Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Автоматическое включение резервного питания нагрузки

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования

«тюменский государственный нефтегазовый университет»

Институт кибернетики, информатики и связи

кафедра «электроэнергетика»

Автоматика в

Электроэнергетических системах

Методические указания

для лабораторных занятий и самостоятельной работы

студентов направления «Электроэнергетика»,

специальности «Электроснабжение»

всех форм обучения

Тюмень

ТюмГНГУ

Утверждено на заседании кафедры «Электроэнергетика»,

протокол № ___от «___» октября 2012 г.

Составители: к.т.н., доцент Власова Е.П.,

К.т.н., доцент Портнягин А.Л.

ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина «Автоматикав электроэнергетических системах» относится к циклу специальных дисциплин (СД) и имеет своей целью формирование у студентов специальности 140211.65 «Электроснабжение», 140400.62 «Электроэнергетика и электротехника» специальных компетенций.

Противоаварийная автоматика создает возможность надёжной, безаварийной и экономичной работы как отдельных участков, так и всей системы электроснабжения нефтяной и газовой промышленности.

Настоящие методические указания предназначены для студентов кафедры «Электроэнергетика» и должны закрепить знания, полученные при изучении теоретических разделов предмета.

Процесс освоения дисциплины включает:

- закрепление теоретического материала;

- изучение конструкции, приобретение навыков регулирования реле различных типов;

- изучение различных схем автоматики (в однолинейном исполнении), выполненные на основе как электромагнитных реле и программируемого контроллера;

- моделирование, которое обеспечивается их отображением на измерительных приборах комплекта «РЗАСЭСПК.001 РБЭ» «Инженерно-производственный центр «Учебная техника».

Правила выполнения лабораторных работ

Лабораторные работы по релейной защите и автоматике является составной частью обучения.

Подготовка к лабораторной работе заключается в следующем:

- студенты должны повторить теоретический материал по предмету;

- пройти инструктаж по технике безопасности и неукоснительно его соблюдать;

- изучить задание на лабораторную работу;

- убедиться в исправности приборов;

- установить включающие (отключающие) приборы схемы и убедиться в их отключенном состоянии;

- определить величину и род напряжения (тока);

- включить приборы на пределы измерения, предусмотренные заданием;

- собрать и проверить схему;

- приступить к работе, после проверки преподавателем готовности работы;

- по окончании работы следует снять напряжение, убедиться в достоверности данных и доложить о готовности преподавателю;

- подготовить отчёт на лабораторную работу.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Автоматическое повторное включение линии электропередачи

1.1. Цель работы: изучение принципиальной электрической схемы участка цепи, алгоритм работы защиты, электрической схемы соединений.

1.2. Основные понятия: Большинство повреждений воздушных линий электропередачи возникает в результате схлестывания проводов при сильном ветре и гололеде, нарушения изоляции во время грозы, падения деревьев, набросов, замыкания проводов движущимися механизмами и т.п. Эти повреждения неустойчивы и при быстром отключении поврежденной линии самоустраняются. В этом случае при повторном включении линии она остается в работе и электроснабжение потребителей не прекращается. Повторное включение осуществляется автоматически устройством автоматического повторного включения (УАПВ). При устойчивых повреждениях защита снова отключает линию после действия УАПВ, т. е. происходит неуспешное АПВ. По статистическим данным, УАПВ в системах электроснабжения нашей страны имеют в среднем 60—75% успешных действий. Такая эффективность УАПВ делает их одним из основных средств повышения надежности электроснабжения. Согласно ПУЭ, устройствами АПВ должны оборудоваться воздушные и смешанные кабельно-воздушные линии всех типов напряжением выше 1 кВ при наличии на них соответствующих коммутационных аппаратов.

Классификация АПВ: трехфазное (ТАПВ) и однофазное (ОАПВ); по способу проверки синхронизма при АПВ — для линий с двусторонним питанием; по способу воздействия на привод выключателя — механические и электрические устройства АПВ; по кратности действия —АПВ однократного и многократного действия.

