7. Выбор установок оперативного тока

Приборы, аппараты, соединительные провода и кабели систем управления, сигнализации, измерения, релейной защиты, автоматики и телемеханики относят к оборудованию вспомогательных цепей. Согласно ГОСТ 18311-80, вспомогательная цепь электрического устройства – это электрическая цепь различного функционального назначения, не являющаяся силовой электрической цепью. Все электрические цепи управления, сигнализации, измерения и защиты называются оперативными.

Для обеспечения работы устройств вспомогательных цепей в нормальном и аварийном режимах электроустановок требуется источник энергии – источник оперативного тока. При этом возможно применение как постоянного, так и переменного тока.

Питание оперативных цепей может осуществляться как от специальных независимых источников энергии (аккумуляторных батарей, химических элементов), так и путем отбора мощности от первичных источников энергии (генераторов, силовых и измерительных трансформаторов, предварительно заряженных конденсаторов и выпрямительных устройств). На электрических станциях (ЭС) и подстанциях (ПС) применяют централизованные и индивидуальные схемы распределения оперативного тока.

Схемы индивидуального питания оперативных цепей применяются на электрических станциях малой мощности и подстанциях с небольшим числом выключателей или без них на высокой стороне.

Ограничения в применении трансформаторов тока и напряжения для питания оперативных цепей вызываются их неспособностью выдавать достаточную мощность при нормальном режиме (ТА) и коротких замыканиях (ТV) соответственно.

При централизованном питании оперативных цепей источником тока обычно служат аккумуляторные батареи с подзарядными устройствами. В качестве источника постоянного оперативного тока на электрических станциях и подстанциях в основном примененяются свинцово-кислотные аккумуляторные батареи (GB) типа С, СК, СН, СКЭ, СЗ (отечественного производства), серии VARTA bloc (vb2305-vb4118), VARTA OPZS (3 OPZS 150 – 48 OPZS 1200), VARTA OPZS (4 OPZV 200 – 240 OPZV 3000) – зарубежного производства.

В обозначении типа аккумулятора буквы обозначают: С – стационарный для продолжительных режимов разряда, СК – стационарный для коротких режимов разряда, с усиленными соединительными полосами, Н – с намазными пластинами, обладающим большим сроком службы и устойчивостью, Э – эбонитовый бак, З - закрытое исполнение. Число после букв указывает на номер аккумулятора, получающееся как частное от деления номинальной ёмкости данного типа аккумулятора на 36, т.е. на величину ёмкости аккумулятора номер 1 (СК-1, С-1, СН-1 и т.д.) в .

Выбор числа и месторасположения аккумуляторных батарей производят в соответствии с предлагаемой нагрузкой электроприёмников постоянного тока и их размещением на площадке электроустановки. При ограниченной суммарной мощности потребителей постоянного тока и размещении их на небольшой площади достаточно предусмотреть одну аккумуляторную батарею с централизованным питанием от неё всех электроприёмников. На ТЭЦ мощностью до 200 МВт с поперечными связями в тепловой части устанавливается одна батарея, а при мощности более 200 МВт – две аккумуляторные батареи одинаковой ёмкости. На мощных электростанциях исходя из условия надёжности питания и рационального выполнения распределительной сети, выбирают несколько аккумуляторных батарей: одну батарею на каждые один-два блока и одну батарею общественного назначения на блочных ТЭЦ. Питание потребителей оперативного тока РУ повышенных напряжений мощных электростанций стремятся осуществлять от батарей, установленных в главном здании, и лишь при значительном удалении этих РУ от главного здания предусматривают отдельную батарею, которую размещают на территории ОРУ. Аккумуляторные батареи обычно связывают между собой сетью для осуществления взаимного резервирования.[2]

Таблица 7.1

Основные характеристики стационарных аккумуляторов

Характеристика	Тип аккумулятора
	СК-1	СКЭ-1, СЗ-1, СН-1	С-1, СК-1, СКЭ-1, СЗ-1, СН-1
Режим разряда,	0.25	0.5; 1.0	3.0; 10.0
Разрядный ток ,	32/40	25/30*; 18.5/20	9/10; 3.6/4
Емкость,	8/10	12.5/15; 18.8/20	27/30; 36/40
Наименьшее допустимое напряжение в конце разряда,	1.75	1.75	1.8

* - в знаменателе данные для аккумулятора типа СН.

На современных электрических станциях и подстанциях используют установки постоянного оперативного тока, как правило, с номинальным напряжением 220В.

Классификация электроприемников:

Таблица 7.2

Характер нагрузки	В нормально режиме	В аварийном режиме
		переходном	установившемся
Постоянная	Токи аппаратов устройств управления, блокировки, сигнализации и релейной защиты
Кратковременная	Токи включения и отключения приводов выключателей и автоматов. Токи аппаратов устройств управления, блокировки, сигнализации и РЗ
	-	Пусковые токи электродвигателей	-
Временная		Токи аварийного освещения	Токи электродвигателей и аварийного освещения

В настоящее время на электрических станциях и подстанциях осуществляют режим постоянного подзаряда аккумуляторных батарей. Это значит, что в нормальном режиме электроустановки (ЭС и ПС) подзарядный агрегат питает всю постоянно включенную нагрузку ( ) и компенсирует ток самозаряда аккумуляторной батареи ( ). Следовательно, GB в режиме подзаряда всегда заряжена на полную емкость. Зарядка аккумуляторной батареи необходима, если в аварийном режиме на ЭС и ПС емкость ее заряда снизилась более, чем на 10%.[17]

Определим нагрузку на аккумуляторную батарею.

Таблица 7.3

Вид потребителя	Кол-во электроприемников	Параметры эл. приемников				Расчетные нагрузки, А
		Ном. мощность, кВт	Ном ток, А	Расчетный ток длит режима, А	Пусковой ток, А	Аварийный режим до 30 мин	Толчок тока в начале аварийного режима	Наибольший толчковый ток (в конце разряда)
Постоянная нагрузка	-	-	-	30	-	30	30	30
Аварийное освещение	-	-	-	200	-	200	-	200
Приводы выключателей: ВВ/TEL	2	-	58	-	-	-	116	-
Преобразовательный агрегат оперативной связи	1	7,2	38	30	100	30	100	30
Двигатели аварийного маслонасоса уплотнений генератора	3	25	128	120	300	360	-	360
Двигатели аварийного маслонасоса смазки подшипников турбины	3	14	73,5	73	184	219	-	219
ИТОГО:	-	-	-	-	-	839	170	839

7.1. Установка постоянного оперативного тока без элементного коммутатора с устройством стабилизации напряжения

Рис.7.1.Схема аккумуляторной батареи из 108 элементов.

Более современные и надежные схемы установок постоянного тока, с применением тиристорной стабилизации постоянного напряжения (УСТП), вместо коммутатора, предлагает фирма Зонненшайн по [19], стр.8.

Схемы являются типовыми на вновь проектируемых подстанциях и предлагаются к реализации при реконструкции существующих электроустановок. Схему включения, ёмкость и количество элементов GB при этом выбирают на основании технико-экономических расчетов с учетом типа применяемых выключателей, их числа, возможности одновременного срабатывания нескольких выключателей, их удаленности от GB и обеспечения надежности работы оборудования в нормальном режиме по [19], стр.10.

Традиционная схема питания постоянного тока состоит из: