Системи оперативного струму на електричних підстанціях

Призначення системи оперативного струму на електронних підстанціях

Сукупність джерел живлення, кабельних ліній, шин харчування перемикаючих пристроїв та інших частин оперативних ланцюгів становить систему оперативного струму даної електроустановки. Оперативний струм на підстанціях служить для харчування вторинних пристроїв, до яких відносяться оперативні ланцюга захисту, автоматики і телемеханіки, апаратура дистанційного керування, аварійна і попереджувальна сигналізація. При порушеннях нормальної роботи підстанції оперативний струм вживається також для аварійного освітлення і електропостачання електродвигунів (особливо відповідальних пристроїв).

Проектування установок оперативного струму

Проектування установки оперативного струму зводять до вибору роду струму, розрахунку навантаження, вибору типу джерел живлення, складання електронної схеми мережі оперативного струму і вибору режиму роботи.

Вимоги, що пред`являються до систем оперативного струму

До систем оперативного струму пред`являють вимоги високої надійності при
маленьких замиканнях і інших ненормальних режимів в ланцюгах головного струму.

Систематизація систем оперативного струму на електронних підстанціях

Використовуються наступні системи оперативного струму на підстанціях:

1) постійний оперативний струм - система харчування оперативних ланцюгів, при якій в якості джерела живлення застосовується акумуляторна батарея;
;

2) змінний оперативний струм - система харчування оперативних ланцюгів, при якій в якості головних джерел живлення вживаються вимірювальні трансформатори струму захищаються приєднань, вимірювальні трансформатори напруги, трансформатори власних потреб. В якості додаткових джерел живлення імпульсного діяння вживаються за раніше заряджені конденсатори;

3) випрямленний оперативний струм - система харчування оперативних ланцюгів змінним струмом, в якій змінний струм перетвориться в постійний (випрямлений) за допомогою блоків живлення і випрямних силових пристроїв. В якості додаткових джерел живлення імпульсного дії можуть вживатися за раніше заряджені конденсатори;

4) змішана система оперативного струму - система харчування оперативних ланцюгів, при якій вживаються різні системи оперативного струму (постійний і випрямлений, змінний і випрямлений).

У системах оперативного струму розрізняють:

- залежне харчування, коли робота системи живлення оперативних ланцюгів залежить від режиму роботи даної електроустановки (підстанції);

- незалежну Українську харчування, коли робота системи живлення оперативних ланцюгів не залежить від режиму роботи даної електроустановки.

Незмінний оперативний струм застосовується на підстанціях 110-220 кВ зі збірними шинами цих напруг, на підстанціях 35-220 кВ без збірних шин на цих напружених з олійними вимикачами з електричним приводом, для яких можливість включення від випрямних пристроїв не доведена заводом-виробником.

Змінний оперативний струм застосовується на підстанціях 35/6 (10) кВ з масляними вимикачами 35 кВ, на підстанціях 35-220 / 6 (10) і 110-220 / 35/6 (10) кВ без вимикачів на стороні вищої напруги, коли вимикачі 6 (10) -35 кВ облаштовані пружинними приводами.

Випрямлений оперативний струм повинен застосовуватися: на підстанціях 35/6 (10) кВ з масляними вимикачами 35 кВ, на підстанціях 35-220 / 6 (10) кВ і 110-220 / 35/6 (10) кВ без вимикачів на стороні вищої напруги , коли вимикачі облаштовані електричними пріводамі- на підстанціях 110 кВ з малим числом масляних вимикачів на стороні 110 кВ.

Змішана система незмінного і випрямленої оперативного струму застосовується для зменшення ємності акумуляторної батареї за рахунок впровадження силових випрямних пристроїв для живлення ланцюгів електромагнітів включення масляних вимикачів. Необхідність впровадження цієї системи повинна бути доведена техніко-економічними розрахунками.

Змішана система змінного і випрямленої оперативного струму застосовується:
для підстанцій зі змінним оперативним струмом при установці на вводах живлення вимикачів з електричним приводом, для харчування електромагнітів включення яких встановлюються силові випрямні пристрої;
для підстанцій 35-220 кВ без вимикачів на стороні вищої напруги, коли не забезпечується надійна робота захистів від блоків живлення при трифазних
коротких замикань на стороні середнього або вищого напруги.

В даному випадку захист трансформаторів проводиться на змінному струмі з впровадженням попередньо заряджених конденсаторів, а інших частин підстанції - на випрямленном оперативному струмі.

Система постійного оперативного струму

Як джерела постійного оперативного струму вживаються акумуляторні батареї типу СК або СН.