Основным требованиям к устройствам АПВ:

1. Включение АПВ

1.1 Должны находиться в состоянии постоянной готовности действию и срабатывать при всех случаях аварийного отключения выключателя, кроме случаев отключения выключателя защитой после включения его дежурным персоналом;

1.2. Не должны приходить в действие при отключениях выключателя дежурным персоналом. Это обеспечивается пуском устройств АПВ от несоответствия положений выключателя и его ключа управления, которое возникает всегда при любом автоматическом отключении выключателя.

1.3. Схемы АПВ должны допускать возможность автоматического вывода их из действия при срабатывании тех или иных защит.

2. Устройства АПВ должны иметь минимально возможное время срабатывания tАПВ1 для того, чтобы сократить продолжительность перерыва питания потребителей.

Для успешного действия АПВ необходимо, чтобы время срабатывания tАПВ1 было больше:

- времени tг.п, необходимого для восстановления готовности привода к работе на включение (для применяемых типов приводов с учетом условий их работы tг.п=0,1...0,3 с);

- времени tд.с, необходимого для деионизации среды в точке повреждения (для установок напряжением до 220 кВ /Д.сtк0,2 с);

-времени готовности выключателя t.в, необходимого для восстановления отключающей способности выключателя после отключения им тока к. з.

Для однократного АПВ время tг.в всегда меньше суммы времени tгп и времени включения выключателя tвв. Поэтому определяющим обычно является условие tАпв1>tг.п. При этом с учетом времени запаса tзап=0,4...0,5 с время срабатывания УАПВ для линий с односторонним питанием

В отдельных случаях для воздушных линии, когда велика вероятность их повреждения при падении деревьев и по другим аналогичным причинам, для эффективности АПВ его выдержку времени целесообразно принимать несколько повышенной — около нескольких секунд. В этом случае также уменьшается вероятность неселективного перегорания предохранителей при неуспешном АПВ, установленных на элементах систем электроснабжения, расположенных ближе к источнику питания, чем рассматриваемый выключатель с устройством АПВ. На рис.5.1. 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 точке K1 контакт КА1.1 токового реле размыкает цепь питания контактора KM1. Одновременно контакт токового реле КА1.2 замыкается подавая питание на обмотку реле времени КТ1 и запуская тем самым схему АПВ.

Реле КТ1 самоудерживается своим контактом КТ1.1. Через выдержку времени с помощью контакта КТ1.2 подается питание на обмотку реле КL1, которое своим контактом KL1.2 подает питание на реле KL2, а контактом KL1.1 - команду на включение контактора КМ1. Реле KL2 самоудерживается своим контактом KL2.2 и включенное состояние этого реле свидетельствует о факте срабатывания АПВ, что в конечном итоге обеспечивает однократность действия АПВ. Контакт KL2.1 размыкается, не допуская повторного срабатывания АПВ. Кнопкой SB2 можно осуществить сброс АПВ, вновь разрешив тем самым его работу.

При исчезновении напряжения питающей сети контактор КМ1 отключается. При восстановлении напряжения в сети контактор остается отключенным (самовозврата схемы не происходит).

В эксперименте рассмотренный алгоритм реализован на основе программируемого контроллера.

1.3. Порядок выполнения работы:

· Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания (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 (рис5.3).

· Задайте параметры блоков Т002 и Т004, 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 короткое замыкание, соединив точки К0 и К1 схемы. Контактор А2 должен отключиться, устранив короткое замыкание. Через выдержку времени контактор А2 должен вновь включится, моделируя работу АПВ. Если к этому моменту КЗ сохранилось, контактор немедленно отключится и повторных включений происходить не будет. Если КЗ самоустранилось, то контактор останется включенным. Для работы схемы АПВ при следующем КЗ необходимо вновь нажать кнопку «ПУСК» (несмотря на включенное состояние контактора).

· C индикаторов измерителя Р1 считайте значения тока короткого замыкания и времени его существования.

