docGenerator prądu zwarcia doziemnego
download 
Reklamacja Transkrypt
Generator prądu zwarcia doziemnego
Politechnika Lubelska Wydział Elektrotechniki i Informatyki Katedra Sieci Elektrycznych i Zabezpieczeń Laboratorium Sieci Elektroenergetycznych Ćwiczenie nr 6b Składowe symetryczne w stanach zakłóceniowych sieci Składowe symetryczne w stanach zakłóceniowych sieci 1. Wstęp teoretyczny Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie sposobów wyznaczania składowych symetrycznych podczas zwarć w sieciach o różnym sposobie pracy punktu zerowego transformatora. 1.1. Rodzaje zakłóceń Znajomość zjawisk zachodzących podczas zakłóceń w obwodach pierwotnych tworzących system elektroenergetyczny pozwala na uświadomienie sobie znaczenia i potrzeby stosowania elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej. Zakłócenia w systemie elektroenergetycznym są stanem pracy, który bardzo niekorzystnie wpływa na normalną pracę urządzeń. Zakłócenia dzielimy na: − zaburzenia – są to zakłócenia, które nie mogą być utrzymywane przez dłuższy czas i powinny zostać przez urządzenia zabezpieczające wyeliminowane samoczynnie w możliwie najkrótszym czasie ( np. zwarcia, praca niepełnofazowa) − zagrożenia – są to zakłócenia, które mogą być tolerowane czasowo, ale jednak powinny być sygnalizowane obsłudze w celu usunięcia przyczyny zagrożenia przed upływem dopuszczalnego czasu trwania zakłócenia (np. przeciążenia, wahania napięcia, zmiana częstotliwości).[3] 1.2. Zwarcia Najczęściej występującym zakłóceniem w systemie elektroenergetycznym jest zwarcie. Zwarcie jest to zakłócenie polegające na połączeniu bezpośrednim, lub też za pośrednictwem niewielkiej impedancji, dwóch punktów należących do różnych faz lub też punktu dowolnej fazy z ziemią. Rozróżnia się zwarcia: − trójfazowe; − trójfazowe z ziemią; − dwufazowe; − dwufazowe z ziemią; − jednofazowe z ziemią. -2- Laboratorium Sieci Elektroenergetycznych A) B) L1 L2 L3 L1 L2 L3 D) E) L1 L2 L3 lub C) L1 L2 L3 F) L1 L2 L3 L1 L2 L3 Rys. 1 Rodzaje zwarć: A) trójfazowe; B) trójfazowe z ziemią; C) dwufazowe; D) dwufazowe z ziemią; E) jednofazowe w sieciach z punktem neutralnym uziemionym; F)jednofazowe w sieciach z punktem neutralnym izolowanym Zwarcia trójfazowe i trójfazowe z ziemią nazywa się zwarciami symetrycznymi, pozostałe zwarcia to tak zwane zwarcia niesymetryczne. Zwarcia, w których występuje połączenie jednaj lub kilku faz z ziemią nazywa się w skrócie zwarciami doziemnymi. Do najczęstszych przyczyn zwarć należą: • przepięcia atmosferyczne i łączeniowe; • zawilgocenie izolacji; • mechaniczne uszkodzenia konstrukcji i izolacji urządzenia; • wady fabryczne urządzeń i izolacji; • obecność zwierząt; • błędy łączeniowe obsługi; • zdarzenia losowe. Podczas zwarć w obwodach pierwotnych płyną znaczne prądy, które przekraczają wielokrotnie wartości znamionowe. Aby ograniczyć skutki przepływu tych prądów należy: - dobrać urządzenia do wartości prądów zwarciowych, które mogą wystąpić w danym punkcie sieci; - stosować szybkie i skuteczne zabezpieczenia wyłączające dany odcinek sieci, w którym nastąpiło zwarcie; - stosować dławiki do kompensacji przepływu prądu zwarciowego.