Источники и сети постоянного оперативного тока

На подстанциях для питания оперативных цепей постоянного тока используются, как правило, кислотные аккумуляторные батареи (стационарные и переносные) и в отдельных случаях щелочные. Стационарные аккумуляторные батареи составляют из отдельных аккумуляторов, обычно соединенных последовательно.

Аккумулятором называют вторичный химический источник тока, работа которого заключается в накоплении электрической энергии (заряд) и отдаче этой энергии потребителю (разряд).

Основными частями кислотного аккумулятора (рис. 1) являются свинцовые положительные 2 и отрицательные 1 пластины, соединительные свинцовые полосы 5, электролит, сепараторы 3 и сосуд. В качестве положительных используются свинцовые пластины с большим числом ребер, что увеличивает рабочую поверхность пластин, в качестве отрицательных— пластины коробчатого типа. После формовки на положительных пластинах образуется двуокись свинца РbO2, а на отрицательных — губчатый свинец Рb.

Рис. 1. Аккумуляторы типа СК-24 в деревянном сосуде: 1 — отрицательная пластина, 2 — положительная пластина, 3 — сепаратор, 4 — подпорное стекло, 5 — соединительная полоса, 6 — наконечник для ответвления

Электролит состоит из серной кислоты повышенной чистоты и дистиллированной воды. Плотность электролита стационарного заряженного аккумулятора при 25 °С равна 1,21 г/см3.

Между положительными и отрицательными пластинами аккумулятора установлены изоляционные перегородки — сепараторы, препятствующие замыканию пластин при их возможном короблении и выпадению из них активной массы.

Аккумулятор характеризуется емкостью, ЭДС, зарядным и разрядным токами. Номинальной емкостью аккумулятора (в ампер-часах) является его емкость при 10-часовом разряде и нормальной температуре (25 °С) и плотности (1,21 г/см3) электролита.

На подстанциях преимущественно применяют аккумуляторные батареи напряжением 220 В, собранные из аккумуляторов С, СК, СН.

Аккумуляторы С (стационарные) предназначены для разрядов длительностью от 3 до 10 ч и более. Аккумуляторы СК (стационарные для кратковременных режимов разряда) допускают разряд в течение 1—2 ч. Поэтому в аккумуляторах СК применяют усиленные соединительные полосы между пластинами, рассчитанные на большой ток.

Сосуды аккумуляторов С и СК — открытые, для номеров С-16, СК-16 и меньше — стеклянные, а для больших номеров — деревянные, выложенные изнутри свинцом (или керамические). Аккумуляторы типа СН характерны тем, что они помещаются в герметичных закрытых сосудах. Эти аккумуляторы имеют сравнительно небольшую массу и габариты, их можно устанавливать в одном помещении с другим электрооборудованием.

Номер аккумулятора (после буквенного обозначения) характеризует его емкость. Емкость в ампер-часах равна номеру аккумулятора, умноженному на единичную емкость отдельного аккумулятора с типовым номером 1. Для аккумуляторов типов С-1 и СК-1 эта емкость равна 36 А-ч, а для типов С-10 и СК-10 — 360 А-ч.

На небольших подстанциях при отсутствии значительных толчковых нагрузок и резких колебаний в сети оперативного тока (при включении выключателей и т. д.) применяют переносные стартерные аккумуляторные батареи небольшой емкости напряжением 24 и 48 В. На таких подстанциях батарея обычно длительно работает в нормальном режиме разряда и через определенное время — после потери ею своей номинальной емкости (что определяют контрольными замерами напряжения батареи) — заменяется резервной. Иногда применяют щелочные аккумуляторы, у которых электролитом служит водный раствор едкого калия с плотностью 1,19—1,21 г/см3.

В положительных пластинах щелочных, аккумуляторов активным веществом служит гидрат окиси никеля, а в отрицательных — кадмий с примесью железа (никель-кадмиевые аккумуляторы) или только железо (никель-железные аккумуляторы). На подстанциях чаще всего находят применение железоникелевые аккумуляторы из элементов типов НЖ и ТНЖ.

