektórych odbiorników. Gdy częstotliwość systemu zmniejsza się szybko konieczne jest zadziałanie układów automatyki do samoczynnego częstotliwościowego odciążania. Istnieją dwa rodzaje urządzeń do SCO:

- reagujące na bezwzględną wartość częstotliwości

- reagujące na szybkość zmiany częstotliwości

Działanie ich polega na samoczynnym wyłączaniu mniej ważnych odbiorów w przypadku zmniejszania się częstotliwości poniżej pewnej określonej wartości. Urządzenia te nie powinny zadziałać w początkowym stadium zmniejszania się częstotliwości, lecz dopiero po wyczerpaniu się mocy, tkwiącej w rezerwach systemu elektroenergetycznego. Podstawowym i najważniejszym elementem SCO jest przekaźnik podczęstotliwościowy z członem zwłocznym.

Wnioski:

Ze względu na charakter przeprowadzonych obserwacji cześć wniosków znalazła się już przy opisie danych układów automatyki zabezpieczeniowych. Fakt ten wynika z tego, że niektóre punkty ćwiczenia były przeprowadzone teoretycznie i opisowo. Pomiar wartości prądów zadziałania i powrotu podczas badania zespołu ZL-10 (SPZ) umożliwił wyznaczenie wartości średniej prądów, a następnie wyznaczenie współczynnika powrotu, błędu względnego nastawienia oraz rozrzut względny wartości rozruchowej. Rozrzut wartości rozruchowej jest zależny od wielkości prądu nastawionego i tak wraz ze wzrostem wartości prądu zmniejsza się wartość rozrzutu ( dla prądu 4,2 A wartość rozrzutu wynosi 3,57%, natomiast dla prądu 9 A wartość rozrzutu wynosi 1,11%.Wartość błędu względnego nastawienia jest zbliżona dla wszystkich nastawionych wartości prądu zadziałania.

Wartość współczynnika powrotu, będąca ilorazem średniej wartości prądu powrotu do średniej wartości prądu zadziałania, w naszych badaniach wynosi powyżej 0,96 dla każdej z nastawionej wartości prądu.

Układ badany przez nas podczas ćwiczeń były w taki sposób skonstruowany, że po zaniku napięcia na źródle podstawowym załączane było źródło rezerwowe (SZR), tak też działają takie układy instalowane w praktyce, natomiast różnica polega na tym, ze po powrocie napięcia podstawowego następuje automatyczne przełączenie na źródło podstawowe. W praktyce nie mogą być instalowane takie układy, gdyż byłyby zagrożeniem życia dla obsługi która pracowałaby na odłączonym odcinku. Ponowne podłączenie źródła podstawowego musi być wykonywane ręcznie.

Podczas badania układu SZR przeprowadzone zostały pomiary prądu udarowego silnika w funkcji nastawy czasu na przekaźniku czasowym RT nie wykazują żadnej zależności pomiędzy sobą, a wartość prądu udarowego jest zależna jedynie od przypadkowego dopasowania faz napięcia pomiędzy silnikiem, a źródłem zasilania, gdyż nie zasilony silnik z wirującym wirnikiem pracuje jako generator.

1

---