[4] -3- Składowe symetryczne w stanach zakłóceniowych sieci 2. Sposób pracy punktu zerowego sieci elektroenergetycznych Sposób pracy punktu zerowego sieci determinuje rodzaj stosowanych układów połączeń obwodów wtórnych napięcia przemiennego na stacjach energetycznych, a co za tym idzie również rodzaj stosowanych zabezpieczeń elektroenergetycznych. Ze względu na sposób pracy punktu zerowego, sieci elektroenergetyczne dzielimy na pracujące z: − izolowanym punktem zerowym (sieć, w której żaden punkt gwiazdowy transformatorów nie ma galwanicznego połączenia z ziemią); − uziemionym punktem zerowym (sieć, w której co najmniej jeden z punktów gwiazdowych jest połączony z ziemią). W zależności od sposobu połączenia punktu gwiazdowego uzwojenia transformatora z ziemią mówimy o sieci elektroenergetycznej z: − skutecznie uziemionym punktem zerowym, − uziemionym punktem zerowym przez reaktancję, − uziemionym punktem zerowym przez rezystancję. W krajowym systemie elektroenergetycznym ze skutecznie uziemiony punktem zerowym pracują sieci o napięciu znamionowym 110kV, 220kV, 400kVi 750kV oraz sieci niskiego napięcia 0,4kV. Sieci średnich napięć o napięciu znamionowym 6kV, 10kV, 15kV, 20kV, 30kV i 60kV pracują z izolowanym lub uziemionym przez reaktancję lub rezystancję punktem zerowym.(rys. 2) Głównym powodem uziemiania punktu zerowego sieci jest dążenie do zmniejszania przepięć. Sposób pracy punktu zerowego sieci ma ścisły związek z ochroną przeciwporażeniową, ponieważ podczas zwarcia doziemnego pojawia się na elementach będących dotychczas bez napięcia oraz w ziemi w pobliżu miejsca zwarcia napięcie grożące porażeniem. Wartość prądu zwarcia doziemnego, czas trwania tego zwarcia i rezystancja uziemienia urządzeń elektrycznych ma decydujący wpływ na niebezpieczeństwo porażenia. Sposób pracy punktu zerowego sieci decyduje o wartości prądu zwarcia doziemnego. -4- Laboratorium Sieci Elektroenergetycznych UN= 0,4kV UN= 6kV - 60kV UN= 110kV - 750kV SN WN nn SN skutecznie uziemiony punkt zerowy sieci WN WN WN SN SN SN izolowany punkt zerowy uziemiony przez reaktancję uziemiony przez rezystancję Rys. 2 Sposoby pracy punktu zerowego sieci elektroenergetycznych 2.1. Sieć z izolowanym punktem zerowym Z izolowanym punktem zerowym pracują sieci elektroenergetyczne SN o natężeniu prądu zwarcia doziemnego nie przekraczającego granicznych wartości prądów pojemnościowych, przy których łuk w miejscu zwarcia doziemnego może zgasnąć samoistnie likwidując zagrożenie porażenia. Wartość tego prądu nie może przekraczać: − w sieciach kablowych i kablowo-napowietrznych 50 A bez względu na napięcie znamionowe sieci; − w sieci napowietrznej i napowietrzno-kablowej w zależności od napięcia znamionowego tej sieci odpowiednio: Un 3-6 kV 10 kV 15-20 kV 30-40 kV 60 kV Iz1f 30A 20A 15A 10A 5A Wydawać by się mogło, że w sieci pracującej z izolowanym punktem zerowym podczas zwarcia jednej fazy do ziemi nie popłynie żaden prąd, ponieważ nie ma galwanicznego obwodu elektrycznego; a jednak tak nie jest. Przyczyną wywołująca przepływ prądu podczas zwarcia doziemnego w sieci z izolowanym punktem zerowym jest istnienie pojemności i upływności linii elektroenergetycznych względem ziemi oraz utrzymywanie się napięcia między zdrowymi przewodami, a ziemią. Pod wpływem tego napięcia pod zdrowymi przewodami linii płynie prąd o charakterze prawie czysto pojemnościowym. Maksymalną wartość prądu, przy galwanicznym zwarciu doziemnym, można obliczyć: -5- Składowe symetryczne w stanach zakłóceniowych sieci I Z1 f ≅ I C = I Ck + I Cn ≅ U N (0, 22l k + 0,003l n ) [A] [1] IZ1f – prąd zwarcia doziemnego [A]; IC – sumaryczny pojemnościowy prąd zwarcia doziemnego [A]; ICk – pojemnościowy prąd zwarcia doziemnego linii kablowych[A]; ICn – pojemnościowy prąd zwarcia doziemnego linii napowietrznych [A]; UN – napięcie znamionowe sieci elektroenergetycznej [kV]; lk – ogólna długość połączonych elektrycznie linii kablowych [km]; ln - ogólna długość połączonych elektrycznie linii napowietrznych [km]. Rys. 3 Schemat fragmentu sieci o izolowanym punkcie neutralnym w przypadku zwarcia doziemnego pełnego bezpośredniego jednej z faz Charakterystyczną właściwością sieci pracującej z izolowanym punktem zerowym jest pojawienie się asymetrii napięciowej podczas zwarcia doziemnego. Asymetria ta dotyczy wyłącznie napięć fazowych. Napięcia międzyfazowe nie ulegają zmianie. W przypadku galwanicznego doziemienia jednej z faz napięcie doziemionej fazy względem ziemi spada do zera, natomiast napięcia fazowe pozostałych zdrowych faz względem ziemi wzrastają do wartości napięcia międzyprzewodowego. Występuje, więc przepięcie ustalone, które trwa do czasu likwidacji doziemienia. Zastosowanie izolacji fazowej o zwiększonym poziomie izolacji do napięcia międzyprzewodowego w sieci z izolowanym punktem zerowym dla wszystkich urządzeń izolacji fazowej, co prawda powiększa koszt budowy sieci, ale jednocześnie pozwala na czasową prace tej sieci z doziemieniem. Prądy zwarcia 2-fazowego i 3-fazowego są wprost proporcjonalne do mocy zwarcia i odwrotnie proporcjonalne do impedancji pętli zwarcia zgodnie z zależnością: -6- Laboratorium Sieci Elektroenergetycznych I z2 f = I Z3 f = S 3 3f IZ = Z 2 2U N [2] SZ [3] 3U N A B Rys. 4 Rozpływ prądów ziemnozwarciowych w sieci z izolowanym punktem zerowym: A) pojedyncza linia promieniowa, B) układ linii promieniowych przyłączonych do wspólnych szyn A) UA IB B) IzC I B+ I C IA IC IC UC UC UB UB IB Rys. 5 Wykres wektorowy prądów i napięć fazowych linii, przyłączonych do sieci o izolowanym punkcie zerowym, dla przypadków: a) stan przedzwarciowy; b) stan zwarcia fazy A z ziemią -7- Składowe symetryczne w stanach zakłóceniowych sieci 2.2. Sieć z punktem zerowym uziemionym przez reaktancję W liniach napowietrznych i napowietrzno-kablowych, w których prąd zwarcia doziemnego przekracza wartości podane w punkcie 2.1(tabela), w celu ograniczenia skutków wywołanych przepływem prądu zwarcia jednofazowego, a zwłaszcza zagrożenia porażeniowego w miejscu doziemienia, kompensuje się ten prąd o charakterze pojemnościowym prądem o charakterze przeciwnym, to znaczy prądem indukcyjnym. Uzyskuje się to poprzez wytworzenie dla częstotliwości 50Hz zjawiska rezonansu prądowego pomiędzy pojemnością sieci i odpowiednio dobraną reaktancją indukcyjną, przyłączoną do punktu zerowego tej sieci. Wartość reaktancji powinna zapewniać kompensację składowej podstawowej o częstotliwości 50Hz pojemnościowego prądu zwarcia, w takim stopniu aby umożliwić samoczynne wygaszenie łuku zwarcia w powietrzu oraz skuteczne ograniczenie napięć rażenia w miejscu doziemienia. W praktyce najczęściej do tego celu wykorzystywane są