Свинцовые и щелочные аккумуляторы имеют свои преимущества и недостатки: свинцовые имеют по сравнению со щелочными более высокое разрядное напряжение (1,8— 2 и 1,1—1,3 В), более высокую отдачу емкости и энергии. Поэтому при составлении батареи одинакового напряжения свинцовых аккумуляторов требуется почти вдвое меньше. Особенностями щелочных аккумуляторов являются компактность, герметичность, механическая прочность, малый саморазряд и возможность эксплуатации в условиях низких температур.

Аккумуляторные батареи являются наиболее надежным источником питания вторичных устройств, так как они обеспечивают независимое (автономное) питание оперативных цепей при исчезновении напряжения переменного тока.

В аварийном режиме батареи принимают нагрузку всех электроприемников постоянного тока, обеспечивая действие релейной защиты и автоматики, а также возможность включения и отключения выключателей. Предельная продолжительность аварийного режима принимается равной 0,5 ч для всех электроприемников и цепей оперативного постоянного тока, а для средств связи и телемеханики 1— 2 ч. Таким образом обеспечивается наличие оперативного тока в течение времени, необходимого для ликвидации аварии (0,5—2,0 ч).

Применение аккумуляторных батарей ограничено из-за их высокой стоимости и сложности эксплуатации. Поэтому они устанавливаются на наиболее крупных подстанциях. На подстанциях 500 кВ и выше устанавливают по две батареи и больше.

В настоящее время для заряда аккумуляторов используют статические выпрямительные устройства, называемые зарядными агрегатами. На старых подстанциях пока продолжает эксплуатироваться значительное количество двигателей-генераторов.

При эксплуатации электрическая энергия, накопленная в аккумуляторе, непрерывно расходуется. Для ее пополнения служат подзарядные агрегаты, в качестве которых также могут быть использованы двигатели-генераторы и статические выпрямительные устройства. Мощность подзарядных агрегатов обычно составляет 20—25 % мощности зарядных агрегатов. В ряде случаев один и тот же агрегат может выполнять функции зарядного и подзарядного агрегата.

Двигатели-генераторы состоят из приводного асинхронного электродвигателя и генератора постоянного тока с параллельным возбуждением. Обе машины устанавливаются на одной раме, а их валы соединяются эластичной муфтой. При заряде аккумуляторной батареи напряжение генератора зарядного агрегата должно изменяться, поэтому генератор постоянного тока выбирают с регулированием напряжения в широких пределах путем изменения его возбуждения шунтовым реостатом. В качестве статических зарядных и подзарядных агрегатов широко используются кремниевые выпрямительные устройства.

В отличие от двигателя-генератора статические выпрямительные устройства дешевле, не имеют движущихся частей, более удобны в обслуживании, имеют большой срок службы и большую перегрузочную способность и поэтому наиболее распространены.

Распределение постоянного тока, связь зарядных и подзарядно-зарядных агрегатов с аккумуляторной батареей осуществляется через щиты постоянного тока (ЩПТ), на которых размещаются коммутационная аппаратура и контрольно-измерительные приборы. Для удобства действий дежурного персонала на ЩПТ наносятся мнемонические схемы постоянного тока.

Аккумуляторные батареи, ЩПТ, зарядные и подзарядные агрегаты, электроприемники постоянного тока связаны между собой кабельными линиями, а в отдельных случаях шинопроводами. В совокупности они образуют схему электрических соединений сети постоянного тока.

Различают три основных режима работы аккумуляторных батарей: постоянный подзаряд, заряд—разряд и заряд—покой—разряд.

На подстанциях аккумуляторные батареи обычно работают в режиме постоянного подзаряда . В этом случае подзарядный агрегат, оснащенный устройством стабилизации напряжения (с точностью ±2%), все время питает постоянно включенные электроприемники сети оперативного тока (сигнальные лампы, обмотки реле, контакторов), а также подзаряжает аккумуляторную батарею, компенсируя ее саморазряд.

