1 Вопрос Системы оперативного тока, используемого на подстанциях, их достоинства и недостатки. Оперативный ток

Используется постоянный, выпрямленный  и переменный оперативный ток.

Для питания устройств РЗиА, цепей управления применяются свои собственные выделенные источники.

Источником постоянного оперативного тока является аккумуляторные батареи. Выпускаются на напряжение 24, 48, 110, 220 В. На современных крупных подстанциях используются аккумуляторные батареи напряжением 110 кВ. На старых – 110 кВ. Чем выше напряжение питания – тем надежнее срабатывают контакты. Поэтому перешли на более высокое напряжение.

Преимущества.  

1.     Надежный источник питания. Поэтому применяются очень широко.

Недостатки.

1.     Высокая стоимость.

2.     Требуют специального помещения.

3.     Требуется зарядное устройство,

4.     Квалифицированный персонал для их обслуживания.

 

Переменный оперативный ток.  Источником переменного оперативного тока является трансформаторы тока и напряжения.

Преимущества.

1.     Экономичность.

Недостатки.

1.     Низкая надежность.

В ыпрямленный оперативный ток. Для его получения используются блоки питания.

 

Источник выпрямленного оперативного тока состоит из батареи конденсаторов и блока питания UGV. Батарея конденсаторов используется в качестве кратковременного источника оперативного тока, заряженного в нормальном режиме работы. Заряжается конденсаторная батарея с помощью блока питания. В случае сильного  снижениянапряжения при КЗ энергии конденсаторной батареи хватает для срабатывания РЗ и отключения выключателя.

Преимущества.

1. Более экономичный, чем постоянный ток. Не требует специального помещения и обслуживающего персонала.

2. Более надежный, чем переменный ток.

Недостатки.

1.     Требует блока питания.

2.     Мощность питания кратковременная. На время разряда конденсатора. Это ограничивает их применение. 

2. Системы оперативного тока, используемого на подстанциях, их достоинства и недостатки.

На подстанциях распределительных сетей могут применяться следующие виды оперативного тока и их источники:

- постоянный — аккумуляторные батареи;

-переменный — измерительные трансформаторы тока ТТ и трансформаторы напряжения 77/, а также трансформаторы собственных нужд ТСН;

-выпрямленный — блоки питания (токовые БПТ и напряжения БПН) и другие выпрямительные устройства; -ток разряда конденсаторов — предварительно заряженные конденсаторы, собранные в блоки БК, совместно с блоками для заряда конденсаторов УЗ или БПЗ. Аккумуляторные батареи. Достоинства аккумуляторных батарей состоят в том, что при питании от них можно выполнять релейные защиты и устройства автоматики любой сложности, а для дистанционного управления выключателями любого типа могут применяться простые и надежные приводы постоянного тока. Релейная аппаратура «а постоянном токе более надежна, следовательно, аккумуляторная батарея наиболее.полно удовлетворяет требованиям, предъявляемым к источникам оперативного тока.

Недостатки аккумуляторных батарей, ограничивающие их применение, — удорожание подстанции (требуются батарея и специальное отапливаемое помещение для нее, а также зарядные устройства), необходимость обслуживания и ‘наличие разветвленной сети. Поэтому аккумуляторные батареи устанавливают только при невозможности либо ненадежности выполнения питания оперативных цепей на переменном токе, например на подстанциях с большим числом тяжелых выключателей, со сложными релейной защитой и автоматикой. К таким электроустановкам ’относятся крупные районные подстанции и распределительные пункты энергосистем, а также электроустановки особой важности.

Аккумуляторные батареи напряжением 24 и 48 в применяются главным образом на небольших подстанциях, где не требуется дистанционное управление выключателями и оперативный ток служит только для питания цепей отключения, сигнализации и контроля.

Батареи напряжением 110 в применяются на сравнительно мощных подстанциях небольших размеров и напряжением 220 в — при больших расстояниях между приводами выключателей и батареей.

Конденсаторное устройство (КУ) на подстанциях с переменным оперативным током в некоторых аварийных режимах является единственным источником, обеспечивающим действие защитных устройств.

Достоинствами КУ являются их небольшие размеры и вес, сравнительная простота, дешевизна, высокое рабочее напряжение, малая потребляемая мощность и малое время заряда конденсаторов.

Основные недостатки КУ:

1. При разряде конденсатора возникает лишь им-пульс. Для повторения действия конденсатор нужно 6 быстро перезарядить. Схемы многоимпульсных КУ позволяют на ‘некоторое время сохранить заряд конденсаторов при потере напряжения со стороны зарядных цепей, но это время мало и не превышает долей секунды.

2.  Малая разрядная мощность. Увеличение мощности привело ‘бы к недопустимо большим размерам КУ.

3.  Саморазряд конденсаторов, который при недостаточно хорошем состоянии изоляции может привести к отказу действия защиты.

На подстанциях КУ применяют для питания отключающих электромагнитов приводов выключателей и отделителей, для оперативных цепей защиты минимального напряжения и защиты таких присоединений, трансформаторы тока которых из-за недостаточной мощности не ‘могут обеспечить питание цепей отключения при коротком замыкании.

Измерительные трансформаторы и трансформаторы собственного расхода являются основными источниками питания оперативных цепей релейной защиты на подстанциях с переменным и выпрямленным оперативным током.

Использование трансформаторов тока обеспечивает в большинстве случаев надежное питание оперативных цепей защиты, особенно при больших токах, возникших вследствие короткого замыкания, а также позволяет полностью разделить оперативные цепи отдельных присоединений.

Трансформаторы напряжения и собственного расхода являются достаточно надежными источниками оперативного тока, при повреждениях не сопровождающихся снижением междуфазного напряжения (замыкание на землю, действие газовой защиты и т. п.).

Особое значение для подстанций с переменным оперативным током имеет величина мощности, отдаваемой источником в нормальном и особенно аварийном режимах. Как известно, измерительные трансформаторы — маломощные аппараты, класс точности которых и величины погрешностей в большой степени зависят от величины и характера нагрузки. Особенно это относится к трансформаторам тока и в меньшей степени — к трансформаторам напряжения.

Измерительные трансформаторы, как непосредственные источники оперативного тока, используются для питания приборов измерения и простых устройств защиты преимущественно прямого действия на отключающий механизм аппарата в первичной цепи. Что касается силовых трансформаторов собственного расхода, мощность которых неизмеримо больше, чем у измерительных трансформаторов, то ранее они почти всегда использовались только для питания вспомогательной силовой нагрузки и освещения. В настоящее время на подстанциях с переменным оперативным током в нормальном режиме эти трансформаторы наряду с трансформаторами напряжения являются основными источниками питания разветвленных оперативных цепей защиты, автоматики и сигнализации.

Блоки питания. При переходе на переменный оперативный ток не всегда удается отказаться от применения масляных выключателей с электромапнитными приводами постоянного тока. В последнее время из-за недостатков пружинных приводов на ответственных подстанциях легкие выключатели 6—10 кв иногда оборудуются электромагнитными приводами [JI. 5]. Тяжелые масляные выключатели (с большим включающим моментом) всегда имеют электромагнитные приводы. При сложных комплектах защиты и автоматики с реле косвенного действия также требуется источник оперативного тока, не зависящий от режима в первичной цепи. Поэтому при переходе на переменный оперативный ток и наличии на подстанции выключателей с электромагнитными приводами и сложными комплектами защиты единственной возможностью обойтись без аккумуляторной батареи является применение блоков питания *.

Блоки литания получают питание одновременно от измерительных трансформаторов тока и напряжения, а иногда и от трансформаторов собственного расхода (рис. 1). Комбинированный отбор мощности от первичной цепи обеспечивает высокую надежность вне зависимости от режима в первичной цепи. Напряжение на вы-

1 Отключение выключателей с электромагнитными приводами (в том числе и тяжелых) может быть достигнуто с помощью отключающих приставок. Такиепрпставки в усовершенствованном виде (типа ОП) широко используются в последнее время на ряде подстанций Мосэнерго.

Ходе блока питания достаточно стабильно (отклонения порядка ±20%) в режимах первичной цепи от холостого хода до трехполюсного короткого замыкания. При протекании большого тока и пониженном напряжении работа защиты обеспечивается трансформаторами тока; при малом токе и повышенном.напряжении — трансформаторами напряжения. Если снабдить такое устройство выпрямителями, то на выходе блока питания будет ‘Выпрямленное напряжение.

Достоинства блоков питания очевидны. Сохраняется возможность применения более совершенной релейной аппаратуры при отсутствии аккумуляторной батареи; это имеет особенно большое значение при переводе на переменный оперативный ток действующих подстанций, так как позволяет сохранить уже имеющиеся схемы вторичных цепей на постоянном токе и избежать перерыва литания потребителей. При этом во многих случаях можно отказаться и от дежурства на подстанции.

Недостатки блоков питания: 1) необходимость выделения для большинства из них отдельных комплектов трансформаторов тока; 2) необходимость проведения ряда предварительных сравнительно сложных расчетов по проверке надежности питания от блоков; 3) удлинение и некоторая разветвлепность оперативных цепей. Вес некоторых блоков питания достигает 28—30 кг.

Блоки питания целесообразно применять на подстанциях с высшим напряжением до 110 кв включительно.

Выпрямительные устройства только для включения тяжелых выключателей с электромагнитными приводами (которое не может быть обеспечено при питании от блоков питания либо конденсаторов) применяются рядом организаций. Поскольку включение выключателей производится в основном при наличии напряжения со стороны питающих линий, эти устройства получают надежное питание от трансформаторов собственного расхода.