olejowe dławiki ze szczeliną powietrzną zwane cewkami Petersena lub dławikami gaszącymi, ze względu na działanie ułatwiające gaszenie łuku prądu ziemnozwarciowego. Rzadziej stosowane są specjalne transformatory gaszące systemu Baucha lub systemu Reithoffera, gdyż są to urządzenia znacznie kosztowniejsze. Charakterystyczną cechą sieci z punktem zerowym uziemianym przez reaktancję, podobnie jak dla sieci z izolowanym punktem zerowym jest występowanie podczas zwarcia jednofazowego asymetrii napięć fazowych. W przypadku bezpośredniego doziemienia jednej fazy, w pozostałych fazach ustalają się napięcia względem ziemi o wartości napięcia międzyprzewodowego i utrzymują się do czasu wyłączenia zwarcia. -8- Laboratorium Sieci Elektroenergetycznych I 0 = I'0 I"0 C Z A UC U0 I"0N UB N C B Rys. 6 wektorowy prądów i napięć przy doziemieniu fazy A z dokładną kompensacją U I resztk I C(0) IL Rys. 7 Wykres wektorowy prądów przy zwarciu doziemnym w sieci ze skompensowanym punktem neutralnym Z Rys. 8 Rozpływ składowej zerowej prądu ziemnozwarciowego w sieci promieniowej w przypadku kompensacji dokładnej za pomocą dławika -9- Składowe symetryczne w stanach zakłóceniowych sieci Dla zapewnienia odpowiednich warunków pracy zabezpieczeń ziemnozwarciowych sieci z punktem uziemionym przez reaktancję wymusza się przez określony czas przepływ dodatkowej składowej czynnej lub biernej w doziemionym prądzie zwarcia ( automatyka AWSC i AWSB ) lub przerywa się na określony czas przepływ prądu kompensacyjnego ( automatyka APK ). Wymuszenie składowej czynnej w doziemionym prądzie zwarcia uzyskuje się za pomocą rezystora wymuszającego (rys.2.2.4). SN SN 4 TUONb 2 SN 4 TBN 2 3U 0 TUONb 4 2 3U 0 TUOHb 2Pe Pe DGONb AWP 40/20 3U 0 2 potrzeby własne 2 2 potrzeby własne R 3 x 380V 3I potrzeby własne 3 x 380V R 0 3I 3 x 380V 0 R 3I 0 Rys. 9 Wymuszanie składowej czynnej w doziemnym prądzie zwarcia Przy uziemianiu punktu zerowego sieci przez reaktancję indukcyjną obowiązują następujące zasady: 1. Urządzenia gaszące powinny być instalowane w węzłowych punktach kompensowanej sieci, najlepiej w stacjach transformatorowo-rozdzielczych zestrojone w ten sposób, aby w przyjętym układzie sieci, prąd zwarciowy pojemnościowy nie przekraczał 200A. 2. W sieci o zimnozwarciowym prądzie pojemnościowym większym niż 60A zalecane jest stosowanie co najmniej dwóch dławików gaszących. 3. Niezależnie od wartości napięcia prąd resztkowy sieci nie powinien przekraczać 30A. 4. Rozstrojenie sieci kompensowanej powinno być utrzymane w granicach -5% ÷ +5% wyłączając z tej reguły krótkotrwałe stany przejściowe W sieciach o dużej asymetrii pojemnościowej zaleca się utrzymywanie rozstrojenia sieci w granicach +5% ÷15%, czyli: s= I L − IC ⋅ 100% IC [4] - 10 - Laboratorium Sieci Elektroenergetycznych s – współczynnik rozstrojenia sieci; IL- całkowity prąd indukcyjny urządzeń kompensacyjnych przyłączonych do sieci; Ic – sumaryczny pojemnościowy prąd zwarcia doziemnego sieci. 