Выпрямительный блок питания токовый или напряжения для питания цепей защиты
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.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Компактность и надежность кремниевых выпрямительных элементов позволили промышленности обеспечить массовый выпуск блоков питания — выпрямительных устройств, рассчитанных для подключения к источникам переменного тока и предназначенных для питания вторичных устройств выпрямленным током.
Блоки питания можно разделить на четыре группы: токовые (БПТ), на-пряжения (БПН), зарядные устройства (УЗ), комбинированные (БПЗ-401 и БПЗ-402). Блоки БПТ и БПЗ-402 служат для подключения к трансформаторам тока, а БПН, УЗ и БПЗ-401—к трансформаторам напряжения или собственных нужд. В блоки питания входят стабилизирующие элементы: промежуточные насыщающиеся трансформаторы ПНТ, феррорезонансные и полупроводниковые стабилиза-торы напряжения и др.
Блоки питания БПТ и БПН выпускаются трех модификаций и имеют следующую нормальную выходную мощность: БПТ-11 и БПН-11—40 Вт, БПТ-101 и БПН-101—до 240 Вт и БПТ-1001 и БПН-1001 —1200 Вт.
Блок питания БПТ-11 (рисунок 1, а), состоящий из промежуточного на-сыщающегося трансформатора TL, выпрямителя V на кремниевых вентилях Д-226 и конденсатора С, образующего с вторичной обмоткой трансформатора TL феррорезонансный контур, рассчитан для подключения к трансформаторам тока. Надежная работа при наибольшей нагрузке обеспечивается при токах первичной обмотки трансформатора TL от 5 до 20 А
Блок питания БПН-11 ((рисунок 1, б) содержит два одинаковых узла, состоящих из промежуточного трансформатора TL, выпрямителя V на кремниевых вентилях Д-226 и конденсатора С, образующего с вторичной обмоткой трансформатора TL феррорезонансный контур. Этот блок питания рассчитан для подключения к источникам переменного тока напряжением 11О и 220 В.
Блоки питания БПТ-101 и БПН-101 аналогичны по конструкции блокам БПТ-11 и БПН-11, а блоки БПТ-1001 и БПН-1001 отличаются тем, что в феррорезонансный контур первого введен линейный дроссель, а второй выполнен трехфазным без конденсатора.
Рисунок 1 – Блоки питания:
а-БПТ-11, б —БПН-11
В качестве источников выпрямленного оперативного тока применяют два типа выпрямительных устройств: блоки питания тока и напряжения, зарядные устройства и предварительно заряженные конденсаторные батареи для питания средств автоматики, релейной защиты, управления, сигнализации и электромагнитов отключения выключателей; специальные выпрямительные устройства УКП для питания электромагнитов включения выключателей. Блок питания тока БПТ состоит из промежуточного насыщающего трансформатора тока TLA с выпрямительным мостом VS на выходе и имеет феррорезонансную стабилизацию вторичного напряжения. Блок питания напряжения БПН представляет собой промежуточный трансформатор напряжения TLV с выпрямительным мостом VS на выходе. Эти блоки можно использовать как самостоятельные источники питания или в комбинации друг с другом. Так стабилизированные блоки питания напряжения БПНС-1 вместе с токовыми БПТ-1002 служат для питания цепей защиты, автоматики и дистанционного управления.
Рисунок 2 – Блоки питания БПТ и БПН:
UG1, UG2 — блоки питания от трансформаторов тока и собственных нужд, L — катушка
Мощность блоков питания в некоторых случаях бывает недостаточна для работы электромагнитных приводов выключателей, потребляющих большие токи, поэтому применяют конденсаторные устройства серии БК-400 из металлобумажных конденсаторов емкостью 40, 80 и 200 мкФ, получающие заряд в период нормального режима. Запасенную ими энергию используют для питания релейной защиты; приводов отделителей и выключателей.
Для питания включающих электромагнитов приводов коммутационных аппаратов служат комплектные выпрямительные устройства БПРУ-66, которые содержат выпрямители, собранные по трехфазной мостовой схеме (схеме Ларионова) на мощных кремниевых диодах ВК2-200-5АБ (на ток 200 А и напряжение 500 В) и питающиеся от сети собственного расхода напряжением 220 В
Зарядные устройства
Для заряда конденсаторных устройств применяют зарядные устройства. Схема зарядного устройства УЗ-401 показана на рисунке 3. Оно рассчитано на одновременный заряд конденсаторов общей емкостью от 500 до 1000 мкФ В состоит из промежуточного трансформатора TLV, выпрямителя VS, поляризованного реле KL и реле минимального напряжения KV, которые контролируют наличие зарядного напряжения и подводимое напряжение.
Блоки серии БПЗ-400 обеспечивают заряд конденсаторных батарей, ис-пользуемых для приведения в действие аппаратов и устройств релейной защиты (режим разряда), или питание выпрямленным током аппаратуры автоматики, управления и релейной защиты (режим блока питания).
Блоки питания и заряда БПЗ-401 (рисунок 4, а) состоят из промежуточного трансформатора напряжения TLV с выпрямительным мостом VS на выходе. Реле KL предназначено для сигнализации о наличии зарядного напряжения. Первичная и вторичная обмотки трансформатора TLV выполнены секционированными. Параллельное или последовательное соединение секций позволяет включать блок на напряжение 100, 105, ПО, 115, 121, 127 В или 200, 220, 230, 242, 254 В, а получать на выходе напряжение НО или 220 В. Заряжаемые конденсаторы подключают через разделительный диод VD к выводам 6 и 10, а аппаратуру, питающуюся непосредственно от блока питания, — к выводам 7 и 10.
Рисунок 3 – Схема конденсаторного устройства УЗ-401
Блоки питания и заряда БПЗ-402 (рисунок 4, б) состоят из промежуточного насыщающегося трансформатора тока TLA с выпрямительным мостом VS на выходе и имеют феррорезонансную стабилизацию вторичного напряжения, которая обеспечивается согласованием индуктивности трансформатора TLA с емкостью конденсатора С. Вторичная обмотка блока питания имеет отпайки для регулирования тока наступления феррорезонанса и получения на выходе номинального напряжения ПО или 220 В. Последовательное или параллельное включение секций первичной обмотки, а также наличие в них отпаек позволяет изменять входное сопротивление блоков и уставку по току наступления феррорезонанса. Для зарядки конденсаторы подключают к зажимам 8 и 10 или 7 и 10 соответственно для быстрого или медленного заряда, а аппаратуру, питающуюся непосредственно от блока питания, — к выводам 9 и 10.
Рисунок 4 – Блоки питания БПЗ-401 (а) и БПЗ-402 (б):
1 - 10 — зажимы выводов
Устройства УКП состоят из двух шкафов, при необходимости соединяемых между собой: УКП-1 — выпрямитель с распределительным устройством, УКП-2 — индуктивный накопитель энергии. Устройство УКП-1 используют отдельно в тех случаях, когда не требуется индуктивный накопитель энергии (например, для питания электромагнитов включения выключателей). Контроль за состоянием УКП осуществляется с помощью вольтметра, лампы сигнализации и указательных реле.
Устройство УКП-2 содержит катушку индуктивности, в которой при подаче напряжения на электромагнит включения выключателя накапливается электромагнитная энергия, и систему коммутации на базе тиристоров, обеспечивающую быстрое подключение указанной катушки к электромагниту в случае включения выключателя на к. з., сопровождающееся снижением напряжения.
Зарядные устройства УЗ предназначены для предварительного заряда конденсаторов. Электроэнергия, запасаемая в конденсаторах, используется для питания отдельных вторичных цепей.
Рисунок 5 – Зарядное устройство УЗ-401
Зарядное устройство УЗ-401 (рисунок 5) имеет промежуточный транс-форматор TL, выпрямитель V на кремниевых вентилях и реле (поляризованное KL и минимального напряжения KV). Поляризованное реле KL контролирует исправность выпрямителя и заряжаемого конденсатора С. В нормальных условиях оно включено, а при пробое выпрямителя или конденсатора отключается и своими размыкающими контактами приводит в действие соответствующую сигнализацию. Реле напряжения KV контролирует подводимое к зарядному устройству напряжение. Если оно отсутствует или значительно снижено, реле KL своими замыкающими контактами отделяет блок от заряжаемых конденсаторов. Устройство УЗ-401 рассчитано на одновременный заряд конденсаторов общей емкостью от 500 до 1000 мкФ напряжением около 400 В. Питание зарядного устройства осуществляется от источника переменного напряжения ПО или 220 В.
Схема питания нескольких вторичных цепей от зарядного устройства CG показана на рисунок 6. Полупроводниковые диоды VI и V2 разделяют вторичные цепи устройств А V (автоматики) и АК (релейной защиты) и обеспечивают разряд конденсатора только на ту цепь, для которой он предназначен. Рубильники S1 и S2 служат для разряда конденсаторов С1 и С2 при ревизии зарядных устройств и питающихся от них вторичных цепей.
Рисунок 6 – Схема питания вторичных цепей от зарядного устройства
Докипедия просит пользователей использовать в своей электронной переписке скопированные части текстов нормативных документов. Автоматически генерируемые обратные ссылки на источник информации, доставят удовольствие вашим адресатам.
1. В настоящем отделе приведены нормы затрат труда на пусконаладочные работы по системам вторичных цепей напряжения и оперативного тока, а также по устройствам питания этих систем.
2. В нормах учтены затраты труда на следующие работы, выполняемые в соответствии с требованиями "Правил устройства электроустановок", а также СНиП 3.05.06-85 "Электротехнические устройства":
проверку и настройку устройств контроля оперативного напряжения и устройств измерения изоляции цепей оперативного напряжения;
снятие электрических характеристик устройств и агрегатов при работе на холостом ходу и под нагрузкой (по стационарным аккумуляторным батареям и устройствам питания);
проверку разводки по распредустройствам, ячейкам, шкафам, панелям шинок всех назначений: управления (переменного и постоянного оперативного тока), аварийной, предупредительной и технологической сигнализации, синхронизации, учета и измерения, защиты минимального напряжения, питания регистрирующих приборов и токовых цепей.
3. В нормах не учтены и должны определяться дополнительно по другим отделам ГЭСНп затраты труда на пусконаладочные работы для:
4. В нормах табл.01-06-021, 01-06-022 приведены затраты труда на пусконаладочные работы по трехпроводной системе, питающейся от одного коммутационного аппарата (одной группы предохранителей). Затраты труда для двухппроводной и четырехпроводной системы разводки следует определять по нормам для трехпроводной системы с коэффициентами, соответственно 0,7 и 1,3.
5. Затраты труда по проверке вторичных цепей однофазного трансформатора напряжения определяются по норме 01-06-020-03 с коэффициентом 0,5.
6. Нормы настоящего отдела разработаны из условия выполнения пусконаладочных работ звеном следующего квалификационного состава:
Источники и сети переменного и выпрямленного оперативного тока
Для снижения стоимости электрооборудования и упрощения его эксплуатации на подстанциях до 110 кВ применяют оперативный переменный и выпрямленный ток. В качестве источников оперативного переменного тока используют обычные или специально выделенные трансформаторы собственных нужд небольшой мощности, а также измерительные трансформаторы тока и напряжения.
Питание цепей управления и сигнализации может осуществляться от сети собственных нужд подстанции или от специальных силовых трансформаторов небольшой мощности, подключенных к шинам 6 или 10 кВ со стороны питания (до выключателей).
Источники переменного и выпрямленного тока в отличие от аккумуляторов не являются автономными, поскольку их работа возможна только при наличии напряжения в сети. Поэтому к схемам питания предъявляют особые требования, направленные на повышение надежности их работы: оперативные цепи должны питаться не менее чем от двух трансформаторов, напряжение во вторичных цепях должно быть стабилизировано, вторичные цепи должны быть отделены от цепей с. н.
Питание наиболее ответственных электроприемников оперативного тока должно обеспечиваться устройствами автоматического включения резервного питания (АВР).
На рис. 1 показана схема питания оперативных цепей переменным током от двух трансформаторов с. н. ТСН1 и ТСН2. Наиболее ответственные электроприемники выделены на особые шины ШОП, которые питаются через блок автоматического включения резервного питания (АВР).
Шины управления ШУ и сигнализации ШС питаются от шин ШОП через стабилизаторы СТ1, СТ2, чтобы колебания напряжения в цепях с. н. меньше влияли на работу схем управления и сигнализации. Питание электромагнитов включения масляных выключателей осуществляется от выпрямительных устройств ВУ1 и ВУ2, которые подключены к разным секциям щита с. н.
Рис. 1. Схема питания оперативных цепей на переменном токе: TCH1, ТСН2 — трансформаторы с. н., АВР — блок автоматического включения резерва, СТ1, СТ2 — стабилизаторы напряжения, ВУ1, ВУ2 — выпрямительные устройства, ШУ, ШП, ШС — шины управления, питания и сигнализации, АО — аварийное освещение, ТУ—ТС – телеуправление и телесигнализация, ШОП — шины ответственных потребителей
На стороне выпрямленного напряжения ВУ1 и ВУ2 работают на общие шины. Если в установке применены выключатели с пружинными приводами (ПП-67 и т. п.), работающими на переменном токе, схема соответственно изменяется: выпрямительные устройства исключаются, питание электромагнитов включения осуществляется от шин ШУ, так как электромагниты включения таких приводов не требуют большой мощности, ибо включение производится заранее заведенными пружинами привода.
Наряду с силовыми трансформаторами общего назначения для питания вторичных цепей используются специальные трансформаторы. Например, для питания цепей управления на подстанциях применяются трансформаторы ТМ-2/10 мощностью 2 кВА, номинальным напряжением 6 или 10 кВ на высшей стороне и 230 В на низшей.
В качестве источников переменного оперативного тока и для питания переменным током выпрямительных блоков в системах выпрямленного оперативного тока используются также измерительные трансформаторы тока (ТТ) и напряжения (ТН).
Ко вторичной обмотке ТТ может быть подключено последовательно несколько приборов и реле.
Погрешность ТТ и значение их вторичной нагрузки тесно связаны между собой. С увеличением нагрузки погрешность ТТ возрастает, поэтому вторичная нагрузка для ТТ не должна превышать допустимую, при которой обеспечивается соответствующий класс точности.
Особенность работы ТТ, питающих цепи оперативного тока через выпрямительные устройства, заключается в том, что их нагрузка в этом режиме значительно больше, чем при питании только цепей защиты и измерения. Поэтому сердечники ТТ работают в режиме насыщения, что ухудшает тепловой режим работы.
Проверка погрешности ТТ при нелинейной нагрузке выполняется, как и при линейной, по кривым предельной кратности вторичного тока. Отличие заключается в том, что кривая зависимости вторичного тока от нагрузки должна лежать ниже кривой допустимой кратности (1) во всем диапазоне изменения тока от нуля до расчетной кратности (рис. 2).
