3.4 Лабораторная работа №2. Максимальная токовая защита с независимой выдержкой

1 Цель работы

Изучить принцип действия максимальной токовой защиты с независимой выдержкой времени, методы расчета уставок защиты, провести испытания защиты.

2 Общие сведения

Максимальная токовая защита с независимой выдержкой времени – одна из самых распространенных видов защит двигателей от междуфазных замыканий. Принцип действия защиты основан на сравнении величин токов защищаемого присоединения с током срабатывания защиты. Здесь токи первичной цепи преобразуются трансформаторами тока во вторичные токи, подающиеся в измерительные органы – пусковые реле. Если ток в любом из пусковых реле становится больше тока уставки, начинается отсчет выдержки времени. Отсчет продолжается при непрерывном подобном соотношении токов в течение заданного времени. После этого защита подает сигнал на отключение выключателя защищаемого присоединения. Уставки срабатывания защиты по току выбираются исходя из условий отстройки защиты от максимально возможных токов рабочего режима и обеспечения достаточной чувствительности защиты.

3 Подготовка к работе

3.1. Ознакомиться с принципом действия, схемами и методами расчета уставок максимальной токовой защиты с выдержкой времени.

3.2. Подготовить ответы на контрольные вопросы. 3.3. Оформить и предъявить предварительный отчет.

4 Порядок выполнения работы (однорелейная схема)

4.1 Собрать однорелейную схему испытания защиты, показанную на рисунке 31.

Схема представляет собой трехфазный источник питания, подающий напряжение на защищаемый электродвигатель. Имитация короткого замыкания создается с помощью изменения выходного напряжения лабораторных автотрансформаторов поворотными рукоятками из позиции 1 в позицию 2 (рисунок 32).

Схема защиты содержит пусковое реле тока КА1, включенное на ток вторичной обмотки измерительных трансформаторов ТА1 и ТА2, соединенных в «неполный треугольник», реле времени КТ1. В качестве источника оперативного постоянного тока используется блок питания с выведенными клемами «+» и «–», к которым подключаются контакт КА1.1 (реле тока КА1) и реле времени КТ1. Также параллельно подключается контакт КТ1.1 (реле времени КТ1) и светодиод, соответствующей отрабатываемой защиты (схема вторичной цепи рисунок 31).

Рисунок 31 – Однорелейная схема максимальной токовой защиты

При срабатывании реле тока КА1 контакт КА1.1замыкается, реле времени КТ1 получает питание и через заданное время замыкает контакт КТ1.1, светодиод панели сигнализации получает питание, сигнализируя о срабатывании защиты.

4.2 Рукоятки регулирования выходного напряжения лабораторных автотрансформаторов необходимо установить в положение 100В. Так как используется промышленное оборудование, где все вторичные цепи напряжения выполнены на 100В.

4.3 Рассчитать ток срабатывания реле.

Рассчитаем ток срабатывания отсечки по упрощенной формуле, принимая коэффициент трансформации равным 1, в связи с применением трансформатора тока (5/5).

,

где I_пуск – пусковой ток двигателя;

k_сх–коэффициент схемы;

k_н– коэффициент надежности.

Коэффициент надежности для реле РТ-40 равен 1,8.

Коэффициентом схемы называют отношение тока, протекающего через обмотку реле и тока, протекающего через трансформатор тока. Для однорелейной схемы коэффициент схемы принимают равным. Для двухрелейной, а также трехрелейной схем коэффициент схемы принимают равным 1.

Пусковой ток определяют по справочным или заводским данным.

Исходя из полученного тока срабатывания отсечки определяем уставку срабатывания пускового реле тока КА1, выбрав ближайшее большее значение из диапазона возможных уставок реле.

Рисунок 32 – Панель регулировки выходного напряжения на ЛАТРах

Уставку реле выбираем исходя из технических характеристик установленного на стенде реле РТ-40/10 (таблица 20).

Таблица 20 – Технические данные реле РТ-40/10

Исполнение реле	Пределы уставки на ток срабатывания реле, А		Номинальный ток, А		Потребляемая мощьность при токе минимальной уставки, VA
	соединение катушек		соединение катушек
	1 диапазон послед.	2 диапазон парал.	1 диапазон послед.	2 диапазон парал.
РТ-40/10	2,5-5,0	5,0-10,0	16	16	0,5

4.4 На лицевой панели реле тока КА1 установить выбранный ток срабатывания реле с помощью контактных перемычек, выбрав нужный диапазон и необходимую задержку времени. Диапазон уставок и схему подключения контактных перемычек можно выбрать исходя из таблицы на лицевой панели стенда, имеющей следующий вид (рисунок 33). Выставить на абсолютной шкале потенциометра реле времени КТ1 выдержку времени 3,5 с (рисунок 34).

