1. Podstawy teoretyczne

Ćw. 2. BADANIE PRZEKAŹNIKÓW RÓŻNICOWYCH 1. Podstawy teoretyczne Zabezpieczenie różnicowe działa na zasadzie porównania prądów na początku i na końcu zabezpieczanego obiektu, którym może być linia energetyczna, generator, transformator, blok generator-transformator, silnik lub szyny zbiorcze. Różnica tych prądów zależy bowiem od stanu chronionego obiektu. Zabezpieczenie różnicowe wykrywa zwarcia wielkoprądowe wewnątrz zabezpieczanej strefy, która obejmuje zabezpieczany obiekt oraz doprowadzenia od niego do przekładników prądowych. Znane są dwa rodzaje zabezpieczeń różnicowych: wzdłużne i poprzeczne, przy czym te ostatnie są stosowane stosunkowo rzadko i nie będą dalej omawiane. Zasadę działania zabezpieczenia różnicowego wzdłużnego przedstawiono na rys. 1. Rys. 1. Zasada działania zabezpieczenia różnicowego wzdłużnego: a- rozpływ prądów w stanie normalnej pracy i przy zakłóceniach oraz b- przy zakłóceniach wewnętrznych; 1- obiekt zabezpieczany, 2- przekładniki prądowe, 3- przekaźnik nadprądowy. Przekaźnik nadprądowy RI, zainstalowany w gałęzi różnicowej, reaguje na prąd różnicowy I R określony zależnością: (1) W stanie normalnej pracy i podczas zakłóceń zewnętrznych (rys. 1a) zabezpieczenie różnicowe nie powinno działać, musi więc być spełniony warunek I R =0, czyli: (2) 1

Prądy pierwotne zabezpieczanego obiektu w stanie normalnej pracy charakteryzuje współzależność liniowa I b = o I a, gdzie o - przekładnia prądowa zabezpieczanego obiektu. Warunek niezadziałania zabezpieczenia w stanie normalnej pracy obiektu i przy zakłóceniach zewnętrznych będzie więc spełniony, gdy: ib / ia = o (3) Najczęściej o = 1 (linie, generatory, silniki) i wtedy na obu końcach obiektu zabezpieczonego stosuje się przekładniki prądowe o takiej samej przekładni, natomiast w przypadku transformatorów o 1,wtedy stosuje się przekładniki o przekładniach tak dobranych, aby była spełniona zależność (3). Ponadto w tym przypadku występuje zwykle konieczność wyrównania przesunięcia fazowego prądów wtórnych, co dokonuje się przez odpowiedni dobór grupy połączeń przekładników prądowych. Podczas zakłóceń zwarciowych w strefie działania zabezpieczenia ( w obszarze między przekładnikami prądowymi) pojawia się w gałęzi poprzecznej układu prąd różnicowy I R 0, powodujący działanie członu pomiarowego zabezpieczenia (rys.1b). W zależności od tego, czy obiekt zabezpieczany jest generatorem, czy odbiornikiem i czy współpracuje z systemem, czy też nie, mogą występować oba prądy I a oraz I b lub tylko jeden z nich. Przez gałąź różnicową zawsze przepływa prąd I R proporcjonalny do całkowitego prądu zwarcia. Przy zakłóceniach zewnętrznych prąd I R byłby równy zeru tylko w przypadku idealnych przekładnikach prądowych, jednak w przypadku rzeczywistych przekładników w gałęzi poprzecznej zabezpieczenia płynie w tych warunkach pewien prąd, zwany prądem uchybowym. Wartość prądu uchybowego zależy od następujących czynników: a) stopnia nieidentyczności charakterystyk magnesowania przekładników prądowych, b) niesymetrii i wartości impedancji obwodów wzdłużnych zabezpieczenia po obu stronach członu pomiarowego (3), który powinien być zainstalowany w środku elektrycznym układu, c) zmian ruchowych przekładni zabezpieczonego obiektu (transformatora). Przy zwarciach zewnętrznych wartość prądu uchybowego rośnie wraz ze wzrostem prądu zwarciowego. Wzrost ten jest szczególnie gwałtowny podczas nasycania się przekładników i dlatego należy stosować przekładniki o dużym współczynniku granicznej dokładności. Aby zapobiec zbędnemu działaniu zabezpieczenia przy zwarciach zewnętrznych, prąd rozruchowy przekaźnika należy nastawić na wartość większą od maksymalnej wartości prądu uchybowego. Zwiększenie wartości prądu rozruchowego prowadzi do zmniejszenia czułości 2