· По окончании эксперимента отключите выключатель «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
SF001	Аналоговый пороговый выключатель / его контакт
I1	Контакт кнопки «ПУСК»
I2	Контакт кнопки «СТОП»
Q1	Выход/контакт контактора
SF003	RS-триггер, переключающийся при возникновении КЗ
SF005	RS-триггер, переключающийся при срабатывании АПВ
Т002	Задержка включения – выдержка времени от момента КЗ до повторного включения
Т004	Задержка включения – выдержка времени от повторного включения до блокировки АПВ

Приложение 1

Схема электрическая соединений

Приложение 2

Описание лабораторной установки

Обозна-чение	Наименование	Код	Параметры
G1	Однофазный источник питания	218.2	~ 220 В / 10 А
А1	Однофазный трансформатор	372.1	80 ВА 220 / 198…242 В
А2, А3	Модель линии электропередачи	313.3	~ 220 В / 0,3 А
А4	Контактор		~ 380 В / 10 А
А5	Трансформатор тока	403.1	1,0/1,0 А/ Uраб = ~ 660 В/ Sн = 5 ВА
А7	Кнопочный пост управления	354.1	~ 500 В / 10 А / 3 кнопки
А8	Блок световой сигнализации	355.1	~ 220 В / 3 лампы
А9	Автоматический однополюсный выключатель		~ 230 В / 0,5 А
А10	Реле максимального тока		Номинальный ток ~ 6,3 А / Уставка реле ~ 1,0…2,0 А / Коммутируемое напряжение 250 В / Контакты 1з+1р.
А11	Реле времени		Напряжение питания ~100…380 В / Уставка реле 0,5…9,0 с / Коммутируемое напряжение 380 В / Контакты 1з+1р
А12	Промежуточное реле		Номинальное напряжение ~220 В / Ток контактов реле 5 А / Коммутируемое напряжение 250 В / Контакты 1з+4р
Р1	Измеритель тока и времени		0…5 А / 0,01…999 с

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Автоматическое включение резервного питания нагрузки

1.1. Цель работы: изучение принципиальной электрической схемы участка цепи, алгоритма работы защиты, электрической схемы соединений.

1.2. Основные понятия: Назначение АВР состоит в том, чтобы при авариях, когда по тем или иным причинам исчезает напряжение на одной системе (секции) сборных шин, опознать сложившуюся аварийную ситуацию и без вмешательства персонала автоматически восстановить электроснабжение потребителей от резервного источника питания.

Резервными источниками могут быть трансформаторы, линии, а также смежные секции сборных шин, получающие питание от других источников (трансформаторов, линий и т.д.). Резервные источники нормально могут быть отключены, могут находиться только под напряжением или нести нагрузку. В последнем случае источники питания могут резервировать друг друга.

На рис.2.1. представлена принципиальная электрическая схема:

Рис.2.1.Принципиальная электрическая схема

Алгоритм работы защиты показан на рис.2.2.

Рисунок 2.2. Алгоритм работы защиты

При нажатии на кнопку включения SB1 (рис.2.2) включается контактор КМ1 и загорается красная сигнальная лампы HLR1, получая питание через контакт КМ1.3. Контактор КМ1 самоудерживается, используя контакт КМ1.1. Одновременно с этим включается промежуточное реле KL1 (контактом КМ1.2) и самоудерживается с помощью контакта KL1.1. Контакт KL1.2 замыкается, разрешая включение контактора КМ2 в случае исчезновения напряжения.

При исчезновении напряжения на нагрузке реле минимального напряжения KV1 замыкает свой контакт KV1.1, подавая питание на обмотку контактора КМ2. Контактор КМ2 включается и самоудерживается контактом КМ2.1. Контактор КМ1 отключается вследствие размыкания контакта КМ2.1. Сигнальная лампа HLR1 гаснет, HLR2 – загорается. Напряжение на нагрузке восстанавливается.

При нажатии на кнопку SB2 включенный контактор (КМ1 или KM2) и промежуточное реле KL1 отключаются. Напряжение с нагрузки снимается.

В эксперименте рассмотренный алгоритм реализован на основе программируемого контроллера.

1.3.Порядок выполнения работы:

· Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

· Соедините блок А5 шнуром питания с однофазным источником G1.

· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.

· Регулировочные рукоятки модели линий электропередачи А1 и А2 переведите в крайние по часовой стрелке положения.

· Приведите в рабочее состояние персональный компьютер, запустите программу Logo!Soft Comfort V5 и введите логическую схему.

· Задайте параметры блока Т002, например, такие, как указано на блок-схеме.

· Включите источник G1. О наличии напряжений на его выходе должен сигнализировать светящийся светодиод. Включите выключатель «СЕТЬ» блока А5.

· Загрузите программу в контроллер и запустите ее на исполнение.

· Нажмите кнопку «Пуск» поста управления A7. При этом контактор А3 должен включиться.

· Нажмите кнопку «Стоп» поста управления А7. При этом контактор А3 должены отключиться.

· Вновь нажмите кнопку «Пуск» поста управления А7 и смоделируйте исчезновение напряжения, нажав верхнюю кнопку поста управления. Контактор А3 должен отключиться, контактор А2 – включится, восстановив подачу напряжения.

· По окончании эксперимента отключите выключатель «СЕТЬ» блока А5. Отключите однофазный источник питания G1.

Рис.2.3. Электрическая схема соединений
Перечень аппаратуры

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
А1, А2	Модель линии электропередачи	313.3	220 В / 0,3 А
А3, А4	Контактор		~660 В / 4 А ~380 В / 10 А
А5	Блок программируемого контроллера	384.1	Siemens Logo 230 RC
А6	Блок световой сигнализации	355.1	~220 В
А7	Кнопочный пост управления	354.1	~240 В / 10 А
А8	Однофазный трансформатор	372.1	80 ВА; 220 / 198..242 В

Логическая схема и ее описание

Блок логической схемы	Описание блока
I1	Контакт кнопки «ПУСК»
I2	Контакт кнопки «СТОП»
I3	Вход наличия напряжения
Q1, Q2	Выходы/контакты контакторов
SF001	RS-триггер
Т002	Задержка включения

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполнение лабораторных работ по дисциплине «Автоматика электроэнергетических систем» позволяет закрепление теоретического материала; приобретение навыков регулирования реле различных типов; различных схем автоматики, выполненные на основе как электромагнитных реле и программируемого контроллера.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Установка РЗАСЭСПК.001 РБЭ. Техническое описание и инструкция по эксплуатации «Релейная защита и автоматика на основе программируемого контроллера»,2012г.

2. Овчаренко Н.И. Автоматика электрических станций и электроэнергетических систем: Учебник для вузов / Под ред. А.Ф. Дьякова. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2007г.

3. Дьяков А.Ф., Овчаренко Н.И. Микропроцессорная автоматика и релейная защита электроэнергетических систем: Учебник для вузов / Под ред. А.Ф. Дьякова. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2008г.

4. Басс Э.И., Дорогунцев В.Г. Релейная защита электроэнергетических систем. /Под ред.чл.-корр. РАН, д.т.н., проф. А.Ф. Дьякова/.-М.: Из-во МЭИ, 2002.

5. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения./ В.А.Андреев.-М.: Высш.шк.,2007.-639с.

6. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий. Учебник для студентов высших учебных заведений/Б.И.Кудрин.-М.: Интермет Инжиниринг, 2005.-672с.

7. Шабад М.А. Выбор характеристик и уставок цифровых токовых защит серий SPACOM. Методические указания. – Санкт-Петербург: С-ПетЭГИ, 2002.

8. Червяков Д.М, Власова Е.П. Релейная защита. Методические указания. Часть 1.-Тюмень:ТюмГНГУ, 2009.

Воспользуйтесь поиском по сайту: