6)Источники оперативного тока. Назначение, общие требования. Постоянный оперативный ток. Выпрямленный оперативный ток. Переменный оперативный ток. Шот
Ответ: Оперативным током называется ток, питающий цепи дистанционного управления выключателями, вторичные цепи релейной защиты, автоматики и телемеханики, а также цепи сигнализации и блокировки.
Питание оперативных цепей отключения поврежденных линий и оборудования должно отличаться повышенной надежностью. Поэтому главное требование, которому должны отвечать источники оперативного тока, состоит в том, чтобы во время повреждений и при ненормальных режимах напряжение источника оперативного тока и его мощность должны иметь достаточную величину для действия вспомогательных реле защиты и автоматики и для надежного отключения и включения выключателей.
Различают независимые и зависимые источники оперативного тока. Работа первых не зависит, а вторых – зависит от режима работы и состояния первичных цепей электроустановки. К независимым источникам оперативного тока относятся аккумуляторные батареи (АБ), а к зависимым – ТТ, ТН, трансформаторы собственных нужд.
Источники оперативного тока подразделяются на источники постоянного тока и источники переменного тока.
Источники постоянного оперативного тока
Аккумуляторная батарея. На ответственных объектах в качестве источника оперативного тока используется аккумуляторная батарея (АБ), которая является наиболее надежным источником оперативного тока. Аккумуляторная батарея относится к независимым источникам оперативного тока, так как напряжение на АБ не зависит от наличия и величины напряжения основной сети подстанции. Мощность АБ должна быть достаточной для питания оперативных цепей и операций включения или отключения любого выключателя на объекте. Учитывая высокую стоимость и необходимость постоянного обслуживания стационарных АБ, они устанавливаются на электростанциях и крупных подстанциях.
После монтажа на месте эксплуатации АБ подвергают специальной обработке (формовке) от зарядного агрегата (рис. 3.1), в результате которой на положительных пластинах образуется перекись свинца (коричневого цвета), а на отрицательных пластинах – губчатый свинец (светло-серого цвета). Электролитом является раствор серной кислоты повышенной чистоты в дистиллированной воде. Плотность электролита у исправного аккумулятора при 20 °С должна быть 1,20–1,21 г/см3, а в конце разряда – примерно 1,145 г/см3.
Аккумуляторная батарея работает в режиме постоянного подзаряда от специальных выпрямителей, которые одновременно обеспечивают стабилизацию напряжения на шинах оперативного тока. При этом необходимо контролировать уровень напряжения – 220–240 В и ток АБ. Подзарядный агрегат настраивается таким образом, чтобы он покрывал ток нагрузки щита и обеспечивал необходимый ток для подзарядки батареи.
Рис. 3.1. Схема соединений щита постоянного оперативного тока с постоянным подзарядом стационарной АБ
Величина сопротивления изоляции сети постоянного тока 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 сопротивления изоляции ниже этого уровня возможно ложное срабатывание реле при случайном замыкании на землю у его обмотки и произойдет отключение или включение оборудования. Поэтому при появлении сигнала «Земля» должны быть прекращены все работы, кроме поиска места замыкания на землю.
Для автоматического контроля уровня напряжения нужны реле напряжения постоянного тока с высоким коэффициентом возврата, так как зона допускаемых отклонений напряжения на щите постоянного тока (ЩПТ) от номинального составляет не более ± 4%. При напряжении 220 В диапазон находится в пределах 210–240 В. При большем отклонении должна работать сигнализация.
Для стационарных АБ требуется большое помещение, специальное отопление и вентиляция, так как при заряде батареи выделяется водород, представляющий пожарную опасность. Необходимо постоянно контролировать уровень заряда АБ, плотность и уровень электролита. Эти трудности привели к тому, что АБ применяются только на крупных объектах. В остальных случаях применяют различные менее затратные виды питания оперативных цепей оперативным током.
Шкафы постоянного оперативного тока (ШОТ). ШОТ относятся к независимым источникам оперативного тока, так как напряжение на АБ не зависит от наличия и величины напряжения основной сети подстанции. Два подзарядных устройства обеспечивают уровень пульсаций менее 1 %, что значительно увеличивает срок службы аккумуляторов, доведя его до 10–15 лет в зависимости от типа примененных аккумуляторов. Примененные аккумуляторы герметизированы, что позволяет устанавливать шкафы в общих помещениях. Шкафы ШОТ оснащены контролем уровня напряжения, уровня изоляции цепей постоянного тока. Ток в цепи подзарядных устройств и аккумуляторов контролируется амперметрами. Имеется сигнализация неисправности подзарядных устройств при отклонении уровня напряжения за заданные пределы, появлении «земли» в цепях оперативного тока, 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.
На рис. 3.2 приведена схема ШОТ с применением микропроцессорного устройства А1, повышающего надежность управления ШОТом.
В ШОТ смонтированы:
– аккумуляторная батарея GB1–GB17, состоящая из 17 необслуживаемых кислотных герметизированных аккумуляторов, с номинальным напряжением каждого 12 В;
– зарядно-выпрямительные устройства UZ1, UZ2;
– схема распределения оперативного тока, питающая шинки управления ШУ (ЕС), шинки сигнализации ШС (ЕН), шинки ШП, ШБ и т. д.;
– измерительные приборы: амперметры с шунтами, вольтметр;
– система обогрева ШОТ с резисторами обогрева ЕК1-ЕК3, c датчиками температуры ВК1 и ВК2 и с реле включения обогрева К3;
– контроль изоляции сети постоянного тока осуществляется реле KL2.
Организация питания оперативных цепей постоянным током от ШОТ. На каждые две секции шин предполагается установка одного ШОТа, который питает оперативные шинки крайних камер каждой секции 6 или 10 кВ. Оперативные цепи всех камер данной секции шин до секционного разъединителя запитываются последовательно. В камере секционного разъединителя с помощью пакетных переключателей предусматривается возможность питания оперативных цепей от соседней секции шин. Это необходимо для бесперебойного питания оперативных цепей в случае необходимости производства ремонтных или профилактических работ ШОТов. ШОТы получают питание от трансформаторов собственных нужд подстанции напряжением 0,4 кВ.
Рис. 3.2. Схема ШОТ с применением микропроцессорного устройства А1