zabezpieczenia. Z tego powodu zabezpieczenia różnicowe z przekaźnikiem nadprądowym w gałęzi pomiarowej wyszły obecnie niemal całkowicie z użycia. Czułość zabezpieczenia różnicowego można znacznie zwiększyć dzięki zastosowaniu przekaźnika różnicowego stabilizowanego. Jest to taki przekaźnik, w którym wartość prądu rozruchowego zależy od wartości prądu zwarcia. Starsze elektromechaniczne rozwiązania przekaźników, obecnie rzadko spotykane w eksploatacji, działały na zasadzie elektromagnetycznej. W najprostszym takim przekaźniku w każdej fazie są dwa elektromagnesy. Jeden z nich zasilany jest prądem różnicowym I R płynącym w gałęzi poprzecznej zabezpieczenia i wytwarza moment roboczy, zależny od wartości tego prądu, a drugi- zasilany prądem płynącym w obwodzie wzdłużnym zabezpieczenia, który zależy od prądu zwarcia, wytwarza moment hamujący, przeciwdziałający momentowi roboczemu. Przekaźnik taki zadziała, jeśli moment roboczy będzie większy od sumy momentu hamującego i momentu wytwarzanego przez sprężynę zwrotną, utrzymując w normalnych warunkach zestyki przekaźnika w stanie otwarcia. Z tego wynika, że im mniejsza będzie wartość prądu zwarcia tym mniejszy będzie moment hamujący, a tym samym mniejsza wartość prądu rozruchowego, co oznacza, że większa będzie czułość przekaźnika. Właściwości przekaźnika różnicowego stabilizowanego określa charakterystyka, przedstawiającą zależność prądu rozruchowego I R od prądu hamującego I h (prądu w gałęzi wzdłużnej zabezpieczenia, który jest proporcjonalny do prądu zwarcia). Przykładową charakterystykę rozruchową elektromechanicznego przekaźnika różnicowego pokazano na rys. 2. Rys. 2. Charakterystyka rozruchowa elekromagnetycznego przekaźnika różnicowego stabilizowanego (1) i asymptota tej charakterystyki (2). 3

Przyjmując, że moment roboczy M R jest proporcjonalny do kwadratu prądu różnicowego I R, a moment hamujący do kwadratu prądu hamującego I h, ławo można wykazać, że charakterystykę rozruchową (1 rys. 2) takiego przekaźnika opisuje zależność: (4) gdzie: k R, k h stałe współczynniki konstrukcyjne elektromagnesów zależne m.in. od liczby zwojów, M s moment sprężyny zwrotnej, k= tg(α) - współczynnik stabilizacji, zwany często współczynnikiem hamowania równy tangensowi kąta nachylenia prostej stanowiącej asymptotę charakterystyki rozruchowej przekaźnika Przy I h =0, zależność (4) przyjmuje postać: (5) Wyrażenie (5) określa progowy prąd rozruchowy (nastawialny w przekaźniku), zależny od momentu sprężyny zwrotnej (naciągu sprężyny). Podczas zwarć zewnętrznych w przekaźniku różnicowym stabilizowanym występuje moment hamujący wytwarzany przez całkowity prąd obiektu, który jest dużo większy od momentu roboczego wywoływanego prądem uchybowym. Podczas zwarcia wewnętrznego natomiast moment hamujący, wytwarzany przez część prądu zwarciowego, jest mniejszy, a duży jest moment roboczy, który wytwarzany jest przez całkowity prąd zwarcia. Obecnie nie produkuje się przekaźników różnicowych elektromagnetycznych, ale spotyka się je jeszcze w eksploatacji. Są one wypierane przez przekaźniki półprzewodnikowe i coraz powszechniej przez przekaźniki cyfrowe. Niektóre nowoczesne przekaźniki różnicowe, zwłaszcza dla transformatorów, posiadają w gałęzi różnicowej filtry przeznaczone do wyodrębniania z prądu różnicowego wyższych harmonicznych. Sygnały te służą do dodatkowej stabilizacji zabezpieczeń różnicowych, np. podczas załączania transformatora do pracy jałowej. Transformatory energetyczne, jako obiekty zabezpieczane, charakteryzują dwie istotne właściwości: 4

a) posiadają zmienną przekładnię prądową ( przełącznik zaczepów) oraz przekładniki prądowe o znormalizowanych przekładniach, z reguły niedopasowanych do znormalizowanej przekładni transformatora (nie jest ściśle spełniony war.(3)), b) przy załączeniu transformatora pod napięcie występuje udarowy prąd magnesujący. Pierwsza właściwość powoduje, że podczas zwarć zewnętrznych w gałęzi różnicowej zabezpieczenia pojawiają się prądy uchybowe o wartościach znacznie większych niż w zabezpieczeniach różnicowych generatorów, czy silników. Stąd też zabezpieczenia różnicowe transformatorów muszą mieć współczynnik stabilizacji wyższy (0.2 do 0.6) niż zabezpieczenia generatorów (0.1 do 0.4). Ponadto przy dość dużych różnicach ilorazu przekładni przekładników prądowych i przekładni zabezpieczenia transformatora, do ich obwodów wtórnych należy włączyć przekładniki prądowe wyrównawcze. Podczas włączania transformatora pod napięcie, w strumieniu magnetycznym pojawia się składowa nieokresowa. Jej wartość jest największa wówczas, gdy transformator zostaje włączony w chwili przechodzenia napięcia zasilającego przez wartość zerową. Teoretycznie składowa ta osiąga średnią wartość, równą amplitudzie składowej okresowej. Chwilowa wartość strumienia magnetycznego osiąga więc wartość dwukrotnie większą od amplitudy składowej okresowej, a nawet większą wskutek magnetyzmu szczątkowego. Rys. 3. Zależność strumienia magnetycznego od prądu magnesującego. Z wykresu zależności strumienia magnetycznego od prądu magnesującego (rys.3) wynika, że dwukrotnemu wzrostowi strumienia magnetycznego musi towarzyszyć bardzo duży wzrost prądu magnesującego, nazywany udarem prądu magnesującego. Występuje w nim składowa nieokresowa oraz znaczny udział wyższych harmonicznych. Podczas 5

załączania trójfazowego transformatora w stanie jałowym udary prądu magnesującego występują (wskutek sprzężeń elektromagnetycznych) we wszystkich fazach. Składowa nieokresowa występuje wyraźnie w jednej lub dwóch fazach, natomiast we wszystkich fazach występuje udar składowej okresowej. Na rys. 4 pokazano przykładowe oscylogramy prądu magnesującego pojawiającego się przy załączaniu transformatora na bieg jałowy. Rys. 4. Oscylogramy prądu magnesującego w fazach A, B i C przy załączaniu transformatora na bieg jałowy Maksymalna wartość udarowego prądu magnesującego dochodzi do ok. dziesięciokrotnej wartości prądu znamionowego transformatora i zależy od jego mocy, własności magnetycznych blach transformatorowych oraz od odległości uzwojenia magnesującego od rdzenia. Wyższe wartości tego prądu występują w transformatorach z blachami walcowanymi na zimno oraz w uzwojeniach dolnego napięcia (bliżej rdzenia). Udarowy prąd magnesujący transformatora odznacza się dużą zawartością wyższych harmonicznych. Zawiera 40-60% składowej nieokresowej, 30-70% drugiej harmonicznej oraz 10-30% trzeciej harmonicznej. Prąd udarowy dość szybko zanika i po upływie 1 s jego wartość nie przekracza zwykle 0.25-0.4% prądu znamionowego transformatora, a całkowity zanik prądu nieustalonego następuje praktycznie po czasie 5-10 s. Rozpływ prądów w obwodach wtórnych zabezpieczenia różnicowego podczas załączania transformatora jest taki sam, jak podczas zwarcia wewnętrznego zasilanego jednostronnie i biorąc pod uwagę to, że amplituda udarowego prądu magnesującego w początkowej fazie jest porównywalna z amplitudą prądu zwarciowego- może dochodzić do zbędnego działania tego zabezpieczenia. 6

