Обновлено: 05.07.2024

Основными источниками постоянного оперативного тока на электростанциях и трансформаторных подстанциях являются аккумуляторные установки, состоящие из аккумуляторных батарей и устройств для их зарядки и подзарядки в процессе работы. Все потребители электроэнергии на ТП, получающие питание от аккумуляторных батарей, можно разделить на три группы потребители, создающие постоянно включенную нагрузку, потребители, создающие временную нагрузку и потребители, создающие кратковременную нагрузку.

К первой группе относятся аппараты устройств управления, сигнализации, блокировки и релейной защиты, постоянно обтекаемые током.

Ко второй группе относятся потребители, включаемые при исчезновении переменного тока во время аварийного режима: аварийное освещение и отдельные электроприводы. Длительность их работы, следовательно, и нагрузки для аккумуляторных батарей определяются отрезком времени, необходимым для отключения аварийных блоков и включения резервных цепей.

К третьей группе относятся приводы выключателей, аппараты систем управления, блокировки, сигнализации и релейной защиты, кратковременно обтекаемые током. Продолжительность их работы не более 5 с.

Наибольшее применение на ТП получили батареи из свинцово-кислотных аккумуляторов типа СК и СН. Они имеют большой срок службы и устойчивы в работе.

Аккумуляторы типа СК (стационарные для кратковременного разряда) выпускаются в 46 типовых исполнениях от СК-1 до СК-148.

Аккумуляторы типа СН выпускаются 14 типоразмеров. Они имеют меньшие размеры и лучшие разрядные характеристики, чем СК. Аккумуляторы типа СН выпускаются в закрытом исполнении, в стеклянных сосудах. В этих аккумуляторах применяются намазные пластины, собранные в плотные блоки. Намазная пластина имеет каркас из сплава свинца с сурьмой, на который накладывается масса из окислов свинца и свинцового порошка, смешанного с разведенной кислотой. После формования на положительной пластине образуется перекись свинца, на отрицательной ‒ чистый свинец.

Достоинством аккумуляторов типа СН является меньшее выделение паров серной кислоты во время работы по сравнению с аккумуляторами типа СК. Аккумуляторы приходят с завода в собранном виде и формуются на месте установки после заливки их электролитом.

Аккумуляторная установка может работать в режиме разрядки на длительно включенную нагрузку. При этом напряжение на элементах аккумуляторной батареи снижается, и батарею необходимо один раз в двое суток снова заряжать. Из-за частых зарядно-разрядных циклов пластины аккумуляторов быстро изнашиваются, и аккумулятор теряет свою емкость или вообще выходит из строя. Поэтому в настоящее время аккумуляторные батареи работают, как правило, в режиме постоянного подзаряда. Для этого в схеме аккумуляторной установки предусматривается зарядно-подзарядное устройство или устанавливаются отдельно зарядный и подзарядный агрегаты.

Аккумуляторные батареи, устанавливаемые на электростанциях, имеют устройство для регулирования количества элементов, присоединенных к шинам, которое называется элементным коммутатором. На рис. 6.11. представлена схема аккумуляторной установки с элементным коммутатором.

Установка состоит из аккумуляторной батареи GB, с дополнительными элементами для регулирования напряжения 4 и щетками 5 и 6, системы шин (положительной, отрицательной рабочей и отрицательной зарядной), зарядного устройства С G и подзарядного устройства VS. К сборным шинам подключены потребители постоянного тока: аппараты управления и сигнализации 1, аварийное освещение 2, электромагниты включения коммутационных аппаратов 3.

Изменение количества подключенных элементов батареи производится подзарядно-разрядной щеткой 5 и зарядной щеткой 6. Щетки перемещаются электродвигателями, управляемыми устройствами автоматического регулирования напряжения (АРН) или устройством дистанционного управления.

В режиме нормальной работы вся постоянно включенная нагрузка получает питание от подзарядного устройства. Кроме того, производится подзарядка аккумуляторной батареи. Однако часть элементов, не присоединенных к разрядно-подзарядным шинам, не подзаряжаются и подвергаются саморазряду. В некоторых схемах для этих элементов предусматривается установка специального подзарядного устройства.

В качестве преобразователей переменного тока в постоянный обычно используют полупроводниковые выпрямители, которые обладают большой мощностью, надежны в эксплуатации, имеют высокий КПД, просты в обслуживании и долговечнее чем двигатель-генераторы.

Основным недостатком рассматриваемой схемы является инерционность элементного коммутатора.

Последнее время применяются более эффективные схемы с применением вместо электродвигательных элементных коммутаторов тиристорных зарядно-подзарядных выпрямительных агрегатов. В этих устройствах при нормальном режиме работы вся постоянно включенная нагрузка питается от выпрямительного устройства, а при увеличении нагрузки безынерционный датчик воздействует на тиристорное устройство, мгновенно подключающее к шинам необходимое количество элементов аккумуляторной батареи.

На ТП аккумуляторные батареи необходимы для питания систем управления, сигнализации, блокировок и аварийного освещения. Так как потребителей постоянного тока на ТП меньше, чем на электростанциях, то и мощность аккумуляторных батарей соответственно уменьшается, колебания напряжения на шинах постоянного тока становятся меньше, а их продолжительность сокращается до долей секунды. Это позволяет отказаться от коммутаторной схемы.

Схема аккумуляторной установки без применения элементного коммутатора представлена на рис. 6.12. В ее состав входят: аккумуляторная батарея (рис. 6.13), выпрямительные устройства, система шин и контрольно-измерительные приборы (КИП).

Дополнительные элементы обеспечивают более высокое напряжение на шинах питания приводов, следовательно, позволяют снизить сечение кабелей к силовым приводам, которое определяется допустимой потерей напряжения. Количество дополнительных элементов может быть различным (от 6 до 30) и определяется конкретным расчетом.

Параллельно дополнительным элементам выключается балластное сопротивление R, значение которого регулируется так, чтобы ток постоянной нагрузки проходил по этому сопротивлению, а ток подзаряда – по дополнительным элементам.

При предельном разряде батарей напряжение на элементах снижается до 1,8 В и напряжение на шинах будет равно 108 × 1,8 = 195 В, что составляет 88,5% номинального значения напряжения при допустимом не ниже 80%.

При аварийном режиме работы потребители всех групп получают электроэнергию от аккумуляторных батарей. При числе аккумуляторов 120 штук напряжение на сборных шинах при нормальной работе составляет 120 × 2,15 = 258 В. Чтобы обеспечить питание продолжительной аварийной нагрузки и систем управления, сигнализации и блокировки при напряжении около 230 В, используется ответвление батареи от аккумулятора с порядковым номером 108. При этом напряжение на шинах составит 232 В.

Заряд батареи осуществляется при напряжении, не превышающем 2,35 В на один аккумулятор. В режиме заряда напряжение на аккумуляторной батарее существенно повышается (120 × 2,35 = 282 В). Повышается при этом и напряжение на шинах. Это не опасно для мощных приводов выключателей, так как при срабатывании приводов батарея мгновенно переходит в состояние разряда и напряжение резко снижается. Но такое напряжение слишком велико для систем управления, сигнализации, блокировки и аварийного освещения. Чтобы чрезмерно не увеличивать напряжение на сборных шинах при заряде батареи, у аккумулятора с номером 100 предусмотрено второе ответвление от батареи и переключатель SA. Установив переключатель SA в правое положение, подключают батарею из 100 аккумуляторов к шинам СУ и обеспечивают на них напряжение 100 × 2,35 = 235 В.

Источники постоянного тока обладают следующими преимуществами:

‒ постоянный оперативный ток позволяет применять более надежные схемы и аппаратуру постоянного тока, приводы с более простой кинематикой.

Однако источники постоянного тока обладают и существенными недостатками, к которым относятся:

‒ высокая стоимость (батарей и распределительного устройства);

‒ дороговизна и сложность распределительной сети;

‒ необходимость для аккумуляторных батарей отдельного, специально оборудованного помещения, снабженного приточно-вытяжной вентиляцией.

Эти недостатки часто делают нецелесообразным применение оперативного постоянного тока на небольших ТП напряжением 110 кВ и ниже и обусловливают использование переменного оперативного тока.

Контрольные вопросы по главе 6

1. Что называется источником оперативного тока?

2. Что называется оперативными цепями?

3. Что называется собственными нуждами ТП?

4. Назовите приемники электроэнергии собственных нужд ТП.

5. Какие виды оперативного тока используются на ТП?

6. Как определяется расчетная мощность собственных нужд?

7. Как выбирается трансформатор собственных нужд?

8. Какие источники оперативного тока являются зависимыми и независимыми?

9. Какие электрические аппараты используются в качестве источников переменного оперативного тока?

10. Как работает схема максимальной токовой защиты?

11. Какие достоинства и недостатки трансформаторов тока и напряжения как источников переменного оперативного тока?

12. Каково назначение оборудования в схеме питания сети переменного оперативного тока?

13. Что используется в качестве источников питания сетей выпрямленного оперативного тока?

14. Каково назначение оборудования в схемах питания сети выпрямленного оперативного тока?

15. Каков принцип работы комбинированного источника питания выпрямленным оперативным током?

16. Как работает конденсаторное устройство управления электромагнитами?

17. Что является источником питания в схемах с постоянным оперативным током?

18. Поясните принцип работы аккумуляторных установок с элементным коммутатором и без него.

Системы оперативного тока на электрических подстанциях

Совокупность источников питания, кабельных линий, шин питания переключающих устройств и других элементов оперативных цепей составляет систему оперативного тока данной электроустановки. Оперативный ток на подстанциях служит для питания вторичных устройств, к которым относятся оперативные цепи защиты, автоматики и телемеханики, аппаратура дистанционного управления, аварийная и предупредительная сигнализация. При нарушениях нормальной работы подстанции оперативный ток используется также для аварийного освещения и электроснабжения электродвигателей (особо ответственных механизмов).

Проектирование установок оперативного тока

Проектирование установки оперативного тока сводят к выбору рода тока, расчету нагрузки, выбору типа источников питания, составлению электрической схемы сети оперативного тока и выбору режима работы.

Требования, предъявляемые к системам оперативного тока

К системам оперативного тока предъявляют требования высокой надежности при коротких замыканиях и других ненормальных режимов в цепях главного тока.