Вследствие этого аккумуляторная батарея все время полностью заряжена. Кратковременные толчки нагрузки воспринимаются в основном батареей.

На рис. 2 представлена схема аккумуляторной установки подстанции напряжением 500 кВ. На подстанции установлены две аккумуляторные батареи и три подзарядно-зарядных агрегата, один из которых резервный. Аккумуляторные батареи собраны из кислотных свинцовых аккумуляторов типа СК, в качестве зарядно-подзарядных агрегатов использованы полупроводниковые выпрямительные устройства ВАЗП-380/260-40/80 . Щит постоянного тока собран из комплектных панелей постоянного тока серии ПСН-1200-71.

Рис. 2. Принципиальная схема аккумуляторной установки без дополнительных элементов: АБ1, АБ2 — аккумуляторные батареи, ВУ1, ВУ2, ВУЗ — выпрямительные устройства, УМС — устройство мигающего света, УКН — устройство контроля уровня напряжения, УКИ — устройство контроля изоляции, ШУ — шинки управления, ШС — шинки сигнализации, ( + ) —шинка мигания, I, II, III, IV — номера секций, ШП — шины питания электромагнитов включения выключателей

Шины щита разделены на две основные (I и II) и две вспомогательные (III и IV) секции. Электроприемники питаются от I или II секции, вспомогательные секции служат для взаимного резервирования источников питания: аккумуляторных батарей и выпрямительных зарядно-подзарядных агрегатов.

Подключение электроприемников и источников питания осуществляется с помощью автоматических выключателей серий А3700 и АК-63. Эти выключатели выполняют функции коммутационных аппаратов и защищают присоединения ЩПТ от КЗ. Щит оборудован устройствами мигающего света УМС, контроля изоляции УКИ и уровня напряжения УКН.

В установках, где для включения мощных электромагнитов масляных выключателей требуется повышенное напряжение, устанавливают дополнительные элементы. Батареи с дополнительными элементами состоят из 120, 128, 140 элементов вместо 108. В таких случаях схема несколько изменяется.

Чтобы предотвратить сульфатацию пластин дополнительных элементов, между отрицательным полюсом и ответвлениями от 108-го элемента включается регулируемый резистор, с помощью которого создается ток разряда, равный току разряда основных элементов. Таким образом обеспечиваются одинаковые условия работы основных и дополнительных элементов и исключается возможность глубоких зарядов и разрядов, что предотвращает сульфатацию и увеличивает срок службы аккумуляторов. В режиме постоянного подзаряда батарея всегда находится в заряженном состоянии и готова к питанию потребителей постоянным током.

В нормальном режиме напряжение на каждом включенном элементе батареи должно быть 2,2 В с допустимым колебанием ±2 %. В тех случаях, когда для питания вторичных устройств необходим постоянный ток различного напряжения, используют переносные аккумуляторные батареи и ответвления от промежуточных элементов батареи.

Например, для большинства устройств релейной защиты необходимо напряжение 220 В, для устройств телемеханики 24, 48 или 60 В, а для питания мощных электромагнитных приводов масляных выключателей — напряжение до 250 В и выше, чтобы при больших токах включения компенсировать падение напряжения в кабеле от батареи до РУ, где установлены выключатели.

В некоторых установках аккумуляторные батареи эксплуатируют в режиме заряда—разряда. В этом случае напряжение на зажимах аккумуляторов не остается постоянным, а изменяется в сравнительно широких пределах (для свинцовых батарей при разряде напряжение меняетсz от 2 до 1,8—1,75 В, а при заряде от 2,1 до 2,6—2,7 В).

Для поддержания стабильного уровня напряжения батареи во всех режимах на сборных шинах щита постоянного тока ЩПТ в схемах батарей, работающих по методу заряд—разряд, предусматривается элементный коммутатор, служащий для изменения числа аккумуляторов, подключенных к сборным шинам установки или к зарядному агрегату.

