Работа 3.5 Дифференциальная защита линии электропередачи

 

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

 

Краткие теоретические сведения

 

На рисунке 3.17 приведена схема дифференциальной защиты линии электропередачи на оперативном переменном токе. Схема, поясняющая алгоритм работы защиты на микроконтроллере Siemens Logo 230 RC, приведена на рисунке 3.18.

При подаче напряжения на схему загорается зеленая сигнальная лампа HLG1.

При нажатии на кнопку включения SB1 «Пуск» включаются контакторы КМ1 и КМ2 и на защищаемую линию подается напряжение. Загораются красные сигнальные лампы HLR1 и HLR2, получая питание через контакты КМ1.2 и KM2.2 соответственно. Зеленая сигнальная лампа HLG1 гаснет. При отпускании кнопки SB1 обмотки контакторов получают питание через нормально разомкнутый контакт контактора КМ1.1.

При нажатии на кнопку SB2 «Стоп» контакторы КМ1 и KM2 отключаются. Напряжение с линии снимается. Красные сигнальные лампы HLR1 и HLR2 гаснут, зеленая HLG1 – загорается.

При коротком замыкании в точке K1 обмотка реле тока, включенная на разность токов в начале и конце линии, получает питание, и контакт КА1.1 токового реле размыкает цепь питания контактора KM1.

При коротком замыкании в точке K2 токи в начале и конце линии одинаковы, разность этих токов мала, токовое реле не срабатывает. Таким образом, защита действует только при коротком замыкании на защищаемой линии.

При исчезновении напряжения питающей сети контакторы отключаются. При восстановлении напряжения в сети контакторы остаются отключенными (самовозврата схемы не происходит).

В эксперименте рассмотренный алгоритм реализован на основе программируемого контроллера.

Логическая схема работы защиты на микроконтроллере Siemens Logo 230 RC соответственно на рисунке 3.19, а описание блоков логической схемы защиты в таблице 3.17.

 

 

 

Рисунок 3.17 – Принципиальная электрическая схема

 

 

 

 

Рисунок 3.18 – Схема, поясняющая алгоритм работы защиты

 

 

Рисунок 3.19 – Логическая схема работы защиты

 

 

Таблица 3.17 – Описание блоков логической схемы защиты

Блок логической схемы	Описание блока
AI1	Вход аналогового датчика
I1	Контакт кнопки «ПУСК»
I2	Контакт кнопки «СТОП»
Q1	Выход/контакт контакторов КМ1 и КМ2
SF001	Аналоговый пороговый выключатель ( и ДЗЛ)

 

Электрическая схема соединений аппаратуры блоков лабораторного стенда для испытания дифференциальной защиты линии электропередачи приведена на рисунке 3.20, а перечень аппаратуры соответственно в таблице 3.18.

 

 

 

 

Рисунок 3.20 – Электрическая схема соединений дифференциальной защиты линии электропередачи.

Таблица 3.18 – 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, A10	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 ДЗЛ.

2. Изучить электропитание и назначение блоков лабораторного стенда для испытания ДЗЛ.

3. Исходные данные для исследования ДЗЛ выбираются по заданию преподавателя в соответствии с таблицей Б.3 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 тока срабатывания защиты и тока уставки ДЗЛ на микроконтроллере Siemens Logo 230 RC. Методика расчета приведена в приложении Е.

6. Результаты расчета привести в таблицах 3.19 и 3.20.

7. Задать значения параметров линии электропередачи в соответствие с заданным вариантом таблицы Б.3.

8. Задать значение тока уставки ( и ) ДЗЛ в программе микроконтроллера Siemens Logo 230 RC (рисунок 3.19) в соответствие с таблицей 3.20.

9. Собрать схему соединений аппаратуры блоков лабораторного стенда в соответствии с рисунком 3.20.

10. Установить правильность работы ДЗЛ при коротких замыканиях в точках К1 и К2. Результаты испытаний занести в таблицу 3.20.

11. Проанализировать результаты испытаний и сделать выводы.

 

Таблица 3.19 – 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 3.20 – Результаты расчета и эксперимента работы ДЗЛ

Результаты расчета	Результаты эксперимента
№	, В	, Ом	, Ом	, А	, А	, А	, у. е.	, 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 3.20).

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.3.

7. Приведите в рабочее состояние персональный компьютер, запустите программу Logo!Soft Comfort V5 и введите логическую схему (рисунок 3.19).

8. Задать значения уставок и (блок SF001) в программе микроконтроллера Siemens Logo 230 RC (рисунок 3.19) в соответствие с таблицей 3.20.

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 кнопку «Пуск» поста управления А8. В результате включатся контакторы А2 и А9 (выключатели Q1 и Q2) и на модели линий А3 и А10 будет подано напряжение. Об этом будут сигнализировать две загоревшиеся красные лампы в блоке А7. Зеленая лампа в блоке А7 погаснет.

12. 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 токовая отсечка и поврежденная линия электропередачи без выдержка времени отключится от источника питания выключателями Q1 и Q2 (контакторами А2 и А9). Красные лампы в блоке А7 погаснут, а зеленая загорится.

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

14. Результаты испытаний занести в таблицу 3.20.

15. Выньте проводник «П» из гнезда.

16. Нажмите кнопку «Пуск» поста управления А8. В результате включатся контакторы А2 и А9 (выключатели Q1 и Q2) и на модели линий А3 и А10 будет подано напряжение. Об этом будут сигнализировать две загоревшиеся красные лампы в блоке А7. Зеленая лампа в блоке А7 погаснет.

17. Смоделируйте короткое замыкание на линии электропередачи в точке К2. Для чего воткните проводник «П» в гнездо в конце линии А10 (контакт 1 контактора А9).

Если защита не сработает в течении времени 1 с и поврежденная линия электропередачи не отключится от источника питания выключателями Q1 и Q2 (контакторами А2 и А9), тогда необходимо в ручную отключить линии электропередачи А3 и А10, нажав нижнюю кнопку «Стоп» поста управления А8, или вынуть проводник «П» из гнезда.

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

19. Выньте проводник «П» из гнезда.

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

21. Результаты экспериментов занести в таблицу 3.20.