12.2. Источники оперативного тока

Применяют два вида оперативного тока: переменный — на под­станциях с упрощенными схемами и постоянный — на станциях и подстанциях, имеющих стационарные аккумуляторные установки.

В качестве источников переменного оперативного тока исполь­зуются трансформаторы тока и напряжения, а также трансформа­торы собственных нужд. Эти источники тока имеют свои недо­статки. Так, ТТ обеспечивают надежное питание оперативных це­пей только лишь во время КЗ, когда резко возрастают ток и на­пряжение на их зажимах, а ТН и ТСН не пригодны для питания оперативных цепей при КЗ, так как при этом снижается напря-

Рис. 12.5. Схема питания оперативных цепей выпрямленным током:

ТСН1 и ТСН2 — трансформаторы собственных нужд; ВУ1, ВУ2 — выпрямитель­ные устройства; У31 и У32 — зарядные устройства конденсаторов; ШП — шины питания электромагнитного включения выключателей; БПН1, БПН2 — блоки питания; БПТ1, БПТ2 — токовые блоки питания

жение в питающей сети, но они пригодны для питания оператив­ных цепей в режимах работы, близких к номинальным, поэтому область их раздельного применения ограничена.

Широкое применение на подстанциях получили источники комбинированного питания одновременно от трансформаторов тока и напряжения (рис. 12.2). От них включают полупроводнико­вые выпрямительные устройства и специальные блоки питания (рис. 12,4). Источники комбинированного питания можно разде­лить на три группы: источники для заряда и подзаряда аккумуля­торных батареи; источники оперативного тока, питающие цепи уп­равления и сигнализации; источники, предназначенные для пита­ния электромагнитов включения масляных выключателей. К источ­никам выпрямленного тока следует также отнести предварительно заряженные конденсаторы, поскольку они заряжаются через вып­рямители, питаемые от источников переменного тока (рис. 12.3).

Устройства комбинированного питания применяются для пи­тания электромагнитов включения масляных выключателей от трансформаторов СН через выпрямители, а цепи управления, за­щиты и автоматики — от небольшой герметичной аккумулятор­ной батареи с автоматическим подзарядом от выпрямительных устройств (рис. 12.5).

12.3. Обслуживание аккумуляторных батарей

Особенности конструкций и работа аккумуляторов. На станциях и подстанциях применяют свинцово-кислотные аккумуляторы типа С (СК) в открытых стеклянных сосудах (рис. 12.6), а аккумулято­ры большей емкости (рис. 12.7) — в деревянных баках, выложен­ных внутри свинцом. Аккумуляторные пластины разной полярно­сти, находящиеся в одном сосуде, отделяют друг от друга сепара­торами из мипоры (мипласта). Сосуды заполняют электролитом (водным раствором чистой серной кислоты). Положительные пла­стины изготовляют из чистого свинца. Они имеют рифленую по­верхность.

При формировании собранного аккумулятора (особом режиме первого заряда) на поверхности положительных пластин из ме­таллического свинца основы образуется слой двуокиси свинца (РЮз), являющийся активной массой этих пластин. Отрицатель­ные пластины, имеющие коробчатую форму, изготовляют также из металлического свинца. Ячейки свинцового каркаса пластин за­полняют активной массой, приготовленной из окислов свинца и свинцового порошка. Для закрепления массы в ячейках пластины с боков покрывают тонкими перфорированными свинцовыми лис­тами. В процессе первого заряда собранного аккумулятора на отри­цательных пластинах образуется губчатый свинец.

Отечественные заводы выпуска­ют аккумуляторы типа СН. Они имеют пластины, сепараторы из стекловойлока и винипласта, стек­лянные сосуды с уплотненными крышками. Аккумуляторы СН ком­пактны, имеют меньшие размеры и массу, не требуют доливки воды. Однако емкость их незначительна.

Основными характеристиками аккумуляторов С (СК) являются номинальная емкость, продолжи­тельность и токи разряда, мини­мальный ток заряда. Эти величины зависят от типа, размеров, числа пластин и определяются путем ум­ножения соответствующих величин для аккумуляторов С-1 (СК-1) на типовой номер.

В эксплуатации емкость аккуму­лятора зависит от концентрации и температуры электролита и режи­ма разряда. С ростом плотности

электролита емкость аккумулятора возрастает. Однако крепкие ра­створы способствуют ненормальной сульфатации пластин.

Повышение температуры электролита также приводит к возра­станию емкости, что объясняется снижением вязкости и усиле­нием диффузии электролита в поры пластин. Но с повышением

Рис. 12.6. Аккумулятор в откры­том стеклянном сосуде:

7 — палочка; 2 — сепаратор; 3 — полоса; 4— сосуд; 5— пластина «+»; 6 — пластина «-»; 7 — пружина

Рис. 12.7. Аккумулятор в деревянном сосуде:

7 — стекло подпорное; 2 — палочка; 3 — сепаратор; 4 — сосуд; 5 -- полоса; 6 —

пластина «+»; 7 — пластина «-»

температуры увеличиваются саморазряд аккумулятора и сульфа-тация пластин.

Опытным путем установлено, что для стационарных аккуму­ляторов типа С (СК) оптимальным является удельный вес элект­ролита в начале разряда 1,2... 1,21 г/см³ при температуре 25 °С. Тем­пература воздуха в помещении, где установлена аккумуляторная батарея, должна поддерживаться в пределах 15...25 °С.

Факторами, ограничивающими разряд, являются конечное на­пряжение на зажимах аккумулятора и плотность электролита в сосудах. При 3... 10-часбвом разряде снижение напряжения допус­кается до 1,8 В, а при 1... 2-часовом — 1,75 В на элемент. Более глубокие разряды во всех режимах вызывают повреждения акку­муляторов. Слишком длительные разряды малыми токами прекра­щают, когда напряжение становится равным 1,9 В на элемент. При разряде контролируют напряжение аккумуляторов и плотность электролита в них. Уменьшение плотности на 0,03 ...0,05 г/см³ сви­детельствует о том, что емкость исчерпана.

Ненормальная сульфатация пластин. В режиме разряда аккуму­лятора на его пластинах образуется свинцовый сульфат. При бла­гоприятном режиме работы аккумулятора сульфат имеет тонкое кристаллическое строение и легко растворяется в электролите при заряде аккумулятора, переходя в окись свинца на положительных пластинах и в губчатый свинец — на отрицательных.

Ненормальная сульфатация пластин с образованием крупных, не полностью растворяющихся во время разряда кристаллов суль­фата, возникает, как отмечалось ранее, при работе аккумулятора с чрезмерно высокой плотностью электролита и высокой темпе­ратуре; систематических глубоких разрядах и недостаточных заря­дах; зарядах большими токами; длительном разряженном состоя­нии батареи. В этих условиях сравнительно быстро растет количе­ство кристаллов сульфата, которые закрывают собой поры актив­ной массы пластин, препятствуя доступу электролита. При этом увеличивается внутреннее сопротивление аккумулятора, поэтому емкость аккумулятора снижается. При ненормальной сульфатации на пластинах образуются беловатые пятна, в сосуде выпадает свет­ло-серый шлам, коробятся положительные и выпучиваются от­рицательные пластины.

Чтобы устранить начальную стадию сульфатации пластин, ба­тарею аккумуляторов заряжают малыми токами, а процесс заряда удлиняют. В случае глубокой сульфатации аккумуляторы подверга­ют десульфатационному заряду.

Саморазряд аккумулятора. Саморазряд означает полную поте­рю химической энергии вследствие паразитных химических и электротехнических реакций в его пластинах. Саморазряд проис­ходит как в работающих, так и в отключенных от сети аккумуля­торах. При нормальном саморазряде новая батарея теряет в течение суток не менее 0,3 % своей емкости. Со временем саморазряд возрастает. Повышенная температура и плотность электролита, при­сутствие в нем примесей (железо, хлор, медь и другие элементы) повышают саморазряд аккумулятора. Поэтому применяемые для составления электролита кислота и дистиллированная вода про­веряются на содержание вредных примесей.