Работа аккумуляторных установок в режиме заряд — покой — разряд здесь не рассматривается, поскольку этот режим на подстанциях не применяется.

Аккумуляторные батареи напряжением 24, 36 или 48 В обычно составляют из нескольких переносных батарей, которые соединяют последовательно. В большинстве случаев устанавливают два комплекта таких батарей, из которых один является резервным.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Батареи систем оперативного постоянного тока

Срок службы 25 лет

Безопасность – аккумуляторы взрыво- и пожаробезопасны, входящие в них аккумуляторы не содержат токсичных материалов. При заряде аккумуляторов отсутствует выделение взрывоопасных газов.

Аккумуляторы герметичны и не выделяют вредных веществ – не требуют обслуживания и специальных помещений для размещения

Меньшие габариты и вес по сравнению со свинцовыми батареями – размещение на меньших площадях при той же емкости

Больше допустимые токи по сравнению со свинцовыми батареями – возможность быстрого восстановления заряда и питание нагрузки большей мощности

Стабильное напряжение литий-ионных аккумуляторов до 80% разряда – питание нагрузки большей мощности при той же емкости

Оснащение системой контроля и управления (СКУ) – возможность удаленно получать данные и управлять работой системы

Сопровождение продукта на жизненном цикле от инженерного решения до утилизации – собственная служба сервиса и технического обслуживания

Стабильное напряжение и высокий разрядный ток позволяют использовать для СОПТ литий-ионные батареи меньшей емкости, чем свинцово-кислотные, что позволяет обеспечить меньшую сравнительную стоимость литий-ионных батарей.

Литий-ионные батареи Лиотех комплектуются системой контроля и управления (СКУ/BMS), позволяющей осуществлять удаленный сбор и анализ технологических данных об их работе в режиме реального времени.

Использование литий-тонных батарей позволяет создавать распределенные системы оперативного постоянного тока, а также организовывать СОПТ на подстанциях с верхним уровнем напряжения 35 кВ и ниже без их существенной модернизации, что дает широкие возможности для цифровизации на таких подстанциях.

Источник

Объявления

Если вы интересуетесь релейной защитой и реле, то подписывайтесь на мой канал

Выбор ТИПА аккумуляторной батареи

Чтобы отправить ответ, вы должны войти или зарегистрироваться

Сообщений 7

1 Тема от Grass 2015-12-01 16:24:03

• Grass
• Пользователь
• Неактивен

• Откуда: г.Москва
• Зарегистрирован: 2015-12-01
• Сообщений: 2
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Тема: Выбор ТИПА аккумуляторной батареи

Возник вопрос по выбору типа АБ при выполнении стадии ПД по небольшой необслуживаемой ПС 110/10 кВ. Заказчик-частник очень возжаждал гелевые аккумуляторы (из серии: я про такое где-то слышал).

Насколько мне известно, в ФСК они запрещены. И вообще рекомендуется их использовать в телекомуникациях, но не в энергетике, из-за снижения емкости в результате несоблюдения температурных режимов и прочих прелестей.
Помещение с тамбуром имеется, проблем с размещением батареи нет. Зато могут возникнуть проблемы с прохождением экспертизы %(. Есть проектное решение поставить OCSM-батарею, осталось убедить барина.

В наличии имеется письмо от Хоппеке, хоть и по другому объекту, но они русским по белому не рекомендуют гелевые АБ к использованию+ методическое пособие по СОПТ с сайта завод Конвертор, где тоже самое написано.

Поделитесь еще информацией, ссылками на письма, нормативы, чем заказчика переубедить?

2 Ответ от evdbor 2015-12-01 17:02:22

• evdbor
• Модератор
• На форуме

• Зарегистрирован: 2011-01-07
• Сообщений: 1,733
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Выбор ТИПА аккумуляторной батареи

В наличии имеется письмо от Хоппеке, хоть и по другому объекту, но они русским по белому не рекомендуют гелевые АБ к использованию+ методическое пособие по СОПТ с сайта завод Конвертор, где тоже самое написано.