W celu odróżnienia prądu magnesującego od prądu zwarcia wewnętrznego wykorzystuje się obecnie w przekaźnikach różnicowych dla transformatorów filtry drugiej harmonicznej prądu i niektórych innych harmonicznych (np. piątej). W przypadku występowania udarowego prądu magnesującego sygnał wyjściowy filtru jest znacznie większy niż podczas zwarcia. Sygnał ten wykorzystywany jest do zwiększenia wartości współczynnika stabilizacji przekaźnika. Zabezpieczenie różnicowe, mimo tej stabilizacji może zbędnie zadziałać, np. podczas rozruchu generatora współpracującego z zabezpieczanym transformatorem, czy też pracy transformatora przy podwyższonym napięciu. Jak stwierdzono, w prądzie różnicowym występuje wówczas znaczna zawartość piątej harmonicznej, którą wykorzystuje się dodatkowo w niektórych rozwiązaniach (np. przekaźniki krajowe RRTT-6, RRTT-7) do skuteczniejszej stabilizacji zabezpieczenia różnicowego. W rozwiązaniach elektromechanicznych do blokady działania przekaźników różnicowych podczas załączania transformatora wykorzystano zjawisko rezonansu mechanicznego (np. przekaźniki TG), czy też wprowadzono opóźnienia czasowe (np. RQS-2+RQS-3). Nowoczesne zabezpieczenia różnicowe oparte są na zaawansowanej technologii cyfrowej składające się z szeregu układów sterowania, które są bardziej dokładne i czułe. Dodatkowe funkcje umożliwiają łatwą komunikacje z urządzeniem, rejestrację zakłóceń i ich odczyt, dzięki którym łatwiej jest stwierdzić rodzaj i miejsce awarii. Współczesne urządzenia są wyposażone między innymi w dyskryminator nasycenia. Funkcja ta generuje stabilizujący sygnał blokujący jeżeli prąd różnicowy wystąpi w konsekwencji nasycenia transformatora przy zewnętrznym zwarciu (w przeciwieństwie do zwarcia wewnętrznego). Unika się w ten sposób przewymiarowania niezbędnego dla uniknięcia wyłączenia dla silnych zwarć zewnętrznych. Po przejściu przez zero prądu magnesowania, układ dyskryminatora nasycenia kontroluje wystąpienie prądu magnesowania. Dla zwarć w obrębie strefy chronionej, prąd różnicowy pojawia się równocześnie z prądem hamowania. Dla zwarć poza strefą chronioną, z dużymi prądami powodującymi nasycenie się przekładników prądowych, prąd różnicowy pojawia się dopiero przy rozpoczęciu nasycania (np.: MiCOM P631). 7

2. Badanie przekaźników różnicowych elektromechanicznych Należy wykonać podstawowe badania przekaźnika elektromechanicznego, wskazanego przez prowadzącego laboratorium. Zakres ćwiczenia obejmuje: 1) Sprawdzenie skali prądowej przekaźników, 2) Wyznaczenie charakterystyk rozruchowych I r =f(i h ), 2.1. Opis stanowiska laboratoryjnego Badania przekaźników różnicowych wykonuje się na stanowisku, którego widok ogólny przedstawiono na rys. 5. Stanowisko to wyposażone jest w dwa niezależne tory zasilania prądem sinusoidalnym zmiennym o regulowanej wartości prądów za pomocą autotransformatorów AT1 i AT2. W obwodzie każdego z torów zainstalowany jest wielozakresowy przekładnik prądowy zasilający amperomierz. Wyboru zakresu amperomierzy dokonuje się w każdym torze niezależnie - za pomocą przekładników PIV i PV. Zaciski wyjściowe tych torów wyprowadzone zostały w górnej części stołu i oznaczone symbolami I r oraz I h. Ponadto stanowisko wyposażono w specjalny układ do wymuszania sygnału prądowego o zadawanej zawartości drugiej harmonicznej (za pomocą suwaka Yo zmienia się relacje pomiędzy amplitudami składowej stałej i składowej okresowej sygnału wprowadzanego na wejście badanego przekaźnika). Układ ten jest wykorzystywany do sprawdzania skuteczności działania członu blokującego działanie przekaźnika podczas załączania transformatora. Obecnie do tych celów wykorzystywane są specjalne, mikroprocesorowe testery zabezpieczeń. Podstawowe dane techniczne stanowiska: Znamionowa obciążalność obwodów I r oraz I h : 20A, Prąd znamionowy badanych przekaźników : 5A lub 1A, Maksymalny pobór prądu stałego : 13A, Maksymalny pobór prądu zmiennego : 40A, Stanowisko umożliwia przeprowadzenie następujących badań: 1) Sprawdzenie skali prądowej przekaźników, 2) Wyznaczenie charakterystyk rozruchowych I r =f(i h ), 3) Sprawdzenie skuteczności odstrojenia przekaźników od udarowych prądów magnesowania. 8

