Laboratorium Elektroenergetycznej Automatyki Zabezpieczeniowej Instrukcja laboratoryjna LABORATORIUM ELEKTROENERGETYCZNEJ AUTOMATYKI ZABEZPIECZENIOWEJ

Transkrypt

1 nstrukcja laboratoryjna LABORATORUM ELEKTROENERGETYCZNEJ AUTOMATYK ZABEZPECZENOWEJ BADANE PRZEKŁADNKA PRĄDOWEGO TYPU ASK10 1. Cel ćwiczenia Poznanie budowy, zasady działania, danych znamionowych przekładnika Poznanie metod określania podstawowych cech eksploatacyjnych przekładnika. Opis przekładników Przekładniki prądowe typu ASK10 przeznaczone są do zasilania obwodów prądowych przekaźników i mierników w układach zabezpieczających i pomiarowych urządzeń elektroenergetycznych o napięciu znamionowym 10 kv i częstotliwości 50 Hz. Przystosowane są do pracy w urządzeniach wnętrzowych, wnętrzowych w warunkach klimatu umiarkowanego, w temperaturze otoczenia od 68 K ( - 5 C ) do 313 K (+40 C) o wilgotności względnej do 70%. Budowa Do zasadniczych elementów konstrukcyjnych przekładnika naleŝą: uzwojenie pierwotne, rdzeń z uzwojeniem wtórnym i obudowa. Wielozwojowe uzwojenie pierwotne zalane jest Ŝywicą epoksydową, która stanowi izolację główną. Przekładniki są wykonywane z uzwojeniem pierwotnym przełączalnym lub nieprzełączalnym i mogą być wykonywane jako jedno- lub dwurdzeniowe. Uzwojenie wtórne jest nawinięte na izolacyjnym korpusie i znajduje się wewnątrz uzwojenia pierwotnego. Końce uzwojeń wtórnych są przyłączone do zacisków znajdujących się w skrzynce zaciskowej umieszczonej na obudowie przekaźnika, wyposaŝonej w dławiki uszczelniające. Obudowa przekładnika wykonana jest z aluminium. Dane techniczne przekładników Typ ASK10 Przekładnia 1n / n 50/5/5 A Znamionowy krótkotrwały prąd cieplny th 7,5 ka Moce znamionowe uzwojeń 1k-1l k-l 15 VA 30 VA Klasa dokładności 0,5 10 P 10 Napięcie znamionowe izolacji 10 kv NajwyŜsze napięcie robocze 1 kv Napięcie probiercze 8/75 kv Klasa izolacji B - 1 -

2 nstrukcja laboratoryjna Schemat zastępczy przekładnika prądowego Przekładniki prądowe będące dwoma magnetycznie sprzęŝonymi uzwojeniami odwzorowuje się najczęściej przy uŝyciu schematu zastępczego przeliczonego na jedną liczbę zwojów (rys.1). ndukcyjność Lµ jest związana ze strumieniem sprzęŝonym z obydwoma uzwojeniami, a więc prawie całkowicie zamykającym się przez rdzeń ferromagnetyczny, natomiast R FE reprezentuje całkowite straty w rdzeniu. Na skutek nieliniowej charakterystyki magnesowania ferromagnetyku rdzenia wielkości Lµ i R FE są nieliniowe. Rezystancje R 1 i R są rezystancjami, a L 1 i L reaktancjami rozproszenia uzwojeń pierwotnego i wtórnego. Wielkości sprowadzone: L ' W, ' W = L R = R W1 W1 W elektroenergetyce przekładniki prądowe nie mają dostrzegalnego wpływu na wartość prądów pierwotnych, napięcia na ich zaciskach pierwotnych są, bowiem pomijalnie małe w porównaniu z napięciami systemu. Dzięki temu moŝna stronę pierwotną traktować jako źródło prądu, co pozwala pominąć w rozwaŝeniach elementy R 1 + L 1. Stosując linearyzację elementów Lµ, R FE przy analizie przebiegów ustalonych moŝna korzystać z rachunku symbolicznego, zastępując wszystkie indukcyjności odpowiadającymi im reaktancjami. Linearyzowany schemat zastępczy przekładnika prądowego przedstawia rys., a odpowiadający mu wykres wektorowy rys.3. Na wykresie tym kąty φ obc, φ w, φµ są odpowiednio argumentami impedancji Z obc, Z w /Z w =Z +Z obc oraz Zµ. Poprawność transformacji jest określana ilościowo za pomocą błędów: Błąd prądowy,wyraŝony w % * ϑn 1 σ p = *100% 1 Błąd kątowy σ i, wyraŝony w %, równy względnej wartości wektorowej róŝnicy między prądem wtórnym przeliczonym na stronę pierwotną, a prądem pierwotnym σ w = * ϑ n 1 1 *100% 4. Badania przekładnika prądowego 4.1. Pomiar charakterystyki magnesowania. Charakterystykę magnesowania zdejmuje się dla określenia liczby przetęŝeniowej, stwierdzenia czy w uzwojeniu wtórnym nie ma zwarć zwojowych, oraz stwierdzenie przydatności przekładnika do pracy w układzie zabezpieczenia róŝnicowego. Charakterystykę mierzymy w układzie przedstawionym na rys. 4. Pomiary napięcia przeprowadzamy przy uŝyciu woltomierza cyfrowego. Prąd z uwagi na jego odkształcony przebieg powinien być mierzony przyrządem mierzącym rzeczywistą wartość skuteczną tzw. True RMS - -