Рис. 2. Кривые допустимой погрешности ТТ при нелинейной нагрузке: 1 – кривая предельной кратности, 2, 3 — характеристики нелинейной нагрузки, К1, К2 — кратности насыщения трансформаторов тока
Кривые, представленные на этом рисунке, показывают, что нагрузка, соответствующая кривой 2, при кратности К2 превышает допустимую, а соответствующая кривой 3 не вызывает увеличения погрешности ТТ сверх допустимых 10 %. Следовательно, данный ТТ может быть использован только для питания нагрузки, соответствующей характеристике 3.
В ряде случаев ТТ используют только в качестве источников оперативного тока, например, когда они питают токовые блоки БПТ. В этих случаях к точности ТТ не предъявляется высоких требований, в то же время отдаваемая трансформаторами мощность должна быть достаточной для работы вторичных устройств, питающихся выпрямленным током. Зависимость отдаваемой мощности ТТ от первичного тока представлена на рис. 3.
Вторичные цепи ТН должны выполняться так, чтобы потери напряжения до панелей защит, автоматики и измерительных приборов находились в пределах от 1,5 до 3 %, а до расчетных счетчиков активной и реактивной энергии — не более 0,5 %. Так же как и в трансформаторах тока, класс точности ТН зависит от нагрузки вторичных цепей.
Рис. 3. Зависимость мощности, отдаваемой ТТ, от первичного тока
На рис. 4 представлены зависимости, показывающие, какие нагрузки соответствуют тому или иному классу точности ТН.
Однако ТН могут работать и с большими нагрузками, чем приведенные, но в этом случае нагрузка должна быть ограничена таким образом, чтобы погрешность ТН не приводила к неправильной работе релейной защиты и автоматики. Обычно ТН, питающие только цепи релейной защиты и автоматики, работают в классе точности 3.
В качестве источников выпрямленного постоянного тока применяются различные полупроводниковые выпрямительные устройства и специальные блоки питания. Источники выпрямленного тока можно разделить на три основные группы:
источники, служащие для заряда и подзаряда аккумуляторных батарей,
источники оперативного тока, питающие цепи управления и сигнализации,
источники, предназначенные для питания электромагнитов включения масляных выключателей.
Рис. 4. Зависимость класса точности ТН от нагрузки: 1 - НОМ-6, 2 - НОМ-10, НТМИ-6-66, НТМК-б-48, 3 — НТМИ-10-66,. НТМК-10, 4 — НОМ-35-66, 5 — НКФ-330, НКФ-400, НКФ-500, 6 — НКФ-110-57, НКФ-220-55, НКФ-110-48
К источникам выпрямленного тока следует также отнести предварительно заряженные конденсаторы, поскольку они заряжаются через выпрямители, питаемые от источников переменного тока.
Для заряда и подзаряда аккумуляторных батарей используют выпрямительные устройства: ВАЗП, РТАБ-4, ВАЗ, ВСС, ВСА, ВУ и др.
На рис. 5 приведена структурная схема регулятора РТАБ-4 , применяемого на подстанциях Мосэнерго и представляющего собой выпрямительное полупроводниковое подзарядное устройство, выходное напряжение которого автоматически поддерживается постоянным в соответствии с заданной уставкой.
Устройство предназначено для совместной работы с аккумуляторными батареями в режиме постоянного подзаряда. Регулятор РТАБ-4 покрывает нагрузку постоянного тока подстанции, а также естественный саморазряд, обеспечивая при этом стабилизацию заданных напряжений и тока.
Он состоит из двух регуляторов напряжения — основного и дополнительного, работающих независимо друг от друга и воздействующих на основные и дополнительные элементы батареи. Регулирование выходного напряжения в каждом из регуляторов осуществляется своей схемой управления (измерительный блок ИБ и блок управления БУ), воздействующей на выпрямитель силовой цепи.