2.3. Sieć z punktem zerowym uziemianym przez rezystancję W celu poprawienia wybiórczości wyłączania uszkodzonych odcinków sieci, uprościć zabezpieczenia ziemnozwarciowe i tym samym zwiększyć ich niezawodną pracę, a jednocześnie dla ograniczenia występujących przepięć, włącza się miedzy naturalny lub „sztuczny” punkt zerowy sieci i ziemię wysoko napięciowy rezystor uziemiający. W sieci z punktem zerowym uziemionym przez rezystancję, wartości napięć względem ziemi przy zwarciach doziemnych ustalają się w zakresie od napięcia fazowego do napięcia międzyprzewodowego. Wartości te zależą od rezystancji rezystora uziemiającego przyłączonego do punktu zerowego sieci. Rezystor uziemiający dobiera się tak, aby wartość prądu doziemnego w czasie metalicznego zwarcia do uziomu stacji elektroenergetycznej nie przekraczała 500A. Wartość wymaganej rezystancji rezystora uziemiającego określa następująca zależność: R= UN [5] 3 ⋅ 500 UN – napięcie znamionowe sieci, która ma pracować z punktem zerowym uziemionym przez rezystancję; R – wymagana wartość rezystora uziemiającego ograniczającego prąd zwarcia doziemnego do wartości 500A. Zwiększenie tej wartości ponad 500A dałoby możliwość dalszego uproszczenia układów zabezpieczeń poprzez rezygnację z filtrów składowej zerowej prądu i bazowanie wyłącznie na trójfazowych przekaźnikach nadprądowych jako ochronie od zwarć doziemnych i wielofazowych. Jednakże istotne polepszenie warunków pracy zabezpieczeń ziemnozwarciowych spowodowałoby jednocześnie zmianę warunków bezpieczeństwa porażeniowego. - 11 - Składowe symetryczne w stanach zakłóceniowych sieci I"0 I'0 A A) B) I0 A UA Z U 0= -E UA=E U0 UC UB Z N UC N UB B C C B Rys. 10 Wykresy napięć i prądów dla sieci z punktem zerowym uziemionym przez rezystor wysokonapięciowy: A) stan pracy normalny; B) stan doziemienia 2.4. Sieć ze skutecznie uziemionym punktem zerowym Sieć elektroenergetyczna ze skutecznie uziemionym punktem zerowym zapewnia w dowolnych warunkach ruchowych, przy doziemieniu jednego z przewodów fazowych, ograniczenie napięć doziemnych pozostałych dwóch niedoziemionych przewodów fazowych. Stopień skuteczności uziemienia punktu zerowego określa: • współczynnik uziemienia ku’ równy stosunkowi największej wartości napięcia między zdrową fazą, a ziemią podczas zwarcia doziemnego do wartości napięcia międzyprzewodowego przed zakłóceniem lub • współczynnik zwarcia doziemnego ke równy stosunkowi największej wartości napięcia między zdrową fazą, a ziemią podczas zwarcia doziemnego do wartości napięcia fazowego, które wystąpiłoby w tym samym miejscu sieci w normalnych warunkach ruchowych bez zwarcia. Współczynnik zwarcia doziemnego ke jest większy od współczynnika uziemienia k’u razy 3 . Wartość współczynnika k’u podaje się w %, gdyż określa on wymaganą procentową wartość izolacji doziemnej względem izolacji międzyprzewodowej. Praktycznie każdy transformator energetyczny o górnym napięciu 110, 220 lub 400kV posiada wyprowadzony punkt gwiazdowy i jest przystosowany do uziemiania powyższego punktu za pomocą odłącznika z napędem ręcznym. Pożądane jest uziemianie punktu gwiazdowego transformatorów w stacjach szynowych wielosystemowych tak, aby przynajmniej jeden z transformatorów z uziemionym punktem gwiazdowym pracował na każdym systemie szyn zbiorczych. - 12 - Laboratorium Sieci Elektroenergetycznych Nie należy uziemiać punktu gwiazdowego transformatorów w stacjach bezwyłącznikowych i jednowyłącznikowych oraz w rozdzielniach o układzie H1. Punkt gwiazdowy transformatorów w rozdzielniach o układzie H2, H3, H4 i H5 może być uziemiany, ale