Na wieszakach stanowiska zamontowane zostały następujące typy przekaźników różnicowych: - elektromechaniczne: RQS-2 firmy AEG, TG-3 firmy Brown Boveri, - uniwersalne zabezpieczenie różnicowe MiCOM P631 firmy AREVA. Rys. 5. Widok ogólny stanowiska do badania przekaźników różnicowych 2.2. Opisy wybranych przekaźników różnicowych 2.2.1. Przekaźnik typu RQS-2 (firma AEG) Przeznaczony jest do zabezpieczenia generatorów (warunkowo transformatorów). Jest przekaźnikiem stabilizowanym jednostronnie, człon roboczy, jak i hamujący są wykonane jako trójfazowe. Części ruchome obwodów magnetycznych obydwu członów są umieszczone na wspólnej osi. Na ten układ ruchomy, w stanie bezprądowej, działa moment sprężyny roboczą i hamującą część układu ruchomego są skierowane przeciwnie, poszczególne ramiona tego układu (odchylone o pewien kąt względem osi biegunów) są bowiem wciągane pod bieguny magnetyczne cewek. Obrót układu do położenia odpowiadającego zadziałaniu przekaźnika nastąpi wtedy, kiedy moment wytwarzany przez cewki robocze będzie większy 9

od sumy momentów przeciwstawnych, tj. momentu wytwarzanego przez cewki hamujące oraz momentu mechanicznego, pochodzącego od siły naciągu sprężyny i siły tarcia. Podczas obrotu osi następuje zamknięcie zestyku i podanie napięcia na przekaźnik pomocniczy. Prąd rozruchowy przekaźnika jest regulowany przez zmianę naciągu sprężyny zwracającej. Współczynnik stabilizacji jest stały i równy k=0.45. Układ połączeń wewnętrznych przekaźnika RQS-2 jest pokazany na rys. 7. Dane techniczne przekaźnika RQS-2 Prąd znamionowy I n =5A, Zakres prądu rozruchowego I ro =1.5 do 3 A, Współczynnik stabilizacji k h =0.45, Pobór mocy - cewka robocza: 4VA, - cewka hamująca: 2.5 VA. Rys. 6. Układ połączeń wewnętrznych przekaźnika RQS-2 2.2.2. Przekaźnik typu TG-3 (firma BBC) Przeznaczony jest do ochrony transformatorów. Jest przekaźnikiem stabilizowanym dwustronnie, mającym również blokadę od udarowych prądów magnesujących, wykorzystując zjawisko rezonansu mechanicznego. Zbudowany jest z trzech identycznych zespołów dla każdej z faz. W każdym zespole znajduje się człon mierzący oraz człon 10

zwłoczny. Schemat ideowy przekaźnika TG-3 pokazana na rys. 8a), zaś schemat połączeń wewnętrznych tego przekaźnika na rys. 8.b). Rys. 7. Schemat ideowy przekaźnika TG-3(a)): SW- zestyk wibracyjny, R, C- elementy zapobiegające iskrzeniu zestyku SW oraz połączeń wewnętrznych(b)). Układ ruchomy członu mierzącego składa się z dwuch jednakowych kotwic osadzonych na wspólnej osi przechodzącej przez ich środki ciężkości i ze sprężyny zwracającej oraz zestyku wibracyjnego. Jedna z kotwic znajduje się w polu magnetycznym wytworzonym przez prąd płynący w cewce hamującej, która ma wprowadzone odczepy, umożliwiająca skokową zmianę współczynnika stabilizacji przekaźnika. Prąd rozruchowy przekaźnika jest nastawialny za pomocą zmiany naciągu sprężyny zwracającej. Warunek zadziałania przekaźnika jest analogiczny, jak w przypadku przekaźnika RQS-2. W przekaźniku TG-3 elementy układu ruchomego są tak zaprojektowane, aby wpadł on w rezonans mechaniczny przy zmiennym momencie napędowym o częstotliwości 50 Hz. Podczas zwarcia wewnętrznego, dwukierunkowość prądu zwarciowego powoduje, że w przekaźniku pojawia się moment mechaniczny pulsujący o częstotliwości 100 Hz (proporcjonalny do i 2 ). Powoduje on obrót kotwicy oraz zamknięcie zestyku. Podczas załączania transformatora pod napięcie pojawiająca się składowa nieokresowa powoduje, że na układ ruchomy przekaźnika działa moment pulsujący o częstotliwości 50 Hz. Pod wpływem tego momentu układ ruchomy wpada w drgania rezonansowe, podczas których zestyk wielokrotnie kolejno zamyka się i otwiera. Odpowiednio duża stała czasowa obwodu 11

wzbudzającego człon zwłoczny, niepozwalająca na to, aby prąd w tym obwodzie zbyt szybko wzrósł oraz opóźnienie czasowe nastawione w tym członie, zapobiegają zadziałaniu członu zwłocznego, a tym samym zbędnemu zadziałaniu zabezpieczenia pod wpływem udarów prądu magnesującego. Dane techniczne przekaźnika TG-3 Prąd znamionowy I n =5A Zakres prądu rozruchowego I ro =(0.2-0.4)I n, Współczynnik stabilizacji k h =0.1-0.5, Opóźnienie czasowe członu zwłocznego 0.05-0.3 s. 2.2.3. Przekaźnik typu MiCOM P631 firmy AREVA Przewidziany jest dla szybkiego i selektywnego zabezpieczenia zwarciowego dla transformatorów, silników, generatorów i innych urządzeń z dwoma uzwojeniami. Zabezpieczenie różnicowe MiCOM P631 ma budowę modułową. Moduły są umieszczone w aluminiowej obudowie i elektrycznie połączone poprzez analogową i cyfrową magistralę płytki obwodów drukowanych. Przekaźnik posiada następujące funkcje: trójsystemowe zabezpieczenie różnicowe dla ochrony obiektów o dwóch uzwojeniach, dopasowanie amplitudowe i wektorowe, filtracja składowej zerowej prądu, oddzielna dla każdego uzwojenia, z możliwością odstawienia, trójelementowa charakterystyka wyłączania, blokada od prądu magnesowania na bazie drugiej harmonicznej, działająca na jeden lub wszystkie systemy pomiarowe, z możliwością odstawienia, blokada od zjawisk przewzbudzenia bazująca na piątej harmonicznej, z możliwością odstawienia, stabilizacja przejściowa z dyskryminatorem nasycenia, zabezpieczenie nadprądowe o charakterystyce prądowo-niezależnej trójstopniowe, selektywne fazowo, z oddzielnymi systemami pomiarowymi dla prądów fazowych i prądu składowej zerowej i przeciwnej, zabezpieczenie nadprądowe o charakterystyce prądowo-zależnej, selektywne fazowo, z oddzielnymi systemami pomiarowymi dla prądów fazowych i prądu składowej zerowej i przeciwnej, 12

zabezpieczenie przeciążeniowe, cieplne z możliwością wybory modelu cieplnego względnego lub absolutnego, kontrola wartości granicznej, programowalna logika. Rys. 8. Schemat połączeń MiCOM P631- wewnętrzny schemat połączeń modułu zestyków Przed włączeniem zasilania należy sprawdzić: a) Czy urządzenie jest podłączone z uziemieniem ochronnym w przewidzianym do tego celu miejscu? b) Czy napięcie znamionowe baterii jest zgodne ze znamionowym napięciem pomocniczym urządzenia? c) Czy prawidłowe jest podłączenie, uziemienie i kolejność faz przekładników prądowych i napięciowych? Jeżeli wszystkie kontrole zostały przeprowadzone, to można włączyć napięcie zasilania. Po podaniu napięcia następuje rozruch urządzenia. Podczas rozruchu przeprowadzane zostają testy rozruchowe. Wskaźnik LED z opisem HEALTHY [sprawny] (H1) i wskaźnik LED z opisem OUT OF SERVICE (H2) [niesprawny] będą się świecić. (Wskaźnik LED - H2 jest pobudzany od sygnału MAIN: Blocked/faulty [blokada/uszkodzenie]). Po około 15s P631 jest gotowe do pracy. Przy nastawach fabrycznych lub po zimnym restarcie pierwsza linia wyświetlacza LCD będzie wskazywała typ urządzenia P631. 13

Dane techniczne Przekaźnika MiCOM P631: - Wejścia pomiarowe: Prąd: Prąd znamionowy I nom : 1 lub 5 A AC (nastawialny) Pobór znamionowy / fazę: < 0,1 VA przy Inom Obciążalność: trwała: 4 I nom dla 10 s: 30 I nom dla 1 s: 100 In om Znamionowy prąd udarowy: 250 I nom Napięcie: Napięcie znamionowe V nom : 50 do 130 V AC (nastawialne) Pobór znamionowy / przewód: < 0,3 VA przy U nom = 130 V AC Obciążalność: trwała 150 V AC Częstotliwość Częstotliwość znamionowa f nom : 50 Hz i 60 Hz (nastawialna) Zakres działania: 0.95 do 1.05 f nom - Wejścia sygnałowe: Znamionowe napięcie pomocnicze V in,nom : 48 do 250 V DC. Zakres roboczy: 0,8 do 1,1 V in,nom przy tętnieniach resztkowych do 12 % V in,nom Do poprawnego wykonania pomiarów MiCOM P631 musi mieć odpowiednio wprowadzone nastawy, które umożliwią wykonanie ćwiczenia. Poszczególne kroki i kolejność wprowadzania nastaw przedstawiono w tabeli 1. Każde zakłócenie sygnalizuje zapalenie się czerwonej diody z etykietą Wyłączenie. przed wykonaniem kolejnego pomiaru należy zresetować stan urządzenia kombinacją przycisków. 14

Tabela 1. Wprowadzanie nastaw dla zabezpieczenia różnicowego: Kolejność Menu pozycji Pozycja Wartość 1 Grupa funkc. RONZ 1lub [+] (= Z) Sterowanie UZ Tak 2 3 BN wybrany UZ Bank nastaw 1 (BN1) Tak Uruchomić Idiff> Idiff>> Idiff>>> IR,m2 I mag(2f0)/i(f0) % Poz.I(5f0)/I(f0) % Op.dzial.syg.wyl. s a*i ref a*i ref a*i ref a*i ref 4 Ogólne uruchomien.uz Tak 5 Wyprow.danych analog Ogólne uruchomien.uz 1lub [+] (= Z) Tak 6 Przyp.funkc.K901 ROZN syglan wylacz 7 Urządzenie załączone Tak (=zal) 15

Opis wartości wybieranych pozycji: 1) Krok 1 a) Grupa funkc. RONZ - włączanie/wyłączanie grupy funkcyjnej DIFF do/z konfiguracji. Jeżeli grupa funkcyjna jest skasowana (wyłączona z konfiguracji), to ukryte są wszystkie skojarzone nastawy i sygnały, za wyjątkiem tej jedne, 2) Krok 2 a) Sterowanie UZ sterowanie urządzenia z wybranego banku nastaw, b) BN wybrany UZ - wybór numeru banku nastaw z lokalnego panelu sterowania. 3) Krok 3 a) Uruchomić nastawa określa czy zabezpieczenie ma być odblokowane w banku nastaw nr x, b) Idiff> - wartość operacyjna funkcji zabezpieczenia wyrażona jako krotność prądu odniesienia do odpowiedniej strony transformatora, c) Idiff>> - wartość progowa funkcji zabezpieczenia dla deaktywacji stabilizacji od prądu magnesowania i blokady od przewzbudzenia, d) Idiff>>> - wartość progowa funkcji zabezpieczenia DIFF dla wyłączenia od zabezpieczenia różnicowego, niezależnie od prądu hamowania, blokady od magnesowania, blokady od przewzbudzenia i detekcji nasycenia, e) IR,m2 - nastawa definiuje drugi punkt przegięcia charakterystyki wyłączania, f) I mag(2f0)/i(f0) - wartość działania blokady od prądu magnesowania zabezpieczenia różnicowego, określona jako stosunek składowej drugiej harmonicznej do podstawowej w prądzie różnicowym, wyrażona w procentach, g) Poz.I(5f0)/I(f0) - wartość działania blokady od przewzbudzenia wyrażona jako stosunek składowej piątej harmonicznej do podstawowej w prądzie różnicowym, h) Op.dzial.syg.wyl. opóźnienie działania sygnału wyłączenia. 4) Krok 4 a) Ogólne uruchomien.uz - aktywacja lub blokowanie funkcji. 5) Krok 5 a) Wyprow.danych analog konfiguracja lub usunięcie grupy funkcyjnej, b) Ogólne uruchomien.uz - załączenie lub odstawienie grupy. 6) Krok 6 a) Przyp.funkc.K901 przypisanie sygnału konfiguracyjnego do wyjścia przekaźnikowego. 7) Krok 7 a) Urządzenie załączone odstawienie lub załączenie urządzenia. 16

2.3. Sposób przeprowadzania badań Przed przystąpieniem do pomiarów należy połączyć zaciski wejściowe obwodu roboczego przekaźnika z zaciskami I r stołu, zaciski wejściowe obwodu hamującego z zaciskami I h zgodnie ze schematem pokazany na rys. 9. Ponadto należy zasilić przekaźnik napięciem pomocniczym, połączyć zestyk zwierny obwodu wyjściowego przekaźnika z zaciskami P stanowiska (sygnalizacja zadziałania) i załączyć wyłączniki główne WI i WII. Obecność napięcia stałego sygnalizuje zapalenie się lampki LIV oraz wychylenie się woltomierza oznaczonego =V, napięcia zmiennego zaś- zapalenie się lampki podświetlającej przycisk wył. oraz jednej z lampek LI, LII, LIII (zależnie od ustawienia przełącznika PII), a także wychylenie woltomierza ~V podczas przesuwania w dół suwakiem autotransformatora AT1. Sprawdzenie skali prądowej przekaźników. Przełącznik PII należy ustawić w pozycji 1. Powoduje to zapalenie się lampki LI, sygnalizującej wybór wyjścia I r co oznacza, że zasilany jest jedynie człon roboczy przekaźnika. Po ustawieniu suwaka autotransformatora AT1 w położeniu zerowym można podać na układ pomiarowy napięcie przez naciśnięcie przycisku zał. zapala się wtedy podświetlenie tego przycisku. Następnie przełącznikiem PIII należy wybrać odpowiedni zakres pomiarowy amperomierza A R i ustalając suwakiem autotransformatora AT1 kolejno pożądane wartości prądów w obwodzie I r, sprawdzić skalę prądową przekaźnika. Zadziałanie sprawdzanego przekaźnika jest sygnalizowane zapaleniem się lampki LV. Wyłączenie układu następuje po naciśnięciu przycisku wył.. Sprawdza się wszystkie wartości rozruchowe przekaźnika oznaczone na skali liczbą. W przekaźniku TG-3 każdy zespół (fazę) sprawdza się oddzielnie. 17

Rys. 9. Schematy układów pomiarowych do badania przekaźników różnicowych: a) przekaźnik RQS-2 (zasilanie trzech faz), b) przekaźnik RQS-2 (zasilanie dwóch faz), c) przekaźnik TG-3, d) przekaźnik MiCOM P631. Uwaga pomiary przy dowolnej zmianie prądów w obwodach pomiarowych jest wygodniej wykonać bez włączonego podtrzymania w obwodzie sygnalizacji. Zachowanie się przekaźnika natomiast przy skokowej zmianie wielkości wejściowych lepiej jest sprawdzać przy włączonym podtrzymaniu, pozwala to bowiem łatwo stwierdzić nawet krótkotrwałe pobudzenie się badanego przekaźnika. Należy wówczas wcisnąć przycisk podtrz., co sygnalizuje zapalenie się podświetlenia obu przycisków,,podtrz i,,kas. Po każdorazowym pobudzeniu się badanego przekaźnika sygnalizowanym przez lampkę LV, należy nacisnąć przycisk,,kas w celu odwzbudzenia układu sygnalizacji. Nie powoduje to wyłączenia podtrzymania. Podtrzymanie wyłącza się przez powtórne naciśnięcie przycisku,,podtrz. Przekaźnik RQS-2, ze względu na sumowanie momentów mechanicznych działających na układ ruchomy przekaźnika, powinien być badany przy zasilaniu trójfazowym. W laboratorium, w celu uproszczenia pomiarów, przekaźnik jest badany przy zasilaniu jednofazowym, przy szeregowym połączeniu cewek roboczych albo wszystkich trzech faz 18

(dwie cewki zgodnie, jedna przeciwsobnie rys. 9a), albo tylko dwóch faz (cewki połączone przeciwsobnie rys. 9b). W związku z tym wyniki pomiarów uzyskane po badaniu przekaźnika RQS-2 prądem jednofazowym należy przeliczyć na prąd trójfazowy zgodnie z zależnościami: - przy zasilaniu trzech cewek: (6) - przy zasilaniu dwóch cewek: (7) Tabele wyników powinny zawierać: nastawioną wartość rozruchową prądu (I rn ), wartości rozruchowe zmierzone (I r ), wartość średnią (I r śr ) oraz uchyb podziałki. Wyznaczenie charakterystyk rozruchowych I r =f(i h ). Przełącznik PII należy ustawić w pozycji 2, co jest sygnalizowane zapaleniem się lampek LI i LII i oznacza, że zasilany jest zarówno człon roboczy przekaźnika, jak i człon hamujący. Charakterystykę I r = f(i h ) sprawdza się tylko dla jednego, wybranego nastawienia wartości rozruchowej prądu. Pomiar polega na określeniu wartości rozruchowej prądu dla przynajmniej sześciu wartości prądu hamującego przyjmowanego w zakresie od I h = 0 do trzykrotnej wartości prądu znamionowego badanego przekaźnika. Podobnie jak poprzednio, dla przekaźników RQS-2 należy za prąd rozruchowy przyjmować wartości zmierzone przy zasilaniu jednofazowym, odpowiednio przeliczone na prąd trójfazowy (I 3r ). Na podstawie wykreślonej charakterystyki określa się rzeczywistą wartość współczynnika stabilizacji. 19