И правильно пишут. Заботятся о своей репутации.
Просто срок службы даже качественных герметичных батарей не превышает 10 лет даже в кондиционируемых помещениях.
При отсутствии кондиционирования герметичную батарею можно убить даже за 1 год.
Тема герметичных батарей неоднократно обсуждалась на форуме
Постоянный оперативный ток: ИБП в ШОТ
Постоянный оперативный ток: ИБП в ШОТ
Постоянный оперативный ток: ИБП в ШОТ
Постоянный оперативный ток: ИБП в ШОТ
Надоели блинкера!
Еще раз к переменному опертоку
http://arhiv.rzia.ru/rza.communityhost. … tart11.htm

3 Ответ от Grass 2015-12-01 17:35:31

• Grass
• Пользователь
• Неактивен

• Откуда: г.Москва
• Зарегистрирован: 2015-12-01
• Сообщений: 2
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Выбор ТИПА аккумуляторной батареи

Спасибо. Прежде чем задавать вопрос я форум почитала. Что гелевые аккумы в цепях СОПТ ПС непременимы, мне тоже понятно.

Заказчика надо убедить — требуется именно документация, а то он мне в морду ейной мордой ПУЭ тычет, и говорит, что у него мол особый случай.

Для тех, у кого схожие проблемы, цитирую, что мне добрые люди из ВНИИР написали:

Основные аргументы против использования гелевых аккумуляторов:
– меньший срок службы (7-12 лет для гелевых АБ против 25-30 лет для АБ GroE),
– в несколько раз большее внутреннее сопротивление элементов АБ (т.е. будет значительно большее снижение напряжения в режиме толчкового тока, и для обеспечения работы ЭМО (ЭМВ) в режиме толчкового тока нужно выбирать АБ большей емкости, чем при использовании GroE),
– запрет на использование гелевых аккумуляторов тех.политикой компаний.

Из тех.политики МОЭСК
П.7.1
На ПС должны устанавливаться аккумуляторные батареи типа Groe (Грое) или Varta block (Варта блок)
Указанные типы АБ имеют лучшие технические и эксплуатационные характеристики для электроэнергетики. Название АБ не имеет значения, поскольку различные фирмы-производители АБ выпускают АБ указанных типов под разными названиями. Необходимо обеспечить применение АБ только указанных типов.
И GroE, и Varta block – закрытые свинцово-кислотные батареи с жидким электролитом (не гелевые и не с абсорбированным (AGM) электролитом)

Из СТО 56947007-29.120.40.041-2010 «Системы оперативного постоянного тока подстанций. Технические требования» (с изм. 2012 года)
П. 6.19
Запрещается:
— применять аккумуляторы закрытых типов с абсорбированным электролитом и электролитом в гелеобразном состоянии, кроме использования их в ШОТ;

Из тех. политики ОЭК
П. 6.3.8.1
Требования к аккумуляторным батареям и их применению:
в) применять аккумуляторные батареи с пластинами типа GROE, обладающими низким внутренним сопротивлением, высокой удельной емкостью, способностью работать с различными зарядно-подзарядными агрегатами в режиме постоянного подзаряда.

4 Ответ от evdbor 2015-12-01 19:58:12

• evdbor
• Модератор
• На форуме

• Зарегистрирован: 2011-01-07
• Сообщений: 1,733
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Выбор ТИПА аккумуляторной батареи

Требования ПУЭ не учитывают прогресс в электротехнике, произошедшей за последние 30 лет.
К сожалению, современные требования имеются только в ведомственных документах (ФСК, МОЭСК и т.д.). Требования указанных документов не являются обязательными для других субъектов.
Если у Вашего клиента имеются опасения, что помещение АКБ является взрывоопасным, то в соответствии с ПУЭ:
Помещения аккумуляторных батарей, работающих в режиме постоянного подзаряда и заряда с напряжением до 2,3 В на элемент, являются взрывоопасными только в периоды формовки батарей и заряда после их ремонта с напряжением более 2,3 В на элемент. В условиях нормальной эксплуатации с напряжением до 2,3 В на элемент эти помещения не являются взрывоопасными (п. 4.4.2) при условии выполнения пп. 4.4.9, 4.4.12 и т.д.