tylko na jednym z transformatorów pracujących w tej stacji. W sieci elektroenergetycznej pracującej ze skutecznie uziemionym punktem zerowym prądy zwarcia uzależnione są od mocy zwarcia w danym punkcie systemu, rodzaju zwarcia i impedancji pętli zwarcia. Spodziewaną wartość prądu zwarcia w danym punkcie sieci można obliczyć na podstawie mocy zwarcia SZ, według zależności: [2] i [3] oraz: I Z1 f = (0,6 ÷ 1,0) ⋅ I Z3 f [6] Dla występujących w praktyce mocy zwarciowych każdy rodzaj zwarcia w sieci elektroenergetycznej ze skutecznie uziemionym punktem zerowym powoduje przepływ prądu zwarcia rzędu kiloamperów. 3. Praca niepełnofazowa Praca niepełnofazowa systemu elektroenergetycznego tworzącego w normalnych warunkach pracy symetryczny układ trójfazowy, to praca z przerwą w jednej lub dwóch fazach. Powodem pracy niepełnofazowej może być: • zerwanie przewodu roboczego; • przepalenie mostka na słupie linii napowietrznej; • brak styku na połączeniu szczęki z nożem bieguna odłącznika; • niezgodność w położeniu styków wszystkich biegunów wyłącznika; • przerwa w uzwojeniu roboczym przekładnika prądowego, transformatora, generatora lub innego urządzenia; • zerwanie lub przepalenie bezpiecznika topikowego. 4. Opis modelu laboratoryjnego Stanowisko służące do wyznaczania wartości prądów i napięć podczas zwarć przedstawia model linii napowietrznej wysokiego i średniego napięcia z izolowanym oraz uziemianym punktem zerowym. - 13 - Składowe symetryczne w stanach zakłóceniowych sieci L3 L2 A A A A L1 C WG Transformator L1 s1 A s2 P1 L2 P2 A s1 s2 P1 L3 P2 A s1 s2 P1 P2 Rezystor Dławik Załącz Wyłącz A B b A B b a b b A B b a b V a V a a a V C1 C 2 C1 C 2 C1 C 2 Rys. 11 Widok płyty czołowej stanowiska do badania układów pracy przekładników 5. Pomiary wykonywane na modelu laboratoryjnym 5.1. Pomiar napięć Elektroenergetyczne przekładniki napięciowe najczęściej stosowane są w sieciach trójfazowych. Najczęściej stosuje taki układ połączeń przekładników, by mierzyć napięcia wszystkich trzech faz. Podstawowym wymaganiem stawianym przekładnikom napięciowym jest to, aby jeden punkt galwanicznie połączony z uzwojeniem wtórnym był uziemiony. Ma to na celu ochronę urządzeń przyłączonych do uzwojeń wtórnych od przepięć oraz personelu przed niebezpieczeństwem porażenia. - 14 - Laboratorium Sieci Elektroenergetycznych L1 L2 L3 nu = UN 3 / 100 / 100 3 A A A B B B b1 b1 b1 a1 a1 a1 V V 100V 100V 100V b2 b2 a2 b2 a2 a2 V U R+U S +U T= 3U 0 Rys. 12 Układ połączeń przekładników napięciowych Układ trójprzekładnikowy jest to najbardziej rozbudowany układ. Zastosowano w nim przekładniki o dwóch uzwojeniach wtórnych. Jedno z tych uzwojeń o napięciu znamionowym UN/ 3 V służy do połączenia w gwiazdę. Na zaciskach wyjściowych tej gwiazdy mierzy się napięcia fazowe i międzyprzewodowe. Drugie uzwojenie, o napięciu 100/3V, tworzy z odpowiednimi uzwojeniami pozostałych przekładników otwarty trójkąt, służący do pomiaru składowej zerowej napięć pierwotnych. Różnica w napięciach znamionowych obydwu uzwojeń wtórnych ma swoje uzasadnienie. Dąży się do tego, by w przypadku, gdy składowa zerowa napięć pierwotnych jest równa napięciu znamionowemu, sygnał na zaciskach otwartego trójkąta wynosił 100V, co ma związek ze standaryzacja zakresów aparatury zabezpieczającej i pomiarowej. Układ z rys. 12. stosowany jest we wszystkich układach pracy w ćwiczeniu. - 15 - Składowe symetryczne w stanach zakłóceniowych sieci 5.2. Pomiar prądów w układzie połączeń przekładników prądowych w pełną gwiazdę Układ połączeń w gwiazdę jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych układów. Stosowany jest do zabezpieczeń nadmiarowo-prądowych. Pozwala on na pomiar nie tylko prądów w przewodach fazowych, lecz i prądu sumarycznego, co ma duże znaczenie, jeżeli chodzi o zabezpieczenie od zwarć z ziemią. Przy pracy normalnej prąd gałęzi zerowej równa się zeru, co można zapisać: I +I +I =0 −R −S [7] −T Przy zwarciu z ziemią lub przy asymetrii pojemnościowej, ten stan zostaje zakłócony, co można zapisać: I + I + I = −I −R −S −T [8] −N Układ połączeń w gwiazdę ma następujące zalety: − reaguje na wszelkiego rodzaju zwarcia z jednakową czułością; − w przypadku zwarć międzyfazowych pracuje pewnie, gdyż pobudza do działania przynajmniej dwa przekaźniki. Wadą tego układu jest duży koszt ( potrzeba stosowania trzech przekładników oraz trzech lub czterech przekaźników) i wyłączanie w przypadku podwójnych zwarć z ziemią obu punktów zwarciowych, jeżeli przekaźniki wyłączające mają takie samo opóźnienie czasowe. Współczynnik schematowy ksch jest równy jedności. k sch = IP =1 I [9] 5.2.1. Pomiary Zestawiamy układ wg rys. 13 i mierzymy prądy przy zwarciach w sieciach ze skutecznie uziemianym punktem zerowym. - 16 - Laboratorium Sieci Elektroenergetycznych L1 L2 A A P1 L3 A P1 P1 A iR A iS iT S1 S1 S1 S2 S2 S2 P2 P2 A 3i0 A P2 Rys. 13 Układ połączeń w pełną gwiazdę oraz wykres prądów Wykonujemy kolejno zwarcia poszczególnych faz z ziemią. Pomiary zestawiamy w tabeli: Strona pierwotna I1 I2 I3 I11 I22 I33 I0 A A A A A A Strona wtórna U1 U2 U3 U12 U13 U23 U1 U2 U3 U12 U13 U23 A V V V V V V V V V V V V 5.3. Pomiar prądów w układzie połączeń przekładników prądowych w niepełną gwiazdę Układ połączeń w niepełną gwiazdę inaczej zwany też jako układ „V” stosuje się w sieciach z izolowanym punktem zerowym, gdyż nie reaguje na zwarcia z ziemią tej fazy, w której nie ma przekaźnika. Prawidłowo działa przy zwarciach dwu i trójfazowych. Współczynnik schematu ksch jest równy jedności. k sch = IP =1 I [10] - 17 - Składowe symetryczne w stanach zakłóceniowych sieci 5.3.1. Pomiary Zestawiamy układ wg rys. 13 i mierzymy prądy przy zwarciach w sieciach z izolowanym punktem zerowym. L1 L2 L3 A A A P1 P1 A iR iT S1 S1 S2 S2 A iR iT A P2 P2 Rys. 14 Układ połączeń niepełnej gwiazdy ( układ V ) oraz wykres prądów Wykonujemy kolejno zwarcia poszczególnych faz z ziemią oraz zwarcia międzyfazowe. Pomiary zestawić w tabeli: Strona pierwotna Strona wtórna I1 I2 I3 I11 I33 I0 U1 U2 U3 U12 U13 U23 U1 U2 U3 U12 U13 U23 A A A A V A 5.4. Pomiar A V V V V V V V V V V V prądów w układzie połączeń przekładników prądowych Holmgreena Układ Holmgreena lub tzw. filtr składowych zerowych prądów służy do wykrywania zwarć z ziemią. Przez przekaźnik płynie prąd stanowiący sumę geometryczną prądów przewodowych. Przy symetrii układu prąd ten (jeżeli nie uwzględniać małego prądu powodowanego przez niejednakowe uchyby przekładników) jest równy zeru. W celu uniknięcia wpływu uchybów wszystkie trzy przekładniki powinny być jednakowe oraz mieć