Классификация систем оперативного тока на электрических подстанциях

Применяются следующие системы оперативного тока на подстанциях:

1) постоянный оперативный ток - система питания оперативных цепей, при которой в качестве источника питания применяется аккумуляторная батарея;

2) переменный оперативный ток - система питания оперативных цепей, при которой в кач естве основных источников питания используются измерительные трансформаторы тока защищаемых присоединений, измерительные трансформаторы напряжения, трансформаторы собственных нужд. В качестве дополнительных источников питания импульсного действия используются предварительно заряженные конденсаторы;

3) выпрямленный оперативный ток - система питания оперативных цепей переменным током, в которой переменный ток преобразуется в постоянный (выпрямленный) с помощью блоков питания и выпрямительных силовых устройств. В качестве дополнительных источников питания импульсного действия могут использоваться предварительно заряженные конденсаторы;

4) смешанная система оперативного тока - система питания оперативных цепей, при которой используются разные системы оперативного тока (постоянный и выпрямленный, переменный и выпрямленный).

В системах оперативного тока различают:

• зависимое питание, когда работа системы питания оперативных цепей зависит от режима работы данной электроустановки (электрической подстанции);

• независимое питание, когда работа системы питания оперативных цепей не зависит от режима работы данной электроустановки.

Постоянный оперативный ток применяется на подстанциях 110-220 кВ со сборными шинами этих напряжений, на подстанциях 35-220 кВ без сборных шин на этих напряжениях с масляными выключателями с электромагнитным приводом, для которых возможность включения от выпрямительных устройств не подтверждена заводом-изготовителем.

Переменный оперативный ток применяется на подстанциях 35/6(10) кВ с масляными выключателями 35 кВ, на подстанциях 35-220/6(10) и 110-220/35/6(10) кВ без выключателей на стороне высшего напряжения, когда выключатели 6(10)-35 кВ оснащены пружинными приводами.

Выпрямленный оперативный ток должен применяться: на подстанциях 35/6(10) кВ с масляными выключателями 35 кВ, на подстанциях 35-220/6(10) кВ и 110-220/35/6(10) кВ без выключателей на стороне высшего напряжения, когда выключатели оснащены электромагнитными приводами; на подстанциях 110 кВ с малым числом масляных выключателей на стороне 110 кВ.

Смешанная система постоянного и выпрямленного оперативного тока применяется для уменьшения емкости аккумуляторной батареи за счет применения силовых выпрямительных устройств для питания цепей электромагнитов включения масляных выключателей. Целесообразность применения этой системы должна быть подтверждена технико-экономическими расчетами.

Смешанная система переменного и выпрямленного оперативного тока применяется: для подстанций с переменным оперативным током при установке на вводах питания выключателей с электромагнитным приводом, дл я питания электромагнитов включения которых устанавливаются силовые выпрямительные устройства. Для подстанций 35-220 кВ без выключателей на стороне высшего напряжения, когда не обеспечивается надежная работа защит от блоков питания при трехфазных коротких замыканий на стороне среднего или высшего напряжения.

В этом случае защита трансформаторов выполняется на переменном токе с использованием предварительно заряженных конденсаторов, а остальных элементов подстанции – на выпрямленном оперативном токе.

Система постоянного оперативного тока

В качестве источников постоянного оперативного тока используются аккумуляторные батареи типа СК или СН.

Потребители постоянного тока

Всех потребителей энергии, получающих питание от аккумуляторной батареи, можно разделить на три группы:

1) Постоянно включенная нагрузка – аппараты устройств управления, блокировки, сигнализации и релейной защиты, постоянно обтекаемые током, а также постоянно включенная часть аварийного освещения. Постоянная нагрузка на аккумуляторной батареи зависит от мощности постоянно включенных ламп сигнализации и аварийного освещения, а также от типов реле. Так как постоянные нагрузки невелики и не влияют на выбор батареи, в расчетах можно ориентировочно принимать для крупных подстанций 110-500 кВ значение постоянно включенной на грузки 25 А.

2) Временная нагрузка – появляющаяся при исчезновении переменного тока во время аварийного режима – токи нагрузки аварийного освещения и электродвигателей постоянного тока. Длительность этой нагрузки определяется длительностью аварии (расчетная длительность 0,5 часа).

3) Кратковременная нагрузка (длительностью не более 5 с) создается токами включения и отключения приводов выключателей и автоматов, пусковыми токами электродвигателей и токами нагрузки аппаратов управления, блокировки, сигнализации и релейной защиты, кратковременно обтекаемых током.

При переменном оперативном токе наиболее простым способом питания электромагнитов отключения выключателей является непосредственное включение их во вторичные цепи трансформаторов тока (схемы с реле прямого действия или с дешунтированием электромагнитов отключения при срабатывании защиты). При этом предельные значения токов и напряжений в токовых цепях защиты не должны превышать допустимых значений, а токовые электромагниты отключения (реле типов РТМ, РТВ или ТЭО) должны обеспечивать необходиму ю чувствительность защиты в соответствии с требованиями ПУЭ. Если эти реле не обеспечивают необходимой чувствительности защиты, питание цепей отключения производится от предварительно заряженных конденсаторов.

На подстанциях с переменным оперативным током питание цепей авто-матики, управления и сигнализации производится от шин собственных нужд через стабилизаторы напряжения.

Источниками переменного оперативного тока являются трансформаторы собственных нужд и измерительные трансформаторы тока и напряжения, осуществляющие питание вторичных устройств непосредственно или через промежуточные звенья – блоки питания, конденсаторные устройства. Переменный оперативный ток распределяется централизованно и, следовательно, при его использовании не требуется сложной и дорогой распределительной сети. Однако зависимость питания вторичного оборудования от наличия напряжения в основной сети, недостаточная мощность самих источников (измерительные трансформаторы тока и напряжения) ограничивает область применения оперативного переменного тока.

Трансформаторы тока служат надежными источниками для питания за-щит от коротких замыканий; трансформаторы напряжения и трансформаторы собственных нужд могут служить источниками для защит от повреждений и ненормальных режимов, не сопровождающихся глубокими понижениями напряжения, когда не требуется высокой стабильности напряжения и допустимы перерывы в питании.

Стабилизаторы напряжения предназначены для:

1) поддержания необходимого напряжения оперативных цепей при работе АЧР, когда возможно о дновременное снижение частоты и напряжения;

2) разделения оперативных цепей и остальных цепей собственных нужд подстанции (освещение, вентиляция, сварка и т.д.), что существенно повышает надежность оперативных цепей.

Система выпрямленного оперативного тока

Для выпрямления переменного тока используются:

Блоки питания стабилизированные типа БПНС-2 совместно с токовыми типа БПТ-1002 – для питания цепей защиты, автоматики, управления.

Блоки питания нестабилизированные типа БПН-1002 – для питания цепей сигнализации и блокировки, что уменьшает разветвленность цепей оперативного тока и обеспечивает возможность выдачи всей мощности стабилизированных блоков для срабатывания защиты и отключения выключателей.

Блоки БПН-1002 вместо БПНС-2 – для питания цепей защиты, автоматики, управления, когда возможность их использования подтверждена расчетом и не требуется стабилизация оперативного напряжения (например, при отсутствии АЧР).

Силовые выпрямительные устройства ТЧ на УКП и УКПК с индуктивным накопителем – для питания включающих электромагнитов приводов масляных выключателей. Индуктивный накопитель обеспечивает включение выключателя на короткое замыкание при зависимом питании цепей включения.

Блоки питания нестабилизированные БПЗ-401 применяются для заряда конденсаторов, которые используются для отключения отделителей, включения короткозамыкателей, отключения выключателей 10(6) кВ защитой минимального напряжения, а также отключения выключателей 35-110 кВ при недостаточной мощности блока питания.

Определение Оперативным называется ток, при помощи которого производится управление первичной коммутационной аппаратурой (выключателями, отделителями и т. д.), а также питание цепей релейной защиты и автоматики, разных видов управления и сигнализации. Основное требование – источники оперативного тока должны быть всегда готовы к действию во всех необходимых случаях (независимость от режима работы сети).

Виды оперативного тока Используют два вида оперативного тока – постоянный и переменный.

Оперативный постоянный ток. Источниками постоянного тока являются аккумуляторные батареи, работающие в режиме постоянного подзаряда. Рабочее напряжение батарей 110–220 В. В качестве подзарядного устройства используется мощный тиристорный преобразователь, снабженный элементным коммутатором, с помощью которого можно изменять число участвующих в химической реакции пластин. Для повышения надежности сеть оперативного тока секционируют на ряд участков, имеющих самостоятельное питание от сборных шин батареи.

Основные достоинства - простой источник тока, работа которого не зависит от состояния основной системы; - возможность работы при одном замыкании на землю одного из полюсов при сохранении междуполюсного напряжения.

Недостатки постоянного оперативного тока - сложность выполнения защиты от повреждений в цепях постоянного тока; - требуют специального помещения; - требуют квалифицированного обслуживания; - дорогие (большой расход цветных металлов).

Оперативный постоянный ток в первую очередь используется в электроустановках, где батареи требуются для включения мощных выключателей с электромагнитными приводами и ряда других нужд (например, на ТЭС, мощных ГЭС и подстанциях).

Принципиальная схема питания оперативных цепей РЗ, управления и сигнализации оперативным постоянным током

Оперативный переменный ток. Источниками оперативного переменного тока могут быть трансформаторы тока, трансформаторы напряжения и трансформаторы собственных нужд, включаемые соответственно на токи и напряжения элементов защищаемой установки. Трансформаторы тока могут являться надежными источниками питания защит только от повреждений, сопровождающихся значительными токами, когда они в состоянии отдавать мощность, достаточную кроме всего для работы привода выключателя (при однофазных замыканиях на землю не подходят). Трансформаторы собственных нужд и трансформаторы напряжения в общем случае, наоборот, непригодны для питания защит от КЗ, сопровождающихся снижением напряжения до нуля, и могут применяться для управления в режимах, характеризуемых напряжениями близкими к рабочим (например, однофазное замыкание на землю). Таким образом, перечисленные источники питания не являются универсальными (как аккумуляторные батареи), а имеют ограниченные области применения. Поэтому часто используются несколько раздельных источников переменного оперативного тока или комбинированные устройства.

Схемы с использованием переменного оперативного тока 1) Схемы с дешунтированием катушки отключения привода выключателя. В рабочих режимах процессе срабатывания реле тока КАТ размыкающей частью своего контакта, имеющей большую отключающую способность (с дугогасящим устройством), шунтирует цепь катушки электромагнита отключения выключателя YAT (нормально разорвана замыкающей частью контакта). Нагрузка трансформатора тока ТА определяется относительно небольшой мощностью цепи обмотки реле тока, и трансформатор работает с необходимой точностью (e£10%). После срабатывания защиты электромагнит выключателя включается последовательно с обмоткой реле и через нее проходит полный вторичный ток трансформатора тока, определяющий отключение выключателя. При этом трансформатор тока сильно перегружается (e>10%), но для срабатывания защиты это уже несущественно. Главное, чтобы ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока был больше или равен току срабатывания катушки электромагнита отключения выключателя и был не меньше тока возврата реле тока. Достоинствами схем с дешунтированием катушки отключения привода выключателя являются простота и экономичность. А недостатками являются: зависимость от режима работы сети; оборудование на переменном токе имеет большие габариты; вибрация контактов.

Однолинейный вид совмещенной схемы токовой защиты с реле тока КАТ с выдержкой времени с имеющим специальный переключающий контакт без разрыва цепи

Схемы с дешунтированием катушки отключения привода выключателя могут применяться в сетях с номинальным напряжением до 35 кВ при пружинных приводах у выключателей (преимущественно на тупиковых подстанциях, где ток дешунтирования не превышает 50 А). Современные специальные реле тока и промежуточные реле имеют контакты, способные отключить ток до 150 А.

Схемы с блоками питания выпрямленным током, напряжением. Под блоками питания понимаются устройства, питаемые от трансформаторов тока, трансформаторов напряжения и трансформаторов собственных нужд, выпрямляющие ток, напряжение и обеспечивающие напряжение, используемое для оперативных цепей. Блоки делятся на токовые (БПТ), напряжения (БПН) и комбинированные, состоящие из БПТ и БПН, работающих параллельно на стороне выпрямленного напряжения. На рис. 5 представлен пример схемы комбинированного блока питания оперативным выпрямленным током. БПН обеспечивает питание при замыканиях между двумя фазами за силовым трансформатором с группой соединения обмоток Y/D, D/Y, а также при однофазном КЗ за трансформатором с группой соединения обмоток Y/Y-0 с нулевым проводом, когда разность токов с питающей стороны равна нулю, но междуфазное напряжение близко к рабочему.

Схема комбинированного блока питания выпрямленным током

Достоинства схем с блоками питания выпрямленным током и напряжением - возможность индивидуального обеспечения питания оперативным током одного защищаемого присоединения (однако при значительном числе присоединений экономически целесообразным оказывается групповое питание); - возможность применения защитной аппаратуры, изготовляемой для установок с аккумуляторными батареями. Недостатки схем с блоками питания выпрямленным напряжением и током: - недостаточная мощность для питания катушек включения электромагнитных приводов (обычно осуществляется от выпрямительных блоков, питаемых от трансформаторов собственных нужд подстанции); - невозможность использования для минимальных защит напряжения, а также при отключении подстанции с упрощенной схемой соединений со стороны высшего напряжения для управления отделителем в бестоковую паузу; - необходимость отдельных сердечников трансформаторов тока, когда требуется большая отдаваемая мощность.

Схемы с блоками питания выпрямленным током широко применяются на понижающих подстанциях с номинальным напряжением до 35 кВ, а также на подстанциях с номинальным напряжением 110–220 кВ с упрощенными схемами электрических соединений со стороны высшего напряжения (не имеется выключателей на этом напряжении). Некоторые из недостатков могут быть устранены при одновременном использовании энергии предварительно заряженных конденсаторов.

Схемы с предварительно заряженными конденсаторами Состоит из зарядного устройства, условно показанного на схеме промежуточным трансформатором TL, и блока конденсаторов С, заряжаемого через выпрямитель VD. Для предотвращения разряда конденсаторов через обратное сопротивление выпрямителя блок конденсаторов автоматически отключается от зарядного устройства замыкающим контактом минимального реле напряжения KV при значительном понижении выходного напряжения зарядного устройства. Основным недостатком схем с предварительно заряженным конденсатором является импульсность действия, поэтому каждый элемент должен присоединяться к отдельному блоку конденсаторов. Достоинствами схемы является возможность проведения оперативных операций на подстанции, потерявшей питание (например, отключение отделителей в бестоковую паузу) и возможность отключения выключателей с любыми тяжелыми приводами. Основная область применения: питание цепей отключения выключателей и отделителей.

Схема с предварительно заряженным конденсатором

Схемы с реле прямого действия. Защиты с реле прямого действия также могут быть условно отнесены к работающим на оперативном переменном токе. Простота и автономность защит с реле прямого действия обуславливают продолжающееся их использование для осуществления защит, если их параметры и погрешности являются приемлемым (обмотки реле питаются непосредственно от трансформаторов тока и трансформаторов напряжения, а исполнительные органы действуют непосредственно на отключение выключателей).

На ответственных объектах в качестве источника оперативного тока используется аккумуляторная батарея. Принято считать, аккумуляторную батарею наиболее надежным источником оперативного тока. Напряжение на аккумуляторной батарее не зависит от наличия и величины напряжения на подстанции, мощности батареи достаточно для операции включения любого выключателя на объекте. Учитывая высокую стоимость и необходимость постоянного обслуживания обычных стационарных аккумуляторных батарей, аккумуляторные батареи ранее устанавливались на электростанциях и крупных подстанциях 330–110 кВ.

Аккумуляторная батарея работает в режиме постоянного подзаряда от специальных выпрямителей (типа ВАЗП, ВУК), который подключен на шины и одновременно обеспечивает стабилизацию напряжения на шинах оперативного тока. Как правило, в работе должно быть два ВАЗПа, питающиеся от разных трансформаторов собственных нужд и параллельно работающих на шинах щита постоянного оперативного тока.

При отключении вводного автомата ВАЗПов или аккумуляторной батареи должна сработать сигнализация, и должны быть приняты немедленные меры по их обратному включению, так как только один из этих источников не обеспечивает надежной работы потребителей оперативного тока. Независимо от наличия сигнализации должен быть организован периодический контроль за работой батареи и щита постоянного тока. При этом необходимо контролировать: уровень напряжения – 220–230В; ток аккумуляторной батареи и подзарядных агрегатов – настраивается таким образом, чтобы ВАЗПы покрывали ток нагрузки щита и обеспечивали необходимый ток подзаряда батареи.

При отсутствии подзаряда аккумуляторная батарея в течение нескольких часов может потерять свой заряд за счет ее разряда на нагрузку подстанции, и устройства защиты и автоматики не смогут включить выключатель.

Величина сопротивления изоляции должна контролироваться автоматически. При снижении сопротивления изоляции ниже 20 кОм в сети оперативного тока 220 В срабатывает сигнал “Земля на шинах оперативного тока“. При снижении изоляции ниже этого уровня возможно ложное срабатывание реле при случайном замыкании на землю у обмотки реле (см. рис 5.1) и отключение или включение оборудования. Поэтому при появлении сигнала “Земля” должны быть прекращены все работы, кроме поиска места замыкания на землю.

Рис 5.1 Возможность срабатывания реле при втором замыкании на землю в сетях оперативного тока

При случайном замыкании на землю клеммы, к которой подключено реле, сопротивление изоляции включается последовательно с обмоткой реле и на реле прикладывается напряжение, пропорциональное отношению сопротивлений реле и изоляции. При малом сопротивлении изоляции напряжения на реле будет достаточно для его срабатывания.

Поиск земли в сетях оперативного тока часто осуществляется путем поочередного отключения автоматов (снятия предохранителей). После обнаружения поврежденного фидера, определяется возможность его отключения: фидер возможно отключить в случае, если от него не питается единственное устройство защиты, а устройство автоматики можно вывести из работы. Дальнейший поиск и устранение места замыкания на землю осуществляет релейный персонал объекта. Сети постоянного тока крупных объектов оборудованы специальными устройствами (СКИФ, САПФИР), позволяющими отыскать поврежденный фидер постоянного тока без его отключения. Такие устройства пускаются при появлении замыкания на землю и опрашивают фидера. В состав устройства входит генератор, подключенный между землей и шинами ЩПТ, и на том фидере, где есть ток, посылаемый генератором, фиксируется земля. Имеется клещевая приставка, с помощью которой можно проверить все цепи на наличие тока и найти конкретное место замыкания.

Для повышения надежности питания защиты и управления постоянным оперативным током, должна быть обеспечена селективность между вводным автоматом аккумуляторной батареи и автоматами (предохранителями) отходящих от ЩПТ присоединений. Добиться такой селективности технически сложно, главным образом потому, что ряд присоединений постоянного тока имеет большой ток нагрузки: соленоиды включения электромагнитных приводов, двигатели постоянного тока. Для аккумуляторной батареи обычного типа требуется большое помещение, специальное отопление и вентиляция, т.к. при заряде батареи выделяется водород, представляющий большую пожарную опасность. Необходимо постоянно контролировать уровень заряда АБ, плотность и уровень электролита. Эти трудности привели к тому, что аккумуляторные батареи применялись только на крупных объектах. В остальных случаях применялись различные виды переменного оперативного тока.

.5.2ШКАФ УПРАВЛЕНИЯ ОПЕРАТИВНЫМ ТОКОМ (ШУОТ)

ШУОТ был разработан специально для небольших объектов, для которых не требовалась большая емкость АБ. ШУОТ состоит из двух шкафов, в которых расположено подзарядное устройство и маломощная аккумуляторная батарея 220 В. из автомобильных аккумуляторов. Применяется на подстанциях с упрощенной схемой. При использовании на стороне ВН подстанции выключателей с соленоидными приводами, включение этих выключателей от ШУОТ не обеспечивается и для питания соленоидов включения используется специальный выпрямитель. Это означает, что для включения нужно иметь переменное напряжение на подстанции.

Низкое качество примененных аккумуляторов и подзарядного устройства, а также отсутствие необходимого надзора привело к тому, что срок службы батареи ограничивается 2-3 годами, после чего батарею нужно менять. В настоящее время на многих подстанциях батареи в ШУОТ вышли из строя и заменены другими, более современными аккумуляторными батареями.

Правила эксплуатации сети постоянного оперативного тока ШУОТ, не отличаются от аккумуляторной батареи.

.5.3ШКАФ ПОСТОЯННОГО ОПЕРАТИВНОГО ТОКА ШОТ-01 КОМПАНИИ “ЭНЕРГОМАШВИН”

Шкафы оперативного постоянного тока разработаны с учетом опыта эксплуатации ранее применявшихся шкафов ШУОТ. Подзарядные устройства обеспечивают уровень пульсаций менее одного процента, что значительно увеличивает срок службы аккумуляторов, доведя его до сроков гарантированных фирмой – изготовителем: 10–15 лет в зависимости от примененного аккумулятора. Уровень стабилизации оперативного тока 1%. Подзарядные устройства работают параллельно, так как автоматически выравнивают распределение тока между устройствами. Примененные аккумуляторные батареи герметизированы, что позволяет устанавливать шкафы в общих помещениях. Шкафы оснащены контролем уровня напряжения, уровня изоляции шин постоянного тока. Уровень тока в цепи подзарядных устройств и аккумуляторов контролируется амперметрами, имеется сигнализация неисправности подзарядных устройств, отклонения уровня напряжения за заданные пределы, появления земли в цепях опертока, отключения автоматов. Сигнал неисправности может быть передан по локальной сети. Низкая стоимость шкафа позволяет применять его на подстанциях небольшой мощности, или использовать его в качестве дополнительного автономного источника питания защиты на ответственных объектах. Шкаф оснащен автоматикой обогрева.

Шкаф не требуют постоянного наблюдения, так как оснащен сигнализацией. При внешнем осмотре следует проверить отсутствие сигналов неисправности, наличие тока в подзарядных устройствах и аккумуляторах, уровень напряжения на шинах, отсутствие замыкания на землю в сети.

Технические характеристики шкафа см. таблицу 5.1

Технические характеристики шкафов ШОТ- 01

Шкаф оперативного тока ШОТ-01-50 см. рис. 5.2. состоит из металлической несущей конструкции шкафного типа, предназначенной для установки на полу, и размещенных внутри нее узлов. Шкаф разделен герметичной горизонтальной перегородкой на два отсека: нижний (отсек аккумуляторных батарей), и верхний с аппаратурой. На передней части шкафа имеются две двери, закрывающие шкаф на половину его ширины каждая.

В нижнем отсеке шкафа оперативного тока устанавливается 17 аккумуляторных батарей, которые, являются герметизированными, необслуживаемыми, с номинальным напряжением 12 В и имеют ударопрочный негорючий корпус. Емкость аккумуляторной батареи- 38 Ач (по желанию заказчика, может быть изменена до 50 Ач). В двери нижнего отсека могут быть выполнены вентиляционные отверстия (прорези).

В верхнем отсеке смонтированы два подзарядных устройства, схема распределения оперативного тока, реле контроля напряжения, реле контроля изоляции, реле контроля пульсаций. На дверях шкафа установлено два амперметра, вольтметр и реле контроля исправности схемы.

По согласованию с заказчиком в схему могут быть внесены изменения (например, изменен тип аккумуляторов или элементы схемы.

Шкаф оперативного тока ШОТ-01-100 (рис. 5.3) состоит двух металлических несущих конструкций шкафного типа, предназначенных для установки на полу. В левом отсеке шкафа смонтированы 4 подзарядные устройства, схема распределения оперативного тока, реле контроля напряжения, реле контроля изоляции. На дверях этого отсека установлено четыре амперметра, вольтметр, милливольтметр, реле контроля исправности схемы и выключатель обогрева. Во втором шкафу, установлено 17 аккумуляторных батарей, которые, являются герметизированными, необслуживаемыми, с номинальным напряжением 12В и имеют ударопрочный негорючий корпус. Емкость аккумуляторной батареи – 100 Ач.

Количество автоматов по заказу

Рис. 5.2 Схема и внешний вид шкафа ШОТ-1-50

Отсек подзарядных устройств и схемы распределения постоянного тока Отсек аккумуляторных батарей При нормальной работе шкафа оперативного тока, все подзарядные устройства находятся в работе. Подзарядка аккумуляторных батарей производится непрерывно. При наличии напряжения хотя бы на одной из двух секций собственных нужд питание потребителей (шинок управления и сигнализации) осуществляется от подзарядных устройств, а при исчезновении напряжения собственных нужд – от аккумуляторных батарей. При возникновении неисправности в шкафу оперативного тока, либо на отходящих шинках управления и сигнализации (неисправность подзарядного устройства, срабатывании автоматических выключателей, реле контроля уровня напряжения или реле контроля изоляции), срабатывает указательное реле неисправности, а также выдается сигнал о неисправности в шкафу питания через систему телепередачи информации. Контроль величины напряжения на шинах =220В осуществляется по вольтметру (нормальное значение напряжения 231 В). Работа подзарядных устройств контролируется по показаниям амперметров. В нормальном режиме работы нагрузка на подзарядные устройства распределяется равномерно. .5.4БЛОКИ ПИТАНИЯ Применяются на подстанциях с упрощенной схемой. На выходе блока питания имеется выпрямленное напряжение, которое позволяет подключить к блоку защиты, рассчитанные на постоянный оперативный ток. Блоки питания подключаются к трансформатору напряжения (трансформатору собственных нужд) и трансформаторам тока. Блоки питания не выдают напряжение при отсутствии напряжения на подстанции, поэтому не могут быть использованы для подачи напряжения на подстанцию включением выключателя, или отключения отделителя в бестоковую паузу. Практически все токовые устройства фирмы “Энергомашвин” могут быть оснащены специальными блоками питания, которые обеспечивают выполнение всех функций реле при наличии переменного напряжения на подстанции и работу защиты только от тока короткого замыкания. .5.5КОНДЕНСАТОРНЫЕ БАТАРЕИ Конденсаторы предварительно заряжаются специальными выпрямителями до напряжения порядка 400В и при срабатывании защиты или автоматики разряжаются на катушку реле или аппарата. После снятия напряжения, заряд на конденсаторах сохраняется на время порядка 0.5 часа и может быть использован однократно при отсутствии напряжения на подстанции. Применяются в схемах управления отделителями для отключения его в бестоковую паузу, схемах включения от АВР, в ряде случаев используются для защиты. Так, устройство резервной защиты трансформатора (РЗТ), описанное ранее (п. 2.3.3), имеет на выходе 2 конденсатора, обеспечивающих отключение выключателей (или КЗ-ОД). Заряд конденсаторов перед отключением обеспечивается от тока короткого замыкания. .5.6СХЕМЫ ДЕШУНТИРОВАНИЯ При срабатывании защиты специальное реле подключает ранее закороченную токовую катушку в приводе выключателя (короткозамыкателя) в цепь трансформатора тока, размыкая закорачивающий катушку контакт при срабатывании защиты, ток от трансформатора тока подается в электромагнит переменного тока и аппарат срабатывает при достаточной величине тока. Применяется для токовой защиты. Для дешунтирования применялось электромеханическое реле РП 341 (361), имеющее мощные контакты, обеспечивающие дешунтирование тока до 150А. Фирма “Энергомашвин” взамен электромеханического реле применила семистор, обеспечивающий дешунтирование тока до 250А. Такие семисторы для дешунтирования установлены в некоторых модификациях реле УЗА-10 и УЗА-АТ. .5.7ЗАЩИТЫ С АВТОНОМНЫМ ПИТАНИЕМ Они используют для своей работы оперативный ток от собственных трансформаторов тока и могут действовать на отключение выключателя или отделителя и короткозамыкателя. К ним относятся вышеупомянутые реле УЗА-10 и УЗА-АТ, РЗТ. Фирма ALSTOM выпустила реле MiCOM P124 c встроенным блоком питания. Выпускается таже специальный блок питания для микропроцессорных реле ALSTOM -ИПК. Завод “Киевприбор” выпустил блок питания для своих микропроцессорных устройств защиты МРЗС – 05. Следует особенно подчеркнуть целесообразность применения в узловых точках подобных устройств, в том числе при наличии на подстанциях постоянного оперативного тока. Дело в том, что в большинстве случаев аккумуляторная батарея является единственным источником оперативного тока, который может быть утерян в процессе короткого замыкания, и оборудование остается без защиты. Такие события хотя и происходят не слишком часто, при условии тщательной эксплуатации системы оперативного тока, однако уже не раз приводили к выходу из строя энергоблоков на электростанциях, трансформаторов и секций шин на подстанциях. Поэтому можно рекомендовать применение устройств с автономным питанием, например на вводах ВН и НН трансформаторов в дополнение к основным защитам на постоянном оперативном токе. .5.8РЕЛЕ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ Это электромагниты переменного тока встроенные в выключатель. Они включаются в цепи трансформаторов тока присоединения и действуют на отключение выключателя. В такой схеме обычно несколько отключающих элементов, поэтому они действуют не прямо на выключатель, а на промежуточный элемент: релейную планку выключателя. При появлении в катушке тока, превышающего ток срабатывания электромагнита, он срабатывает и через релейную планку отключает выключатель. Такой элемент является токовым реле мгновенного действия и называется РТМ. Для создания выдержки времени электромагнит сцепляется с часовым механизмом, и получается реле с выдержкой времени, называемое РТВ. Эти реле до настоящего времени применяются в сетях 10 кВ. Однако в связи с их малой точностью и надежностью на новых объектах они не устанавливаются. .5.9ВЫБОР ПРИНЦИПОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОПЕРАТИВНОГО ТОКА НА ПОДСТАНЦИЯХ Наиболее универсальным принципом использования опертока, в большинстве случаев следует считать применение постоянного оперативного тока. Если объект ответственный, следует рассмотреть целесообразность применения 2 источников оперативного тока, особенно в случаях, когда выключатели имеют 2 соленоида отключения и позволяют иметь 2 независимые системы оперативного тока и релейной защиты. Использование именно постоянного оперативного тока, позволяет выявить все возможности современных микропроцессорных терминалов, телеуправление, измерения, регистрация событий, осциллографирование и.т. д. Эти функции разрабатываются с учетом именно постоянного оперативного тока, который не исчезает при отключении подстанции. Часть функций частично можно реализовать при питании от переменного тока. Однако не все и с недостаточной надежностью, учитывая возможность исчезновения напряжения на подстанции. Применение разных видов переменного тока можно рекомендовать на неответственных объектах типа ТП, РП, там, где количество объектов не превосходит 10 и не требуется телемеханизация объекта. При этом следует отдавать предпочтение устройствам с автономным питанием защит. При применении единственного источника постоянного тока следует рассмотреть целесообразность установки дополнительно устройств с автономным питанием, учитывая возможность потери единственного источника оперативного тока на подстанции. Читайте также:    Внешняя политика петра 1 реферат    Планирование расходов на персонал реферат    Система icon в стоматологии реферат    Управление профессиональными рисками реферат    Адаптация к климатическим условиям реферат