Politechnika Częstochowska
Wydział Elektryczny
Laboratorium zakłóceń w układach elektroenergetycznych.
Tytuł ćwiczenia:
BADANIE PODSTAWOWYCH SYSTEMÓW OCHRONY PRZECIWPORAŻENIOWEJ
Grupa I / semestr I / 2010 Wykonali:
Ireneusz Kędzia
Łukasz Lasocki
Adam Pędziwiatr
Tomasz Jasik
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest scharakteryzowanie poznanych w ćwiczeniu dodatkowych środków ochrony przeciwporażeniowej. Korzystając z otrzymanych w trakcie pomiarów wyników wykonać niezbędne obliczenia , a otrzymane wyniki obliczeń zamieścić w podanych w instrukcji tabelkach lub na odpowiednich wykresach.
2. Opis stanowiska laboratoryjnego
Układ badawczy składa się z dwóch podstawowych podzespołów:
1. Trójfazowy układ zasilający stanowisko pomiarowe obniżonym napięciem z 400V do 38V.
2. Układ pomiarowy zawierający symulacje poszczególnych systemów ochrony przeciwporażeniowej.
2.1. Trójfazowy układ zasilający obniżający napięcie zasilania do wartości 3x38/22V
Rys. 2.1. Schemat układu zasilającego stanowisko pomiarowe obniżonym napięciem z 400V/38V.
Rys. 2.2. Widok stanowiska obniżającego napięcie do wartości 3x38/22V.
W skład układu obniżającego napięcie wchodzą następujące elementy: F1‑ wyłącznik nadprądowy (C10), T1‑ transformator trójfazowy zmniejszający napięcie z 400V na 38V. Układ został zbudowany w celu obniżenia napięcia dla potrzeb laboratoryjnych. Poprzez obniżenie napięcia zapewniono bezpieczne prowadzenie badań na stanowisku pomiarowym.
2.2. Stanowisko pomiarowe do badania systemów ochrony przeciwporażeniowej.
Rys. 2.3. Schemat układu zasilającego stanowisko pomiarowe obniżonym napięciem z 400V/38V.
Rys. 2.4. Widok stanowisko do badania systemów ochrony przeciwporażeniowej.
Na stanowisku pomiarowym zamodelowano trzy systemy ochrony przeciwporażeniowej:
a) ochrona przy pomocy wyłącznika różnicowoprądowego w układzie sieci TN-S (układ 1),
b) ochrona z zastosowaniem zerowania w układzie sieciowym TN-S i TN-C (układ 2),
c) ochrona z zastosowaniem uziemienia ochronnego w układzie sieciowym TT (układ 2)
Układ1 służy do badania wyłącznika różnicowo-prądowego i składa się z następujących elementów;
Rys. 2.5. Schemat ideowy przedstawiający stanowisko laboratoryjne do badania systemów ochrony przeciwporażeniowej.
Układ2 służy do badania wyłączników nadprądowych i pomiaru impedancji pętli zwarcia, składa się z następujących elementów;
2.3. Badanie wyłącznika różnicowoprądowego
Badany układ zasilany jest z trójfazowego transformatora obniżającego napięcie 3x400/38 V dzięki czemu stanowisko pomiarowe zasilane jest bezpiecznym napięciem trójfazowym 3x38 V. Podstawowym elementem układu jest badany wyłącznik różnicowoprądowy oznaczony na schemacie jako F2, charakteryzujący się następującymi parametrami: napięcie znamionowe Un=38 V, prąd znamionowy ciągły In=25 A, prąd różnicowy I∆=30 mA. Z wyłącznika jest zasilany symetryczny odbiornik trójfazowy. Układ posiada dodatkowo 5 rezystancji które mogą być dowolnie włączane pomiędzy obudowę odbiornika a zacisk PE modelujący impedancję uziemienia podczas przebicia do obudowy a tym samym określają wielkość prądu asymetrycznego, którego wartość decyduje o zadziałaniu wyłącznika różnicowoprądowego.
Rys. 3.1. Układ do badania skuteczności działania wyłącznika różnicowoprądowego (Układ1).
Układ pomiarowy należy połączyć zgodnie ze schematem na rysunku rys.3.1.:
¾ Włączyć miliamperomierz pomiędzy wybrany rezystor a zacisk PE,
¾ Podłączyć przewody zasilające L1, L2, L3, N i PE do układu nr.1,
¾ Połączyć zacisk fazowy na odbiorniku np.(L1) z zaciskiem uziemiającym na obudowie odbiornika K1,
¾ Po sprawdzeniu połączeń przez prowadzącego zajęcia należy załączyć wyłącznik nadprądowy F1 na transformatorze oraz wyłącznik różnicowo-prądowy F2 w badanym układzie i następnie rozpocząć dokonywanie pomiarów.
Po przyłączeniu kolejnych oporników (R1, R2, R3, R4, R5) zanotować wartości prądu w tabeli sprawdzając równocześnie czy przy zastosowaniu wybranej rezystancji wyłącznik różnicowoprądowy zadziałał. Po dokonaniu pomiaru prądu dla pierwszego opornika należy wyłączyć obwód wyłącznikiem F2 i zmienić rezystancję na kolejną.
2.4. Badanie skuteczności zadziałania wyłączników nadprądowych
Badany układ zasilany jest również z trójfazowego transformatora obniżającego napięcie 400V do napięcia 38V, dzięki czemu możliwa jest bezpieczna praca na stanowisku pomiarowym przy napięciu trójfazowym 3x38 V. Podstawowymi elementami układu są trzy badane wyłączniki nadprądowe oznaczone na schemacie jako F3, F4 i F5 charakteryzujące się następującymi parametrami: napięcie znamionowe Un=22 V, prąd znamionowy ciągły In=0,3 A(F3) In=0,1 A(F4, F5). Odbiornik jednofazowy będzie podłączany do każdego z badanego wyłączników. Układ posiada dodatkowo zacisk zwarciowy oraz 3 oporniki, które włączane są pomiędzy obudowę odbiornika a zacisk PE. Będą one modelować rezystancję uziemienia a tym samym pokażą przy jakiej wartości rezystancji zadziała każdy z wyłączników. Dodatkowo będzie mierzony prąd oraz czas po jakim zadziała wyłącznik. Pomiar czasu jest niezbędny do wyznaczenia charakterystyki czasowo-prądowej każdego z wyłączników.
Rys. 3.2. Układ do badania skuteczności działania wyłączników nadprądowych.
Należy połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem pokazanym na rysunku rys.3.2.
¾ Włączyć amperomierz pomiędzy wybrany rezystor a zacisk PE,
¾ Przyłączyć przewody zasilające L1, L2, L3, N i PE do układu2,
¾ Podłączyć odbiornik do wybranego badanego wyłącznika,
¾ Przy pomocy przewodu połączyć zacisk fazowy na odbiorniku (L1) z zaciskiem uziemiającym na obudowie odbiornika K1,
¾ Po sprawdzeniu połączeń przez prowadzącego zajęcia załączyć układ pomiarowy do sieci zasilającej i przeprowadzić pomiary.
Załączyć w kolejności: wyłącznik nadprądowy F1 na transformatorze obniżającym napięcie oraz wybrany wyłącznik nadprądowy np. (F3) w badanym układzie. Zanotować wartość prądu i czas w jakim wyłącznik nadprądowy zadziałał przy rezystancji R=20Ω. Po zakończeniu pomiaru wyłączyć wyłącznik F3 i zmienić rezystancję na kolejną aż dojdzie się do stanu zwarcia. Ten sam cykl pomiarów należy wykonać dla pozostałych wyłączników F4 i F5. Wyniki należy zanotować odpowiednio w tabeli.
3.3. Pomiar impedancji pętli zwarcia
3.3.1. Sieć czteroprzewodowa TT
Badany układ zasilany jest z trójfazowego transformatora obniżającego napięcie 400V/38 V. Głównymi elementami układu są trzy badane wyłączniki nadprądowe oznaczone na schemacie jako F3, F4 i F5 charakteryzujące się następującymi parametrami: napięcie znamionowe Un=22 V, prąd znamionowy ciągły In=0,3 A(F3) In=0,1 A(F4, F5). Odbiornik jednofazowy jest dołączany do wybranego wdanej chwili wyłącznika. Układ posiada dodatkowo rezystor regulacyjny który włączony jest odpowiednio pomiędzy obudowę odbiornika a zacisk N w układzie czteroprzewodowym. Symuluje on zmienną impedancję pętli zwarciowej. Dodatkowo będzie mierzony prąd i napięcie niezbędne do wyznaczenia z pomiarów impedancji pętli zwarcia.
Rys. 3.3. Układ do wyznaczania impedancji pętli zwarcia w linii czteroprzewodowej TT
Należy połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem układ jak na rys. 3.3.;
¾ Podłączyć rezystor regulacyjny Rr pomiędzy zacisk N a obudowę odbiornika,
¾ Włączyć amperomierz pomiędzy obudowę a rezystor regulacyjny Rr,
¾ Przyłączyć woltomierz pomiędzy zacisk N a zacisk fazowy na odbiorniku,
¾ Podłączyć odbiornik do wybranego wyłącznika,
¾ Połączyć zacisk fazowy (L1) odbiornika z obudową odbiornika (K2),
¾ Podłączyć przewody zasilające L1, L2, L3 i N do układu2,
¾ Po sprawdzeniu połączeń przez prowadzącego zajęcia załączyć w kolejności wyłącznik F1 na transformatorze oraz testowany wyłącznik w układzie i przeprowadzić pomiary.
Rezystorem regulacyjnym (symulacja rezystancji uziomu ochronnego) należy zmniejszać wartość rezystancji aż do momentu zadziałania zabezpieczenia. Zanotować wartość prądu i napięcia w chwili zadziałania wyłącznika. Zanotować wartość prądu, napięcia w tabeli w celu obliczenia impedancji pętli zwarciowej. Badanie powtarza się dla kolejnych wyłączników.
...
raddar85