jednakowe i jak najmniejsze obciążenie. Układ ten stosowany jest w sieciach z izolowanym punktem zerowym. Przy badaniu układu Holmgreena należy dodatkowo załączyć linię, która z linią pokazaną na tablicy czołowej stanowiska ( rys. 11), tworzy układ promieniowy sieci. - 18 - Laboratorium Sieci Elektroenergetycznych Współczynnik schematu ksch jest równy zeru. k sch = IP =0 I [11] I =I +I +I −P −R −S [12] −T 5.4.1. Pomiary Zestawiamy układ wg rys. 15 i mierzymy prądy przy zwarciach w sieciach z izolowanym punktem zerowym. L1 L2 L3 A A A P1 P1 P1 iR iS S1 S1 i S1 T S2 S2 S2 P2 P2 3i0 A P2 Rys. 15 Układ połączeń Holmgreena oraz wykres wskazowy Wykonujemy kolejno zwarcia poszczególnych faz z ziemią oraz zwarcia międzyfazowe. Pomiary zestawić w tabeli: Strona pierwotna Strona wtórna I1 I2 I3 I0 U1 U2 U3 U12 U13 U23 U1 U2 U3 U12 U13 U23 A A A A V V V V V V V V V V V V 5.5. Pomiar prądów w układzie połączeń przekładników prądowych różnicowym porzecznym Układ różnicowy porzeczny lub inaczej zwany krzyżowym stosuje się w sieciach z izolowanym punktem zerowym, gdyż nie reaguje on na zwarcie z ziemią fazy bez przekładnika. Prąd płynący przez przekaźnik w przypadku zwarcia faz, w których są umieszczone przekładniki, będzie dwa razy większy od prądu w czasie zwarcia fazy, w której - 19 - Składowe symetryczne w stanach zakłóceniowych sieci zainstalowany jest przekładnik z fazą bez przekładnika. Przy zwarciu trójfazowym prąd będzie o 3 razy większy od prądu przy zwarciu fazy z przekładnikiem z fazą bez przekładnika. Przekaźnik działa zatem z różną czułością przy różnych rodzajach zwarć międzyprzewodowych. Współczynnik schematu ksch jest równy ksch = 3. I P I− R − I− T = = 3 I I [13] − 5.5.1. Pomiary Zestawiamy układ wg rys. 16 i mierzymy prądy przy zwarciach w sieciach z izolowanym punktem zerowym. L1 L2 A A P1 L3 A P1 S1 iT S1 S2 S2 A iR P2 iR iT P2 Rys. 16 Układ połączeń krzyżowy i wykres prądów Wykonujemy kolejno zwarcia poszczególnych faz z ziemią oraz zwarcia międzyfazowe. Pomiary zestawiamy w tabeli: Strona pierwotna Strona wtórna I1 I2 I3 I0 U1 U2 U3 U12 U13 U23 U1 U2 U3 U12 U13 U23 A A A A V V V V V V - 20 - V V V V V V Laboratorium Sieci Elektroenergetycznych 5.6. Praca niepełnofazowa 5.6.1. Pomiary Korzystamy z układu wg rys. 11 i mierzymy napięcia podczas symulacji pracy niepełnofazowej. Tabela pomiarów: Strona pierwotna Strona wtórna U1 U2 U3 U12 U13 U23 U1 U2 U3 U12 U13 U23 V V V V V V V V V V V V 6. Opracowanie wyników pomiarów Na podstawie przeprowadzonych pomiarów należy narysować wykresy wskazowe prądów i napięć dla przypadku podanego przez prowadzącego ćwiczenia. 7. Bibliografia 1. A. Wiszniewski „Przekładniki w elektroenergetyce” WNT Warszawa1982r. 2. K. Sokalski „Przekładniki prądowe” PWT Warszawa 1955r. 3. K. Borkiewicz „ Automatyka zabezpieczeniowa regulacyjna i łączeniowa w systemie elektroenergetycznym” Bielsko-Biała 1991r. 4. W. Kotlarski, J. Głąb „ Aparaty i urządzenia elektryczne” WSiP Warszawa1999r 5. Praca zbiorowa „ Poradnik Inżyniera Elektryka” tom 2 i 3 WNT Warszawa1996r. 6. W. Starczakow „Przekładniki” PWT Warszawa1959r. 7. T. Henig „ Urządzenia elektryczne dla eletroenergetyków” PWSZ 1969r. Normy: PN ICE 185+A1:1994 „Przekładniki prądowe” PN ICE 186+A1:1994 „Przekładniki napięciowe” - 21 -