Рис. 5. Структурная схема регулятора РТАБ-4: РНДЭ — регулятор напряжения дополнительных элементов, ОРН — основной регулятор напряжения, ПТ — промежуточный трансформатор, УВ — управляемый выпрямитель, БУ1, БУ2 — блоки управления, ИБ1, ИБ2 — измерительные блоки, УВМ — управляемый выпрямительный мост, БОТР — блок ограничения тока регулятора, БКН — блок контроля напряжения, ОЭБ — основные элементы батареи, ДЭБ — дополнительные элементы батареи, Rд – сопротивление нагрузки дополнительных элементов, Ш — шунт
Уровень напряжения на шинах постоянного тока контролируется специальным блоком БКН, который выдает сигнал при снижении или повышении напряжения на 10 % от заданной уставки. Основной регулятор снабжен блоком ограничения выходного тока БОТР для защиты от перегрузок при повреждении в цепях постоянного тока и работе на разряженную батарею.
Регулятор РТАБ-4 работает с естественным воздушным охлаждением при —5—+30 °С, напряжение питания — трехфазный переменный ток 220 или 380 В, номинальное выпрямленное напряжение на выходе регулятора 220 В, номинальный ток выхода —50 А, диапазон уставок ограничения тока выхода 40—80 А, точность регулирования ±2 %.
Регулятор напряжения дополнительных элементов выпускают в двух вариантах: на 20—40 и 40—80 В. Его максимальный выходной ток в нормальном режиме составляет 1—3 А. Сопротивление Rд используют в качестве балластной нагрузки для разряда дополнительных элементов во избежание сульфатации.
Для питания оперативных цепей служат токовые блоки (БПТ) и блоки напряжения (БПН) .
Блоки БПТ (рис. 6) состоят из промежуточного насыщающегося трансформатора ПНТ, выпрямительного моста В, а также вспомогательных элементов: дросселя Др и конденсатора С, включенных в схему для стабилизации выходного напряжения.
Рис. 6. Принципиальная схема блоков питания БПТ-1002 и БПН-1002
Блоки БПН состоят из промежуточного трансформатора ПТ, выпрямительного моста В, выпрямителя СВ и некоторых других элементов.
Рис. 7. Блок питания БПН-1002
Блоки БПТ получают питание от ТТ, а БПН — от ТН или трансформаторов с. н. Блоки БПТ и БПН или несколько блоков БПТ и БПН работают обычно на общие шины выпрямленного напряжения. Характерное отличие блоков БПТ и БПН состоит в том, что блоки БПН обеспечивают питанием оперативные цепи в нормальных условиях работы, когда на подстанции заведомо имеется напряжение, а блоки БПТ — в режимах КЗ, когда блоки БПН не могут обеспечить питание вторичных устройств из-за большого снижения напряжения в первичных цепях.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Источники оперативного тока для питания устройств релейной защиты
Для всех устройств релейной защиты, кроме реле прямого действия необходим источник оперативного тока. Источники оперативного тока подразделяются на:
- Источники питания постоянного оперативного тока.
- Источники питания переменного оперативного тока.
Источники питания постоянного оперативного тока
Независимым источником оперативного тока являются аккумуляторные батареи.
Преимущества источников питания постоянного оперативного тока :
- Обеспечивается питание всех цепей подключенных устройств в любой момент времени с необходимым уровнем напряжения и тока независимо от состояния основной сети.
- Простота и надежность схем релейной защиты.
- Высокая стоимость (экономически оправдано использование источников постоянного оперативного тока на подстанциях 110 кВ и выше с несколькими ВЛ);
- Необходимость наличия отапливаемого и вентилируемого помещения;
- Необходимость использования подзарядного устройства;
- Сложность в эксплуатации.
Для повышения надежности сеть оперативного питания секционируется с тем, чтобы обесточивание одной или нескольких секций не приводило к отказам наиболее ответственных потребителей оперативного тока, к которым относятся устройства релейной защиты, автоматики и управления.
