Источники оперативного тока

а) Назначение и общие требования

Оперативным током называется ток, питающий цепи дистанци­онного управления выключателями, оперативные цепи релейной защиты, автоматики, телемеханики и различные виды сигнализа­ции.

Питание оперативных цепей и особенно тех ее элементов, от ко­торых зависит отключение поврежденных линий и оборудования, должно отличаться особой надежностью. Поэтому главное тре­бование, которому должен отвечать источник оперативного тока, состоит в том, чтобы во время к.з. и при ненормальных режимах в сети напряжение источника оперативного тока и его мощность имели достаточную величину как для действия вспомогательных реле защиты и автоматики, так и для надежного отключения и включения соответствующих выключателей.

Для питания оперативных цепей применяются источники постоян ного и переменного тока.

б) Постоянный оперативный ток

В качестве источника постоянного тока используются акку­муляторные батареи с напряжением 110—220 В, а на небольших подстанциях 24—48 В, от которых осуществляется централизован­ное питание оперативных цепей всех присоединений (рис. 1-11). Для повышения надежности сеть постоянного тока секционируется на несколько участков, имеющих самостоятельное питание от сборных шин батареи.

Самым ответственным участком являются цепи защиты, авто­матики и катушек отключения, питаемые от шинок управле­ния ШУ. Вторым очень важным участком являются цепи кату­шек включения, питаемые от отдельных шинок ШВ вследствие больших токов (400—500 А), потребляемых катушками включения масляных выключателей. И, наконец, третьим, менее ответствен­ным участком является сигнализация, питающаяся от шинок ШС. Остальные потребители постоянного тока (аварийное освещение, двигатели собственных нужд) питаются по отдельной сети. Защита оперативных цепей от к. з. осуществляется предохранителями или специальными автоматами (реагирующими на увеличение тока).

Для своевременного выявления неисправностей в оперативных цепях состояние отдельных элементов цепи контролируется с помощью специальных устройств.

Исправность предохранителей контролируется реле РС (рис. 1-11). Целость цепи отключения КО и блок-контактов БК обычно контролируется реле РК, дающим сигнал при обрыве цепи (рис. 1-12, а).

В сетях постоянного тока возможны замыкания па землю. В случае замыканий на землю в точках К_х и К₂ (рис. 1-12, б) контакты реле РЗ шунтируются и в катушке отключения КО появляется ток, под действием которого выключатель может отключиться.

Чтобы предупредить подобные отключения, применяется контроль за появлением «земли» на постоянном токе. Контроль осуществляется при по­мощи вольтметров V_х и V₂ и сигнального реле Р_к, как показано на рис. 1-11.

Аккумуляторные батареи обеспечивают питание оперативных цепей в любой момент времени с необходимым уровнем напряже­ния и мощности независимо от состояния основной сети и поэтому являются самым надежным источником питания.

В то же время аккумуляторные батареи значительно дороже других источников оперативного тока, для них требуются заряд­ные агрегаты, специальное помещение и квалифицированный уход.

Кроме того, из-за централизации питания создается сложная, протяженная и дорогостоящая сеть постоянного тока.

В связи с этим за последнее время получает применение и пе­ременный оперативный ток.

в) Переменный оперативный ток

Для питания оперативных цепей переменным током исполь­зуется ток или напряжение сети. В соответствии с этим в качестве источников переменного оперативного тока слу­жат трансформаторы тока, трансформаторы напряжения и трансформаторы собствен­ных нужд.

Трансформаторы тока являются весьма надеж­ным источником питания оперативных цепей для защит от к. з. При к. з. ток и напряжение на зажимах трансформаторов тока увеличиваются, поэтому в момент срабатывания защиты мощность трансформаторов тока возрастает, что и обеспечивает надежное питание оперативных цепей.

Однако трансформаторы тока не обеспечивают необходимой мощности при повреждениях и ненормальных режимах, не сопро­вождающихся увеличением тока на защищаемом присоединении. Поэтому их нельзя использовать для питания защит от за­мыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, защит от витковых замыканий в трансформаторах и генераторах или защит от таких ненормальных режимов, как повышение или пони­жение напряжения и понижение частоты.

Трансформаторы напряжения и транс­форматоры собственных нужд непригодны для питания оперативных цепей защит от к. з., так как при к. з. напря­жение в сети резко снижается и может в неблагоприятных случаях становиться равным нулю. В то же время при повреждениях и ненормальных режимах, не сопровождающихся глубокими пони­жениями напряжения в сети, трансформаторы напряжения и трансформаторы собственных нужд могут использоваться для питания таких защит, как, например, защиты от перегрузки, от замыканий на землю, повышения напряжения и т. д.

Заряженный конденсатор. Помимо непосред­ственного использования мощности трансформаторов тока и напряжения можно использовать энергию, накопленную в предварительно заряженном конденса­торе.

Разрядный ток конденсатора, имеющий необходимые величину и продолжительность, может питать оперативную цепь в момент Действия защиты независимо от характера повреждения или ненор­мального режима в сети. Предварительный заряд конденсатора обычно осуществляется в нормальном режиме от напряжения сети. При исчезновении напряжения на подстанции запасенная конденсатором энергия сохраняется. Поэтому заряженный конденсатор может использоваться также для питания защит и автоматов, которые должны работать при исчезновении напряжения на под­станции.