3 nstrukcja laboratoryjna W czasie pomiarów obwód pierwotny jest otwarty. Przy wykonywaniu pomiarów naleŝy zachować ich ciągłość celem uniknięcia błędów związanych z przemagnesowaniem rdzenia przekładnika. Pomiary charakterystyki magnesowania naleŝy wykonać dla obu uzwojeń przekładnika /pomiarowego i zabezpieczeniowego/ zabezpieczeniowego zakresie prądów 0-1,8 n. 4.. Określenie znamionowej prądowej liczby przetęŝeniowej. W celu określenia wartości prądowej liczby przetęŝeniowej oblicza się impedancję Z W obwodu wtórnego przekładnika: Z W = ( R + X + Robc ) R =0,15 Ω - rezystancja uzwojenia wtórnego R obc, X obc -parametry obciąŝenia określone na podstawie danych znamionowych przekładnika przy cosφ= 0.8 Następnie wyznacza się charakterystykę impedancji magnesowania przekładnika obc U o Z m = o na podstawie pomiarów w p. 4.1., Z wykreślonej charakterystyki Z m = f ( o ) wyznacza się wartość prądu on odpowiadającą impedancji magnesowania równej Z m =7. Z w, a następnie oblicza się liczbę przetęŝeniową wg wzoru: n = 8* on n Graficzny sposób wyznaczania prądu on pokazano na rys Pomiar błędu całkowitego przekładnika prądowego metodą bezpośrednią. Układ do pomiaru błędu całkowitego przekładnika przedstawiono na rys. 5. Przekładnik wzorcowy PW i przekładnik badany PB powinny mieć taką samą przekładnię. Błąd całkowity przekładnika PW powinien być pomijalnie mały. Do przekładnika badanego PB przyłączone jest obciąŝenie znamionowe Z obc. Przy braku odpowiedniego obciąŝenia R,L naleŝy przekładnik obciąŝyć rezystancją o wartości R obc = (Z obc ). Wartość skuteczna prądu w amperomierzu A, odniesiona do wartości skutecznej prądu w amperomierzu A 1, jest błędem całkowitym przekładnika PB. Błąd ten wyraŝamy w procentach. Pomiar wykonujemy w zakresie 0- n. Sprawozdanie z ćwiczenia 5.1. W sprawozdaniu naleŝy podać schematy układów pomiarowych stosowane w ćwiczeniu oraz dane znamionowe badanego przekładnika

4 nstrukcja laboratoryjna Podać wnioski z pomiarów dla p Wykreślić charakterystyki U 0 = f( 0 ), Z m = f( 0 ), oddzielnie dla obu uzwojeń. Wyznaczyć liczby przetęŝeniowe obu uzwojeń. Wyniki pomiarów zestawić w tabelach ( p. 4.1, 4.) Podać w tabelach wyniki pomiarów, (p. 4.3) i wyznaczyć wartości błędu całkowitego dla obu uzwojeń przekładnika Podać wnioski odnośnie klasy dokładności i liczny przetęŝeniowej dla przekładnika zabezpieczeniowego i pomiarowego. Rys.1 Ogólny schemat zastępczy przekładnika prądowego 1 ' L 1 ' R 1 ' L R i im Um b c jxm R Fe U obc Z obc Rys. Linearyzowany schemat zastępczy przekładnika prądowego - 4 -

5 nstrukcja laboratoryjna U obc - R -j X Umi Fi m fiobc b c m fiw beta mi Rys.3 Wykres wektorowy przekładnika prądowego AT A K 0 V ~ V L Rys.4 Schemat układu do pomiaru charakterystyki magnesowania przekładnika - 5 -

6 nstrukcja laboratoryjna PW PB R k l k l SL-5 A 1 A R obc 0 Rys.5 Schemat układu do pomiaru błędu całkowitego przekładnika Rys.6 Graficzny sposób wyznaczania prądu on - 6 -