Моделирование максимальной токовой защиты линии электропередачи
1.1.Цель работы: изучение принципиальной электрической схемы участка цепи, алгоритм работы защиты, электрической схемы соединений.
1.2.Основные понятия:
Максимальная токовая защита (МТЗ) – основная защита для воздушных линий с односторонним питанием. МТЗ отличает режим короткого замыкания от рабочего режима по значению тока, проходящего в защищаемом объекте, а селективность защиты обеспечивается выбором времени ее срабатывания.
Ток срабатывания защиты выбирается по условию возврата защиты в исходное состояние после отключения внешнего КЗ:
(1.1)
где kн — коэффициент надежности, больший 1 и учитывающий погрешности трансформаторов тока и аппаратуры защиты; kз — коэффициент самозапуска электрических двигателей потребителей, получающих питание по защищаемой линии, больший 1 и учитывающий возрастание тока в линии при самозапуске этих двигателей после ликвидации режима КЗ; kв — коэффициент возврата, равный отношению тока возврата измерительного органа защиты в исходное состояние к току срабатывания этого органа (kв = 0,75—0,96); Iраб max — максимальное значение тока в защищаемой линии в рабочем режиме работы.
Ток срабатывания реле:
(1.2)
где - коэффициент трансформации трансформаторов тока; - коэффициент схемы.
Коэффициент чувствительности определяется при КЗ в конце защищаемой линии, а также при КЗ в конце смежной линии и за трансформатором приемной подстанции, так как на максимальную токовую защиту обычно возлагаются функции резервной защиты при отказе защиты или выключателя смежного элемента сети. Считается, что защита обладает достаточной чувствительностью, если в первом случае kч ≥2, а во втором kч ≥ 1,2.
(1.3)
где - минимальное значение тока короткого замыкания в конце защищаемого участка, в качестве которого принимают ток двухфазного КЗ; - ток срабатывания защиты.
На рис.1.1. представлена принципиальная электрическая схема:
Рисунок 1.1. Принципиальная электрическая схема
Алгоритм работы защиты показан на рис.1.2.
Рисунок 1.2. Алгоритм работы защиты
При подаче напряжения на схему загорается зеленая сигнальная лампа HLG1. При нажатии на кнопку включения SB1 включается контактор КМ1 и на защищаемую линию 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 SB2 контактор КМ1 отключается. Напряжение с линии снимается. Красная сигнальная лампа гаснет, зеленая загорается.
При коротком замыкании в т.К1 контакт КА1.1 токового реле замыкается, подавая питание на обмотку реле времени КТ1. Контакт КТ1.1, замыкаясь с выдержкой времени, подает питание на обмотку промежуточного реле KL1, которое своим контактом KL1L1 размыкает цепь питания контактора КМ1.При исчезновении напряжения питающей сети контактор КМ1 отключается. При восстановлении напряжения в сети контактор остается отключенным. В эксперименте рассмотренный алгоритм реализован на основе программируемого контроллера.
1.3. Порядок выполнения работы:
· Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания (см.прил.1,2).
· Соедините блоки А5 и А6 шнурами питания с однофазным источником G1.
· Соедините гнезда защитного заземления « » устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» источника G1.
· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.
· Коэффициент трансформации однофазного трансформатора А1 установите равным 1,1.
· Регулировочные рукоятки модели линии электропередачи А3 переведите в крайнее по часовой стрелке положение.
· Приведите в рабочее состояние персональный компьютер, запустите программу Logo!Soft Comfort V5 и введите логическую схему (рис.1.3).
· Задайте параметры блоков SF001 и T002, например, такие, как указано на блок-схеме.
· Включите источник G1. О наличии напряжений на его выходе должен сигнализировать светящийся светодиод. Включите выключатели «СЕТЬ» блоков А5, А6 и P1.
· Загрузите программу в контроллер и запустите ее на исполнение.
· Нажмите кнопку «Пуск» поста управления A8. При этом контактор А2 должен включиться.
· Нажмите кнопку «Стоп» поста управления А8. При этом контактор А2 должен отключиться.
· Вновь нажмите кнопку «Пуск» поста управления А8 и смоделируйте кратковременное (менее 2-х секунд) короткое замыкание, соединив точки К0 и К1 схемы. Должна загореться красная лампа «наличие КЗ». При устранении КЗ лампа должна гаснуть.
· C индикаторов измерителя Р1 считайте значения тока короткого замыкания и времени его существования.
· Смоделируйте устойчивое (более 2-х секунд) короткое замыкание. Контактор А2 должен отключиться, устранив короткое замыкание.
· C индикаторов измерителя Р1 считайте значения тока короткого замыкания и времени работы защиты.
· По окончании эксперимента отключите выключатели «СЕТЬ» блоков А5, А6 и Р1. Отключите однофазный источник питания G1.
Рисунок 1.3. Логическая схема и ее описание
| Блок логической схемы | Описание блока |
| AI1 | Вход аналогового датчика |
| I1 | Контакт кнопки «ПУСК» |
| I2 | Контакт кнопки «СТОП» |
| Q1 | Выход/контакт контактора |
| Q2 | Выход на красную сигнальную лампу «наличие КЗ» |
| SF001 | Аналоговый пороговый выключатель |
| T002 | Задержка включения |