Предназначение системы оперативного тока на электронных подстанциях

Совокупа источников питания, кабельных линий, шин питания переключающих устройств и других частей 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 обычной работы подстанции оперативный ток употребляется также для аварийного освещения и электроснабжения электродвигателей (особо ответственных устройств).

Проектирование установок оперативного тока

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

Требования, предъявляемые к системам оперативного тока

К системам оперативного тока предъявляют требования высочайшей надежности при
маленьких замыканиях и других ненормальных режимов в цепях головного тока.

Систематизация систем оперативного тока на электронных подстанциях

Используются последующие системы оперативного тока на подстанциях:

1) неизменный 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 качестве главных источников питания употребляются измери-тельные трансформаторы тока защищаемых присоединений, измерительные трансформаторы напряжения, трансформаторы собственных нужд. В качестве дополнительных источников питания импульсного деяния употребляются за ранее заряженные конденсаторы;

3) выпрямленный оперативный ток — система питания оперативных цепей переменным током, в какой переменный ток преобразуется в неизменный (выпрямленный) при помощи блоков питания и выпрямительных силовых устройств. В качестве дополнительных источников питания импульсного деяния могут употребляться за ранее заряженные конденсаторы;

4) смешанная система оперативного тока — система питания оперативных цепей, при которой употребляются различные системы оперативного тока (неизменный и выпрямленный, переменный и выпрямленный).

В системах оперативного тока различают:

— зависимое питание, когда работа системы питания оперативных цепей находится в зависимости от режима работы данной электроустановки (подстанции);

— независящее питание, когда работа системы питания оперативных цепей не находится в зависимости от режима работы данной электроустановки.

Неизменный 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 электрическим приводом, для которых возможность включения от выпрямительных устройств не доказана 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 обустроены 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 обустроены электрическими приводами; на подстанциях 110 кВ с малым числом масляных выключателей на стороне 110 кВ.

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

Смешанная система переменного и выпрямленного оперативного тока применяется:
для подстанций с переменным оперативным током при установке на вводах питания выключателей с электрическим приводом, для питания электромагнитов включения которых инсталлируются 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
маленьких замыканий на стороне среднего либо высшего напряжения.

В данном случае защита трансформаторов производится на переменном токе с внедрением за ранее заряженных конденсаторов, а других частей подстанции – на выпрямленном оперативном токе.

Система неизменного оперативного тока

В качестве источников неизменного оперативного тока употребляются аккумуляторные батареи типа СК либо СН.

Потребители неизменного тока

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

1) Повсевременно включенная нагрузка – аппараты устройств управления, блокировки, сигнализации и релейной защиты, повсевременно обтекаемые током, также повсевременно включенная часть аварийного освещения. Неизменная нагрузка на аккумуляторной батареи находится в зависимости от мощности повсевременно включенных ламп сигнализации и аварийного освещения, также от типов реле. Потому что неизменные нагрузки невелики и не оказывают влияние на выбор батареи, в расчетах можно приблизительно принимать для больших подстанций 110-500 кВ значение повсевременно включенной нагрузки 25 А.

2) Временная нагрузка – появляющаяся при исчезновении переменного тока во время аварийного режима – токи нагрузки аварийного освещения и электродвигателей неизменного тока. Продолжительность этой нагрузки определяется продолжительностью аварии (расчетная продолжительность 0,5 часа).

3) Краткосрочная нагрузка (продолжительностью менее 5 с) создается токами включения и отключения приводов выключателей и автоматов, пусковыми токами электродвигателей и токами нагрузки аппаратов управления, блокировки, сигнализации и релейной защиты, краткосрочно обтекаемых током.

При переменном оперативном токе более обычным методом питания электромагнитов отключения выключателей является конкретное включение их во вторичные цепи трансформаторов тока (схемы с реле прямого деяния либо с дешунтированием электромагнитов отключения при срабатывании защиты). При всем этом предельные значения токов и напряжений в токовых цепях защиты не должны превосходить допустимых значений, а токовые электромагниты отключения (реле типов РТМ, РТВ либо ТЭО) должны обеспечивать необходимую чувствительность защиты в согласовании с требованиями ПУЭ. Если эти реле не обеспечивают нужной чувствительности защиты, питание цепей отключения делается от за ранее заряженных конденсаторов.

На подстанциях с переменным оперативным током питание цепей авто-матики, управления и сигнализации делается 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 конкретно либо через промежные звенья – блоки питания, конденсаторные устройства. Переменный оперативный ток распределяется централизованно и, как следует, при его использовании не требуется сложной и дорогой распределительной сети. Но зависимость питания вторичного оборудования от наличия напряжения в основной сети, недостающая мощность самих источников (измерительные трансформаторы тока и напряжения) ограничивает область внедрения оперативного переменного тока.

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

Стабилизаторы напряжения созданы для:

1) поддержания нужного напряжения оперативных цепей при работе АЧР, когда может быть одновременное понижение частоты и напряжения;

2) разделения оперативных цепей и других цепей собственных нужд подстанции (освещение, вентиляция, сварка и т.д.), что значительно увеличивает надежность оперативных цепей.

Система выпрямленного оперативного тока

Для выпрямления переменного тока употребляются:

Блоки питания стабилизированные типа БПНС-2 вместе 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 заместо БПНС-2 – для питания цепей защиты, автоматики, управления, когда возможность их использования доказана расчетом и не требуется стабилизация оперативного напряжения (к примеру, 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 куцее замыкание при зависимом питании цепей включения.

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