Споживачі незмінного струму

Всіх споживачів енергії, які отримують живлення від акумуляторної батареї, можна поділити на три групи:

1) Постійно включена навантаження - апарати пристроїв управління, блокування, сигналізації і релейного захисту, постійно обтічні струмом, також постійно включена частина аварійного освітлення. Незмінна навантаження на акумуляторної батареї залежить від потужності постійно включених ламп сигналізації і аварійного освітлення, також від типів реле. Тому що незмінні навантаження невеликі і не впливають на вибір батареї, в розрахунках можна приблизно приймати для великих підстанцій 110-500 кВ значення постійно включеної навантаження 25 А.

2) Тимчасова навантаження - з`являється при зникненні змінного струму під час аварійного режиму - струми навантаження аварійного освітлення і електродвигунів постійного струму. Тривалість цього навантаження визначається тривалістю аварії (розрахункова тривалість 0,5 години).

3) Короткострокова навантаження (тривалістю менше 5 с) створюється струмами включення і відключення приводів вимикачів і автоматів, пусковими струмами електродвигунів і струмами навантаження апаратів управління, блокування, сигналізації і релейного захисту, короткостроково обтічних струмом.

При змінному оперативному струмі більш звичайним методом харчування електромагнітів відключення вимикачів є конкретне включення їх у вторинні кола трансформаторів струму (схеми з реле прямої дії або з дешунтуванням електромагнітів відключення при спрацьовуванні захисту). При цьому граничні значення струмів і напруг в струмових ланцюгах захисту не повинні перевищувати допустимих значень, а струмові електромагніти відключення (реле типів РТМ, РТВ або ТЕО) повинні забезпечувати необхідну чутливість захисту відповідно до вимог ПУЕ. Якщо ці реле не забезпечують потрібної чутливості захисту, харчування ланцюгів відключення робиться від попередньо заряджених конденсаторів.

На підстанціях з перемінним оперативним струмом харчування ланцюгів авто-матики, управління і сигналізації робиться від шин власних потреб через стабілізатори напруги.

Джерелами змінного оперативного струму є трансформатори власних потреб і вимірювальні трансформатори струму і напруги, які здійснюють харчування вторинних пристроїв безпосередньо або через проміжні ланки - блоки живлення, конденсаторні пристрої. Змінний оперативний струм розподіляється централізовано і, як слід, при його використанні не потрібно складної і дорогої розподільчої мережі. Але залежність харчування вторинного обладнання від наявності напруги в основній мережі, недостатня потужність самих джерел (вимірювальні трансформатори струму і напруги) обмежує сферу застосування оперативного змінного струму.

Трансформатори струму служать надійними джерелами для харчування захистів від маленьких замиканій- трансформатори напруги і трансформатори власних потреб можуть служити джерелами для захистів від пошкоджень і ненормальних режимів, що не супроводжуються глибокими зниженнями напруги, коли не потрібно високої стабільності напруги і допустимі перерви в харчуванні.

Стабілізатори напруги створені для:

1) підтримання потрібного напруги оперативних ланцюгів при роботі АЧР, коли може бути одночасне зниження частоти і напруги;

2) поділу оперативних ланцюгів і інших ланцюгів власних потреб підстанції (освітлення, вентиляція, зварювання і т.д.), що значно збільшує надійність оперативних ланцюгів.

Система випрямленої оперативного струму

Для випрямлення змінного струму вживаються:

Блоки живлення стабілізовані типу БПНС-2 разом з струмовими типу БПТ-1002 - для живлення ланцюгів захисту, автоматики, управління.

Блоки живлення нестабілізовані типу БПН-1002 - для харчування ланцюгів сигналізації і блокування, що зменшує розгалуженість ланцюгів оперативного струму і забезпечує можливість видачі всієї потужності стабілізованих блоків для спрацьовування захисту і відключення вимикачів.

Блоки БПН-1002 замість БПНС-2 - для живлення ланцюгів захисту, автоматики, управління, коли можливість їх використання доведена розрахунком і не потрібно стабілізація оперативного напруги (наприклад, при відсутності АЧР).

Силові випрямні пристрої ТЧ на УКП і УКПК з індуктивним накопичувачем - для харчування включають електромагнітів приводів масляних вимикачів. Індуктивний накопичувач забезпечує включення вимикача на короткий замикання при залежному харчуванні ланцюгів включення.

Блоки живлення нестабілізовані БПЗ-401 використовуються для заряду конденсаторів, які вживаються для відключення отделителей, включення короткозамикачів, відключення вимикачів 10 (6) кВ захистом малого напруги, також відключення вимикачів 35-110 кВ при недостатній потужності блоку живлення.