Источники оперативного тока на подстанциях

Для питания цепи управления коммутационных аппаратов, релейной защиты, автоматики и сигнализации применяют оперативный ток. Основным требованием, которое предъявляется к источникам оперативного тока, является готовность их к действию в любых условиях, в том числе и во время КЗ, когда напряжение на шинах подстанции может снизиться до нуля. Применяют два вида оперативного тока: переменный - на подстанциях с упрощенными схемами и постоянный - на подстанциях, имеющих стационарные аккумуляторные установки.

Переменный оперативный ток. В качестве источника применяют трансформаторы тока и напряжения, трансформаторы собственных нужд.

Трансформаторы тока обеспечивают достаточно надежное питание оперативных цепей во время КЗ, когда резко возрастают ток и напряжение на их зажимах. На рис. 6.1 представлена схема включения реле максимальной токовой защиты КА и электромагнита отключения YAТ с дешунтированием катушки отключения. В нормальном режиме катушка электромагнита отключения зашунтирована и трансформаторы тока ТА нагружены небольшим сопротивлением реле КА. При КЗ реле КА срабатывает, подключает к своей катушке последовательно катушку электромагнита отключения YAТ и выключатель отключается.

Для оперативного управления в нормальных рабочих режимах трансформаторы тока не применяют, так как от них нельзя получить необходимой в этих случаях мощности.

Трансформаторы напряжения и собственных нужд, наоборот, не пригодны для питания оперативных цепей при КЗ, так как при этом снижается напряжение в питающей сети, но они могут использоваться для управления аппаратами в режимах работы, близких к нормальным. Таким образом, каждый из рассмотренных источников переменного тока имеет Ограниченную область применения и используется в качестве источника индивидуального децентрализованного питания.

Универсальными являются источники комбинированного питания от трансформаторов тока ТА и напряжения TV одновременно (рис. 6.2). Выпускаемые заводами блоки питания серий БПТ и БПН подключаются к трансформаторам тока и напряжения (иногда к трансформаторам с. н.) соответственно.

Установленные в блоке выпрямители питают оперативные цепи суммируемым оперативным током. Комбинированное питание по указанной схеме хотя и универсально, но имеет ограничение по мощности. Оно пригодно для питания оперативных цепей защит, автоматики и управления легкими приводами (пружинными).

Помимо непосредственного отбора мощности от трансформаторов тока и напряжения на подстанциях широко применяются конденсаторные устройства, позволяющие использовать предварительно запасенную в них электрическую энергию для питания реле, приводов отделителей и выключателей. Используются комплекты конденсаторов емкостью 40, 80 и 200 мкФ. Для их заряда применяют зарядные устройства, получающие питание от трансформаторов напряжения или собственных нужд в условиях нормального режима работы подстанции. Схема включения конденсаторов показана на рис. 6.3. При замыкании контактов SB1 или SB2, ключа управления (или реле) к конденсаторам подключают катушки электромагнитов управления YAT1 и YAT2, через которые проходит ток разряда, и электромагниты срабатывают.

Рис. 6.1. Схема питания оперативных цепей от трансформатора тока

Рис. 6.2. Принципиальная схема комбинированного питания оперативных цепей

Диоды VD1 и VD2 обеспечивают разряд на каждую катушку только своего конденсатора.

Время заряда конденсаторов зависит от их емкости и схемы зарядного устройства. Минимальное время определяется зависимостью t=0,6С/80, где С - емкость заряжаемых конденсаторов, мкФ; t - время заряда, с. С этим считаются при выборе продолжительности бестоковой паузы АПВ: она не может быть выбрана меньше времени заряда конденсаторов.

Для обеспечения надежной работы очень важно, чтобы конденсаторы постоянно находились в заряженном состоянии. Для этого необходимо следить за исправным состоянием как самих конденсаторов, так и изоляции подключенных цепей. Опасна потеря питания установки со стороны переменного тока, так как при этом происходит разряд конденсаторов: через 1,5-2 мин они уже не в состоянии обеспечить действие подключенных к ним электромагнитов приводов и реле. При снижении выходного выпрямленного напряжения зарядного устройства срабатывает специальное реле, которое подает сигнал оперативному персоналу подстанции о возникшей неисправности.

Рис. 6.3. Схема включения конденсаторов с разделительными диодами

В настоящее время отечественной промышленностью выпускается комбинированное устройство типа БПЗ 401, являющееся одновременно и зарядным устройством, и блоком питания нагрузки (рис. 6.4). Устройство состоит из промежуточного трансформатора напряжения TLV, выпрямителя VS, собранного по мостовой схеме, диода VD, препятствующего разряду конденсаторов при исчезновении напряжения питания, реле KL, предназначенного для контроля напряжения на выходе блока, конденсатора С1, защищающего выпрямитель от перенапряжений, конденсатора С2 и резистора R, обеспечивающих нормальную работу реле KL.

Рис. 6.4. Принципиальная упрощенная схема устройства БПЗ 401

Для питания электромагнитов включения приводов выключателей, потребляющих токи, значения которых достигают сотен ампер, применяют комплектные устройства питания серии УКП, подключаемые к трансформаторам с. н. Эти устройства преобразуют переменный ток в постоянный и используются на подстанциях, где нет аккумуляторных батарей или мощность их недостаточна.

На подстанциях напряжениями 110-220 кВ наряду с выпрямленным применяется переменный оперативный ток, источником которого обычно являются трансформаторы с. н., а на подстанциях 6-10 кВ - специальные трансформаторы небольшой мощности (например, ОМ-1,2/10), подключаемые к вводам питающих подстанцию линий 6- 10 кВ. Эти источники оперативного тока не являются автономными, поскольку их работа возможна только при наличии напряжения в питающей их сети.

На рис. 6.5 показана схема питания оперативных цепей, цепей сигнализации, а также аппаратуры телесигнализации и телеуправления на переменном токе от двух раздельно работающих трансформаторов с. н. Питание осуществляется через блок АВР и стабилизатор TSV, чтобы колебания напряжения в сети с. н. не отражались на работе аппаратуры цепей управления. Цепи оперативной блокировки получают питание от блока UGV. Мощные электромагниты включения приводов выключателей питаются от комплексных устройств питания UG1 и UG2, которые на стороне выпрямленного напряжения работают на общие шины.

Постоянный оперативный ток. Основным источником служат свинцово-кислотные аккумуляторные батареи с зарядными устройствами напряжением 110 или 220 В. Они обеспечивают питание оперативных цепей реле защит, автоматики, электромагнитов отключения и включения коммутационных аппаратов, цепей сигнализации. От аккумуляторных батарей питаются устройства связи, аварийное освещение, двигатели резервных маслонасосов синхронных компенсаторов. На мощных подстанциях устанавливают по две и более независимо работающих аккумуляторных батарей.

Рис. 6.5. Схема питания оперативных цепей на переменном токе