Питание цепей управления выключате­лей. Дистанционное управление выключателями и их автомати­ческое включение от АПВ или АВР должно производиться при любых нагрузках на присоединении и при отсутствии напряжения на шинах подстанции, чего не обеспечивают трансформаторы тока. Поэтому питание цепей дистанционного управления, АПВ и АВР производится от трансформаторов напряжения, трансфор­маторов собственных нужд и заряженных конденсаторов. Чтобы обеспечить производство операции по включению при отсутствии напряжения на шинах, транс­форматоры, питающие цепи уп­равления, подключаются к ли­ниям, питающим подстанцию

(рис. 1-18, б),или на выключа­телях устанавливаются механи­ческие приводы, действующие за счет энергии поднятого груза или сжатой пружины. Таким образом, каждый ис­точник переменного оператив­ного тока имеет свою, рассмот­ренную выше, область применения. При этом возможность использования того или иного источника определяется мощностью, которую он может дать в момент производства операций. Мощность источника питания должна с некоторым запасом превосходить мощность, потребляемую опе­ративными цепями,

основной составляющей которой является мощность, затрачиваемая приводом на отключение и включение выключателей.

Наибольшие затруднения из-за недостаточной мощности воз­никают при применении трансформаторов тока и трансформаторов напряжения. Учитывая, что включение и отключение выключате­лей является кратковременной операцией, можно допускать зна­чительные перегрузки измерительных трансформаторов без ущерба для них.

На практике применяется схема питания от трансформаторов тока, показанная на рис. 1-13.

В нормальном режиме катушка отключения выключателя 2 зашунтирована контактами реле 1 и ток в ней отсутствует. При к. з. реле 1 срабатывает, его контакты размыкаются и ток трансформа­торов тока поступает в катушку отключения 2, приводя ее в дей­ствие.

Практическое применение получила схема, приведенная на рис. 4-18—4-20, в которой используются реле со специальными мощными переключающими контактами.

Не сопровожда­ющихся увеличением тока, ВНИИЭ разработаны специальные блоки питания. Принципиальная схема комбинированного блока питания приведена на рис.1-14. Ток от трансформатора тока и напряжение от трансформатора напряжения подводятся к проме­жуточным трансформаторам ПНТ и ПТИ. Их вторичное напряже­ние выпрямляется выпрямителями В_г и В₂, суммируется и подается на оперативные цепи защиты. Блоки тока БПТ и напряжения БПН выпускаются раздельно, что позволяет применять их порознь и вместе. При этом комбиниро­ванный блок легко получается па­раллельным включением выход­ных цепей БПТ и БПН.

Схемы комбинированного питания от трансформаторов тока и трансформаторов н а п р я ж е ни я. Для повышения мощности и создания уни­версального источника, пригодного для питания защит как от к. з., так и от повреждений и ненормальных режимов,

Для ог­раничения величины вторичного тока трансформатор ПНТ выполняется насыщающимся. Чтобы избежать появления опасных пиков напряжений, во вторичной цени ПНТ установлен конденсатор С, сглаживающий кривую вторичного напряжения. Напряжение на выходе блока С/в опре­деляется током и напряжением сети.

При к. з. необходимое зна­чение выходного напряжения обеспечивается за счет трансформа­торов тока, а при повреждениях и ненормальных режимах с малым током — за счет трансформатора напряжения. Таким образом, комбинированный блок может питать защиты от всех видов повреж­дения и ненормальных режимов, и в то же время позволяет иметь на выключателе только одну катушку отключения.

Блоки питания особенно удобны для питания защит, имеющих сложную схему оперативных цепей, состоящую из большого числа вспомогательных реле.

Схемы с питанием от трансформаторов напряжения или собственных нужд показаны на рис. 1-15, а, б. Схема на рис. 1-15, а применяется только для питания оперативных цепей защит. Для питания цепей управления и включения обычно используется выпрямленный ток (рис. 1-15, б), выпрямление осуществляется селеновыми выпрямителями 2: трансформатор 1, питающий цепи управления, необходимо подключать к питающей линии Л1, При включении Л1 со стороны питающей подстанции А трансформатор 1 получает напряжение, после чего появляется возможность проведения операций на под­станции В, не имеющей напряжения.

Схема с питанием от заряженного кон­денсатора. На рис. 1-16 дана упрощенная схема питания оперативных цепей от заряженного конденсатора. Конденсатор 1 питается от трансформатора напряжения через выпрямитель 2. В нормальном режиме конденсатор заряжен. При действии защиты он замыкается на катушку отключения, питая ее током разряда.

Рассмотренные схемы питания оперативных цепей от источников переменного тока отличаются простотой и достаточной надежностью [Л. 8]. Однако вопросы применения оперативного переменного тока для сложных защит мощных выключателей, а также на больших электростанциях и подстанциях еще недостаточно разработаны, что и ограничивает применение источников переменного тока.

В СССР питание оперативных цепей от источников переменного тока получило широкое применение в электрических сетях 6, 10 и 35 кВ и отчасти 110 кВ [Л. 24, 80].

ГЛАВА ВТОРАЯ

Дата добавления: 2014-12-23