Рисунок 33 – Схема подключения контактных перемычек

4.5 Включить питание стенда автоматическим выключателем. Повернуть по часовой стрелке рукоятки лабораторных автотрансформаторов при этом увеличивая напряжение на выходе для создания режима трехфазного короткого замыкания. Для снятия вольтамперных характеристик переключаем галетные переключатели СMAиCMVв те положения, фазы которых необходимо измерить.

По индикатору на панели сигнализации убедиться в срабатывании токовой отсечки именно по достижению заданной величины срабатывания защиты и несрабатывании при величине не достигшей заданную.

Рисунок 34 – Шкала потенциометра реле времени КТ1

Определить ток срабатывания реле (), ток возврата реле (), напряжение на обмотке при срабатывании реле (), коэффициент реле (), погрешность реле (), мощность срабатывания (). Внести данные в таблицу 21.

Таблица 21

Реле	, А	, А		, В	, В*А
КА1

;

.

Отключить питание стенда автоматическим выключателем.

После отключения рубильника подачи напряжения к стенду преподавателем разобрать схему.

5 Порядок выполнения работы (двухрелейная схема)

5.1 Собрать двухрелейную схему испытания защиты, показанную на рисунке 35.

Схема представляет собой трехфазный источник питания, подающий напряжение на защищаемый электродвигатель. Имитация короткого замыкания создается с помощью изменения выходного напряжения лабораторных автотрансформаторов поворотными рукоятками из позиции 1 в позицию 2 (рисунок 32).

Рисунок 35 – Двухрелейная схема максимальной токовой защиты

Схема защиты содержит пусковые реле тока КА1 и КА2, включенные на ток вторичной обмотки измерительных трансформаторов ТА1 и ТА2, соединенных в «неполную звезду» и реле времени КТ1. В качестве источника оперативного постоянного тока используется блок питания с выведенными клемами «+» и «–», к которым подключаются контакт КА1.1 (реле тока КА1), КА2.1 (реле тока КА2) и реле времени КТ1. Также параллельно подключается контакт КТ1.1 (реле времени КТ1) и светодиод, соответствующей отрабатываемой защиты (схема вторичной цепи рисунок 35).

При срабатывании реле тока КА1 (КА2) замыкается контакт КА1.1 (КА2.1), реле времени КТ1 получает питание и через заданное время замыкает контакт КТ1.1, светодиод панели сигнализации получает питание, сигнализируя о срабатывании защиты.

5.2 Рукоятки регулирования выходного напряжения лабораторных автотрансформаторов необходимо установить в положение 100В. Так как используется промышленное оборудование, где все вторичные цепи напряжения выполнены на 100В.

5.3 Рассчитать ток срабатывания реле.

Рассчитаем ток срабатывания отсечки по упрощенной формуле, принимая коэффициент трансформации равным 1, в связи с применением трансформатора тока (5/5).

,

где I_пуск – пусковой ток двигателя;

k_сх–коэффициент схемы;

k_н– коэффициент надежности.

Коэффициент надежности для реле РТ-40 равен 1,8.

Коэффициентом схемы называют отношение тока, протекающего через обмотку реле и тока, протекающего через трансформатор тока. Для однорелейной схемы коэффициент схемы принимают равным. Для двухрелейной, а также трехрелейной схем коэффициент схемы принимают равным 1.

Пусковой ток определяют по справочным или заводским данным.

Исходя из полученного тока срабатывания отсечки определяем уставки срабатывания пусковых реле тока КА1и КА2, выбрав ближайшее большее значение из диапазона возможных уставок реле.

Уставку реле выбираем исходя из технических характеристик установленного на стенде реле РТ-40/10 (таблица 20).

5.4 На лицевой панели установить ток срабатывания реле тока КА1 с помощью контактных перемычек, выбрав нужный диапазон и необходимую задержку времени. Диапазон уставок и схему подключения контактных перемычек можно выбрать исходя из таблицы на лицевой панели стенда, имеющей следующий вид (рисунок 33). Выставить на абсолютной шкале потенциометра реле времени КТ1 выдержку времени 3,5 с (рисунок 34).

5.5 Включить питание стенда автоматическим выключателем. Повернуть по часовой стрелке рукоятки лабораторных автотрансформаторов при этом увеличивая напряжение на выходе для создания режима трехфазного короткого замыкания. Для снятия вольтамперных характеристик переключаем галетные переключатели СMAиCMVв те положения, фазы которых необходимо измерить.

По индикатору на панели сигнализации убедиться в срабатывании токовой отсечки именно по достижению заданной величины срабатывания защиты и несрабатывании при величине не достигшей заданную.

Определить ток срабатывания реле (), ток возврата реле (), напряжение на обмотке при срабатывании реле (), коэффициент реле (), погрешность реле (), мощность срабатывания (). Внести данные в таблицу 22.

Таблица 22

Реле	, А	, А		, В	, В*А
КА1
КА2

;

.

Отключить питание стенда автоматическим выключателем.

После отключения рубильника подачи напряжения к стенду преподавателем разобрать схему.

6 Порядок выполнения работы (трехрелейная схема)

6.1 Собрать трехрелейную схему испытания защиты, показанную на рисунке 36.

Рисунок 36 – Трехрелейная схема максимальной токовой защиты

Схема представляет собой трехфазный источник питания, подающий напряжение на защищаемый электродвигатель. Имитация короткого замыкания создается с помощью изменения выходного напряжения лабораторных автотрансформаторов поворотными рукоятками из позиции 1 в позицию 2 (рисунок 32).

Схема защиты содержит пусковые реле тока КА1, КА2 и КА3, включенные на ток вторичной обмотки измерительных трансформаторов ТА1, ТА2 и ТА3, соединенных в «полный треугольник» и реле времени КТ1. В качестве источника оперативного постоянного тока используется блок питания с выведенными клемами «+» и «–», к которым подключаются контакт КА1.1 (реле тока КА1), КА2.1 (реле тока КА2), КА3.1 (реле тока КА3), и реле времени КТ1. Также параллельно подключается контакт КТ1.1 (реле времени КТ1) и светодиод, соответствующей отрабатываемой защиты (схема вторичной цепи рисунок 36).

При срабатывании реле тока КА1 (КА2, КА3) замыкается контакт КА1.1 (КА2.1, КА3.1), реле времени КТ1 получает питание и через заданное время замыкает контакт КТ1.1, светодиод панели сигнализации получает питание, сигнализируя о срабатывании защиты.

6.2 Рукоятки регулирования выходного напряжения лабораторных автотрансформаторов необходимо установить в положение 100В. Так как используется промышленное оборудование, где все вторичные цепи напряжения выполнены на 100В.

6.3 Рассчитать ток срабатывания реле.

Рассчитаем ток срабатывания отсечки по упрощенной формуле, принимая коэффициент трансформации равным1, в связи с применением трансформатора тока (5/5).

,

где I_пуск – пусковой ток двигателя;

k_сх–коэффициент схемы;

k_н– коэффициент надежности.

Коэффициент надежности для реле РТ-40 равен 1,8

Коэффициентом схемы называют отношение тока, протекающего через обмотку реле и тока, протекающего через трансформатор тока. Для однорелейной схемы коэффициент схемы принимают равным. Для двухрелейной, а также трехрелейной схем коэффициент схемы принимают равным 1.

Пусковой ток определяют по справочным или заводским данным.

Исходя из полученного тока срабатывания отсечки определяем уставки срабатывания пусковых реле тока КА1и КА2, выбрав ближайшее большее значение из диапазона возможных уставок реле.

Уставку реле выбираем исходя из технических характеристик установленного на стенде реле РТ-40/10 (таблица 20).

6.4 На лицевой панели установить ток срабатывания реле тока КА1 с помощью контактных перемычек, выбрав нужный диапазон и необходимую задержку времени. Диапазон уставок и схему подключения контактных перемычек можно выбрать исходя из таблицы на лицевой панели стенда, имеющей следующий вид (рисунок 33). Выставить на абсолютной шкале потенциометра реле времени КТ1 выдержку времени 3,5 с (рисунок 34).

6.5 Включить питание стенда автоматическим выключателем. Повернуть по часовой стрелке рукоятки лабораторных автотрансформаторов при этом увеличивая напряжение на выходе для создания режима трехфазного короткого замыкания. Для снятия вольтамперных характеристик переключаем галетные переключатели СMAиCMVв те положения, фазы которых необходимо измерить.

По индикатору на панели сигнализации убедиться в срабатывании токовой отсечки именно по достижению заданной величины срабатывания защиты и несрабатывании при величине не достигшей заданную.

Определить ток срабатывания реле (), ток возврата реле (), напряжение на обмотке при срабатывании реле (), коэффициент реле (), погрешность реле (), мощность срабатывания (). Внести данные в таблицу 23.

;

.

Таблица 23

Реле	, А	, А		, В	, В*А
КА1
КА2
КА3

Отключить питание стенда автоматическим выключателем.

После отключения рубильника подачи напряжения к стенду преподавателем разобрать схему.

6.6 Оформить отчет по лабораторной работе. Объяснить в нем полученные результаты и сделать соответствующие выводы.

7 Контрольные вопросы

7.1 Как выбирается уставка по току для максимальной токовой защиты (МТЗ) с независимой выдержкой времени?

7.2 Что такое коэффициент схемы, используемый при определении I_ср?

7.3 Назовите основной недостаток применения максимальной токовой защиты.

7.4 Как выставить уставку выдержки времени на реле КТ, используемом в исследуемой схеме защиты?

7.5 В каких случаях и зачем при определении тока срабатывания измерительного органа защиты используется коэффициент схемы?

7.6 Рассказать, как работает схема, изображенная на рисунке 31, 35 и 36

7.7 Как выставить уставку тока на реле КА?