Выбор оборудования, в том числе и АКБ дожжен производится с учетом условий эксплуатации.
Для обеспечения температурного режима герметичных батарей в необходимо предусмотреть резервируемую систему кондиционирования, что ведет к удорожанию проектных решений.
При отсутствии системы кондиционирования периодичность замены батарей будет меньше цикла технического обслуживания РЗА в соответствии с

Кроме требований НТД, необходимо руководствоваться просто здравым смыслом. Не все прописано в НТД.
Об этом коллеги уже высказывались на Форуме.
Какие требование у источника оперативных цепей

5 Ответ от bolik 2015-12-02 14:30:13 (2015-12-02 14:38:41 отредактировано bolik)

• bolik
• Пользователь
• Неактивен

• Откуда: 02
• Зарегистрирован: 2014-09-05
• Сообщений: 261
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Выбор ТИПА аккумуляторной батареи

Добрый день.
Возник вопрос — батареи серии GroE и Varta Block — допускается устанавливать в помещении РУ-6кВ? или для них обязательно необходимо предусмотреть отдельное вентилируемое помещение?
Почему спрашиваю — работаю в «нефтянке», АБ меняются строго по графику, есть аварийный запас, имеются кондиционеры, отопление на п/ст. Приведённые выше НТД к нам не относятся, а при обслуживании кислотных батарей — необходим дополнительный сотрудник — аккумуляторщик, его периодическое обучение, и дополнительные трудности.

Тов.edvbor, прошу при рекомендациях учитывать все нюансы, «релейщики» — не только работники ФСК.

Присоединяйтесь. Мы в социальных сетях и на Ютуб.

6 Ответ от CfX 2016-04-11 12:22:43 (2016-04-11 12:24:37 отредактировано CfX)

• CfX
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2014-03-25
• Сообщений: 77
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Выбор ТИПА аккумуляторной батареи

Добрый день.
Возник вопрос — батареи серии GroE и Varta Block — допускается устанавливать в помещении РУ-6кВ? или для них обязательно необходимо предусмотреть отдельное вентилируемое помещение?

Добрый день. Требуется отдельное помещение. Так как это малообслуживаемые батареи доливать дистиллированную воду нужно будет 1 раз в 3-5 лет, потребуется аккумуляторщик (Требование прописано в каталогах АБ Groe). В вашем случае нужно применять герметичные батареи типа PowerSafe, Sonnenschein и т. д. срок службы у них 10-15 лет, но дополнительного персонала не потребуется. И разместить их можно компактно в шкафу АБ.

7 Ответ от bolik 2016-04-11 14:32:05

• bolik
• Пользователь
• Неактивен

• Откуда: 02
• Зарегистрирован: 2014-09-05
• Сообщений: 261
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Выбор ТИПА аккумуляторной батареи

Добрый день. Требуется отдельное помещение. Так как это малообслуживаемые батареи доливать дистиллированную воду нужно будет 1 раз в 3-5 лет, потребуется аккумуляторщик (Требование прописано в каталогах АБ Groe). В вашем случае нужно применять герметичные батареи типа PowerSafe, Sonnenschein и т. д. срок службы у них 10-15 лет, но дополнительного персонала не потребуется. И разместить их можно компактно в шкафу АБ.

Благодарю за комментарий. Так и делаем, заказываем АБ со сроком службы не менее 12 лет, но дополнительно в заявках на покупку АБ делаем примечание:
— сопротивление АБ должно отличаться друг от друга не более 10%
— предоставить протоколы испытаний АБ
— срок изготовление д.б. не ранее ххх времени
— гарантия не менее 24 мес. с даты поставки

Источник