Рис. 1. Схема подключения источника постоянного оперативного тока (аккумуляторной батареи) в распределительном устройстве
Аккумуляторная батарея работает на шинки постоянного тока, от которых отходят линии, питающие секции оперативного тока для каждой группы потребителей. ШУ – шинки для питания устройства релейной защиты, автоматики и управления (обычно отдельная шинка для каждой секции шин), ШС - шинки сигнализации и ШВ – шинки питания электромагнитов включения выключателей. Аккумуляторная батарея является также источником аварийного освещения подстанции.
Аккумуляторная батарея выполняется обычно из свинцово-кислотных аккумуляторов, обладающих достаточно высокими долговечностью, экономичностью и выдерживающих кратковременные перегрузки, например при питании электромагнитов включения мощных выключателей (ток электромагнита может достигать нескольких сотен ампер).
Помещение аккумуляторной батареи должно иметь обогрев и вентилцию для удаления паров серной кислоты. Для обеспечения долговечности батареи должен соблюдаться оптимальный режим ее подзаряда, заряда и разряда. С этой целью используются автоматические регулируемые выпрямительные установки (подза-рядные устройства).
Защита сети постоянного оперативного тока осуществляется с помощью предохранителей и автоматических выключателей с обеспечением селективности и чувствительности. Наиболее частым видом повреждений являются замыкания одного из полюсов на землю.
Оно не приводит к разрушениям, однако появление второго замыкания может привести к ложному срабатыванию устройства защиты или электромагнитов включения. Поэтому используется контроль изоляции, например установкой двух вольтметров. При отсутствии замыканий напряжение шин относительно земли одинаково, в противном случае показания вольтметров отличаются.
Источники переменного оперативного тока
Источники переменного оперативного тока - используют энергию защищаемого объекта. При выполнении переменного оперативного питания в качестве источников служат трансформаторы тока и трансформаторы напряжения .
Преимущества источников переменного оперативного тока :
- Более низкая стоимость.
- Отсутствие разветвленной сети оперативного тока.
- Колебания выходного напряжения выше, чем для источников постоянного оперативного тока, особенно в момент короткого замыкания . Для электромеханических реле это не имеет существенного значения, а для аналоговых и микроэлектронных – может привести к неправильной работе.
- Резкое снижение напряжения собственных нужд при включении выключателя на близкое короткое замыкание .
Существуют различные варианты выполнения устройств релейной защиты на переменном оперативном токе. Наиболее простые схемы, в которых используется ток установки.
1) Схема с дешунтированием электромагнита отключения .
YAT – катушка отключения выключателя. В нормальном режиме катушка отключения зашунтирована контактом токового реле РТ. При возникновении короткого замыкания р еле РТ срабатывает, контакт размыкается и вторичный ток трансформатора тока запитывает YAT, в результате чего отключается выключатель.
Схема используется для токовых защит, если включение электромагнитов отключения не приводит к недопустимым погрешностям трансформаторов тока , а максимальный ток короткого замыкания не превышает предельный ток, который могут коммутировать контакты реле.
2) Схемы на выпрямленном оперативном токе .
Схемы на выпрямленном оперативном токе целесообразно применять на присоединениях, оборудованных выключателями с электромагнитными или пневматическими приводами, электромагниты которых имеют большую потребляемую мощность, а также при наличии сложных устройств защиты.
В нормальном режиме выпрямленное выходное напряжение обеспечивает б лок напряжения (БПН), а при коротком замыкании – либо токовый блок питания (БПТ) либо оба блока вместе.
3) Схемы с использованием конденсаторных батарей .
В нормальном режиме контакт реле РТ разомкнут и конденсатор С заряжается через диод от напряжения с ТН. При возникновении короткого замыкания срабатывает токовое реле РТ, его контакт замыкается и предварительно заряженный конденсатор С начинает разряжаться на катушку отключения YAT, что приводит к отключению выключателя.
Данная схема используется, если мощность, отдаваемая трансформатором тока недостаточна для использования двух предыдущих схем.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Читайте также: