ВЫБОР СИСТЕМ И ИСТОЧНИКОВ ОПЕРАТИВНОГО ТОКА

АННОТАЦИЯ

Статья посвящается выбору источников оперативного тока на вновь строящихся подстанциях.

Ключевые слова: надежность, защита, ток, электроустановка.

Для надежности питания оперативных цепей защиты, управления и сигнализации применяем систему постоянного оперативного тока, которая не зависит от режима работы силовой сети. В качестве источников постоянного оперативного тока используем аккумуляторные батареи типа СН.

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.
2. Временная нагрузка полностью включенного аварийного освещения во время аварийного режима. Длительность этой нагрузки определяется длительностью аварии (расчетная длительность 0,5 часа).
3. Кроме длительного тока нагрузки сети оперативного тока имеют место кратковременные (не более 5 секунд) пиковые нагрузки, потребляемые катушками электромагнитных приводов аппаратов. Эта мощность может быть значительна.

В электроустановках могут применяться свинцово-кислотные аккумуляторы типа СК и СН, отличающиеся электрическими характеристиками, размерами пластин, устройством сосудов и другими элементами конструкции. Выбор батарей именно типа СН определяется тем, что они имеют меньшие размеры, поступают в собранном виде, имеют лучшие разрядные характеристики, меньше выделяют паров серной кислоты. 

Для аккумуляторов типа СН установлено 14 типоразмеров (0,5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20).

Выбор аккумуляторных батарей производим в соответствии с рекомендациями в [6].

При использовании аккумуляторной батареи задачей расчета является выбор номера и количества элементов батареи.

Исходные данные для расчета:

1. типы выключателей и приводов к ним;
2. номинальный ток электромагнитов включения приводов ;
3. ток аварийной получасовой нагрузки аварийного освещения ;
4. ток постоянной нагрузки .

Для расчета принимаем:   = 5 А; =5 А.

Наибольший ток на нашей подстанции потребляют электромагниты включения приводов выключателей типа ВВЭ-6, для них ток электромагнитов включения = 60 А.  

Типовой номер батареи N выбирается по формуле:

Ток аварийного получасового режима:

 А.

.

Полученный номер N округляем до ближайшего типового. Принимаем N = 0,5.

Выбранный аккумулятор проверяем по наибольшему пиковому току , величина которого определяется:

,

А.

Условие проверки:

где: 50 – коэффициент, учитывающий допускаемую перегрузку аккумуляторов типа СН в режиме кратковременного разряда. 

.

Условие проверки не выполняется, тогда выбираем аккумулятор с N=2.

В этом случае условие проверки:

.

Условие выполняется.

Выполняем проверку батареи по допускаемому отклонению напряжения на шинах в условиях наибольшего толчкового тока.

Определяем наибольший пиковый ток, приведенный к батарее с типовым номером N=1:

,

А.

По току  по  кривой в [6]  определяем  напряжение  на аккумуляторе равным 87%; если принять потерю напряжения в соединительном кабеле равной 5%, то напряжение на приводах будет 82%. При этом допустимый диапазон отклонений напряжения  составляет 80-110%. Таким образом, принятые аккумуляторы обеспечивают необходимое напряжение.

Число элементов в батарее при напряжении на шинах постоянного тока 220 В:

где: 1,75 – напряжение на аккумуляторе (элементе) в режиме кратковременного разряда, В.

На подстанции ЛПДС «Староликеево» 110/6/6 кВ устанавливается одна аккумуляторная батарея 220 В, которая построена по схеме с постоянным подзарядом без элементного коммутатора.

В нормальном режиме основные элементы  батареи подключены постоянно к подзарядному устройству:

где: 2,15 – напряжение на элементе в режиме заряда, В.

Это же подзарядное устройство питает постоянно включенную нагрузку постоянного тока . Заряд батареи производится после ликвидации аварии, а также один раз в 3 месяца производится уравнительный дозаряд. Заряд осуществляется от зарядного устройства.

С учетом того, что в режиме заряда напряжение на элементе поднимается до 2,7 В, к шинам присоединяется: элементов.

В схемах без элементного коммутатора батареи имеют отпайки от 85 и 108 элементов, и, таким образом, к шинам постоянного тока подключаются 85, 108 и 125 элементов в режиме заряда, постоянного подзаряда и аварийного разряда соответственно.

Для подзаряда и послеаварийного заряда устанавливаются 2 автоматизированных выпрямительных устройства.  

Подзаряд и послеаварийный заряд осуществляется с помощью выпрямительных агрегатов ВАЗП-380/260-40/80 на напряжение 380 В и 260 В и ток 40 и 80 А. Потребляемая мощность (при = 0,86) составляет 20,8 кВт и 15,2 кВт соответственно.

В качестве зарядных устройств могут применяться статические преобразователи или агрегаты «дизель-генератор».

Для выбора подзарядного и зарядного устройств определяют величину тока подзаряда  и напряжение подзаряда , ток заряда  и напряжение в конце заряда , по которым определяют необходимую мощность преобразователя.

,

 А.

,

В.

Выбираем подзарядное устройство ВАЗП-380/260-40/80.

Выбор зарядного устройства:

,

 А.

,

В.

В качестве зарядного устройства будем также использовать ВАЗП-380/260-40/80.

Список литературы:

1. Анализ методов расчета токов короткого замыкания трансформатора при соединении обмоток по схеме Y/Δ-1111 / А.С. Серебряков, Л.А. Герман, В.Л. Осокин, К.С. Субханвердиев // Электроника и электрооборудование транспорта. – 2017. – № 5. – С. 19-25.
2. Вуколов В.Ю., Осокин В.Л., Папков Б.В. Повышение надежности и эффективности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей // Техника в сельском хозяйстве. – 2014. – № 3. – С. 26-30.
3. Оболенский Н.В., Осокин В.Л. Практикум по теплотехнике: Учебное пособие для студентов высших учебных заведений. – Княгинино: Нижегор. гос. инжен.-экон. ин-т, 2010. – 237 с.
4. Осокин В.Л., Макарова Ю.М. Теоретические предпосылки создания нового устройства водоподготовки в помещениях содержания крс // Вестник НГИЭИ. – 2015. – № 4 (47). – С. 72-76.
5. Папков Б.В., Осокин В.Л. Вероятностные и статистические методы оценки надежности элементов и систем электроэнергетики: теория, примеры, задачи. – Старый Оскол: ТНТ, 2017. – 424 с.
6. Серебряков А.С., Осокин В.Л. Моделирование в пакете MATHCAD переходных процессов в активно-емкостных цепях при переменном питающем напряжении и дискретном изменении параметров элементов // Вестник ВИЭСХ. – 2016. – № 4 (25). – С. 13-21.
7. Серебряков А.С., Осокин В.Л. Моделирование переходных процессов в активно-емкостных цепях при постоянном питающем напряжении и дискретном изменении параметров элементов // Известия СПбГЭТУ ЛЭТИ. – 2017. – № 5. – С. 21-27.
8. Серебряков А.С., Осокин В.Л. Несимметричная нагрузка и короткое замыкание трехфазного трансформатора при соединении обмоток по схеме Y/Δ // Вестник Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. – 2017. – № 3 (52). – С. 54-62.
9. Серебряков А.С., Осокин В.Л. Несимметричная нагрузка трехфазных трансформаторов при соединении обмоток по схеме Y/Y-0 и Y/Y0-0 // Вестник НГИЭИ. – 2017. – № 3 (70). – С. 50-57.