Обслуживание аккумуляторных батарей. Надежность работы ак­кумуляторных батарей зависит от состояния помещений, в кото­рых батареи размещаются, и от правильной их эксплуатации.

При осмотрах аккумуляторных батарей проверяют:

целость сосудов и уровень электролита в них, правильность по­ложения стекол, отсутствие течи, чистоту сосудов, стеллажей, стен и полов;

отсутствие у пластин отстающих элементов (обычно сосуд с отстающими элементами имеет пониженную плотность электро­лита и более слабое по сравнению с соседними сосудами газовы­деление).

Причиной отставания чаще всего являются КЗ между пласти­нами, которые приводят к образованию шлама, выпадению ак­тивной массы и короблению пластин;

уровень электролита (пластины в элементах всегда должны быть в электролите, уровень которого поддерживают на 10... 15 мм выше верхнего края пластин). При понижении уровня электролита до­ливают дистиллированную воду, если плотность электролита выше 1,2 г/см³, или раствор серной кислоты с плотностью 1,18 г/см³, если плотность электролита ниже 1,2 г/см³;

отсутствие сульфатации (белого налета), коробления и слипа­ния соседних пластин — не реже одного раза в 2... 3 мес. Основны­ми признаками замыкания пластин являются понижение напря­жения и плотности электролита в сосуде по сравнению с сосед­ними (при металлическом КЗ пластины нагреваются, а темпера­тура электролита повышается);

отсутствие коррозии контактов;

уровень и характер шлама в стеклянных сосудах (расстояние между нижним краем пластины и шламом должно быть не менее 10 мм, а шлам необходимо своевременно удалять во избежание закорачивания пластин);

исправность элементного коммутатора (при его наличии), на­личие замыкания между соседними контактами и целость сопро­тивления, встроенного в ползунок;

исправность зарядных и подзарядных агрегатов;

исправность вентиляции и отопления (в зимнее время);

температуру электролита (по контрольным элементам).

Периодически не реже одного раза в месяц проверяют напря­жение и плотность электролита каждого элемента. Систематичес­ки при осмотрах контролируют состояние изоляции. Наличие примесей в электролите может привести к разруше­нию пластин, а срок службы и емкость батареи находятся в пря­мой зависимости от качества электролита.

Наиболее вредными примесями являются железо, хлор, амми­ак и марганец. Чтобы предупредить попадание примесей в элект­ролит, серную кислоту и дистиллированную воду проверяют в химической лаборатории. Не реже одного раза в год анализируют электролит 1/3 всех элементов работающей аккумуляторной бата­реи.

Емкость аккумуляторной батареи проверяют один раз в один-два года.

Для этого заряженную батарею разряжают на заранее выделен­ную нагрузку до напряжения 1,7...1,8Вив зависимости от тока и времени разряда определяют емкость.

При проверках (не реже одного раза в месяц) пользуются сле­дующими приборами:

при измерении сопротивления изоляции — вольтметром с внут­ренним сопротивлением не менее 50 кОм;

при измерений напряжения отдельных аккумуляторов — пере­носным вольтметром со шкалой 0...3 В;

при измерении плотности и температуры электролита — ден­симетром (ареометром) с пределами измерения 1,1... 1,4 г/м³ и ценой деления 0,005 г/м³ и термометром с пределами измерений 0...50°С.

Текущий ремонт аккумуляторных батарей выполняют ежегод­но, а капитальный — не реже одного раза в 12... 15 лет. В ряде энергосистем (например, в Мосэнерго и др.) один раз в 2 года выполняют средний ремонт, во время которого устраняют выяв­ленные недостатки и нарушения; заменяют пластины и сепарато­ры, прокладки между изоляторами и сосудами; проверяют состо­яние паек, выполняют смазку и подтягивание креплений контак­тов, выполняют чистку внешних поверхностей банок и стелла­жей, протирают токоведущие части и изоляторы и др.