РЕФЕРАТ Современное оборудование для систем постоянного оперативного тока станций На электростанции применяются многочисленные вспомогательные электрические устройства и механизмы, служащие для управления, регули-рования режима работы, сигнализации, релейной защиты и автоматики.Все эти оперативные устройства и механизмы питаются энергией от специальных источников, которые называются источниками оперативного тока. Соответ-ствующие электрические цепи, питающие названные устройства и механиз-мы, называют оперативными цепями, а схемы питания – схемами оператив-ного тока. Оперативные цепи и их источники должны быть надёжны, так как нарушение их работы может приводить к отказам и серьёзным авариям в электроустановках.
Различают независимые и зависимые источники опера-тивного тока. Работа первых не зависит, а работа вторых зависит от режима работы и состояния первичных цепей электроустановки.Независимыми ис-точниками оперативного тока являются аккумуляторные батареи, дизель- генераторы и турбореактивные агрегаты.
Зависимые источники – трансфор-маторы собственных нужд, измерительные трансформаторы тока и напряже-ния. Оперативные цепи работают на постоянном, переменном или выпрям-ленном токе. На рассматриваемой ЭС применяется постоянный оперативный ток, получаемый от аккумуляторных батарей. Постоянный ток применяется вследствие того, что электромагнитные системы на постоянном токе более просты и надежны.Использование аккумуляторных батарей определяется стремлением иметь независимый источник при любых авариях и отказах в первичных цепях.
Заряд аккумулятора производится от источника постоян-ного тока, ЭДС которого больше чем ЭДС аккумулятора. На электростанции аккумуляторные батареи (АКБ) работают в режиме постоянного подзаряда. В схеме АКБ предусмотрено зарядно-подзарядное устройство.Зарядно-подзарядные устройства УЗП выпускаются на токи 63, 100, 200 и 320 А (УЗП-63, УЗП-100, УЗП-200, УЗП-320) и имеют исполнения УХЛ4 и О4. Устройства УЗП предназначены для заряда стационарных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей различными методами, как в автомати-ческом режиме, так и в ручном при участии оператора подзаряда аккумуля-торных батарей с возможностью параллельной работы на постоянную на-грузку, подключённую к щиту постоянного тока (ЩПТ). Устройства УЗП могут обеспечить (в случае отключения от ЩПТ аккумуляторной батареи) электропитание любых потребителей постоянного тока электростанции или подстанции, в том числе и чувствительных к форме входного напряжения.
Таблица 1 – Технические характеристики Величина U вых max определяется вторичным напряжением раздели-тельного трансформатора, но не более 370 В. Серийно устройства УЗП вы-пускаются на номинальные напряжения 110 и 220В. Устройство УЗП обеспечивает следующие функции: - контроль цепи аккумуляторной батареи, - изменение напряжения подзаряда в зависимости от температуры в помещении аккумуляторной батареи, - заряд методами IU , U , IUI, - включение вентиляции помещения аккумуляторной батареи в режи-ме заряда и автоматический вывод из работы при отсутствии вентиляции, - защита от различных видов неисправностей, в том числе и коротких замыканий в нагрузке, как металлических, так и через переходное сопротив-ление, - подзаряд дополнительных элементов аккумуляторной батареи (по от-дельному заказу), - АВР, - контроль наличия сетевого напряжения и правильности чередования фаз, - индикация выходного напряжения, тока, температуры в помещении аккумуляторной батареи, напряжения дополнительных элементов, уставок в режиме заряда и подзаряда, расшифровка причины неисправности, - изменение всех уставок при работе в любом режиме.
Устройство УЗП имеет однострочный дисплей для отображения ин-формации и энкодер – электромеханическое устройство управления.
По от-дельному заказу в УЗП можно установить набор дополнительных узлов: кон-троль изоляции, преобразователи напряжения и тока для АСУ, автоматиче-ские выключатели фидеров нагрузки, мигающий свет и ряд других.
Устрой-ство УЗП рекомендовано всеми основными производителями аккумулятор-ных батарей для работы с их продукцией.
Конструктивно, устройство УЗП выполнено в виде шкафа односторон-него обслуживания. Устройства УЗП-63, УЗП-100, УЗП-200 имеют габарит-ные размеры – 535х585х1410 мм и массу до 300 кг . Устройство УЗП-320 имеет габаритные размеры – 835 х 615 х 2010 мм и массу до 330 кг . В испол-нении на 63 А и 100 А внутри шкафа расположен разделительный трансфор-матор, в остальных исполнениях разделительный трансформатор устанавли-вается рядом со шкафом.
Возможно изготовление устройства УЗП-200 со встроенным разделительным трансформатором в шкафе с габаритами 835 х 615 х 2010 мм и массой 500кг. Степень защиты - I P 21. Органы управления и индикации расположены на передней двери шкафа. Аккумуляторные батареи на электрических станциях подключаются к щитам постоянного тока ЩПТ, которые в свою очередь предназначены для приема и распределения электроэнергии постоянного тока электроприемни-кам (потребителям) различных отраслей промышленности 1 категории и осо-бой группы 1 категории по ”Правилам устройства электроустановок” (ПУЭ). Щиты постоянного тока бывают на разном напряжении, например: ЩПТ-24 В, ЩПТ-48 В, ЩПТ-60 В, ЩПТ-110 В, ЩПТ-220 В ЩПТ-220 В ЩПТ используются: - в системах электроснабжения собственных нужд нормальной экс-плуатации (СНЭ) атомных электростанций (АЭС) и системах аварийного электроснабжения (САЭ) АЭС сетей постоянного тока, - на электростанциях, в электроустановках энергосистем промышлен-ных, нефте и газодобывающих предприятий для ввода и распределения элек-троэнергии постоянного тока потребителям собственных нужд, - на нефтеперерабатывающих заводах, - на нефтебуровых платформах, - в судостроении, - в электроустановках энергосистем промышленных предприятий, транспорта и сельского хозяйства.
Пример условного обозначения ЩПТ двухсекционного, на ток сборных шин 400 А, номинального напряжения силовых цепей 110 В, климатического исполнения У3. Щит 2ЩПТ-ЭП-400/110-У3 Таблица 2 – Состав ЩПТ Основные параметры и характеристики: а) Показатели надежности ЩПТ в условиях эксплуатации, установлен-ных настоящими ТУ, соответствует требованиям ГОСТ 26291-84, ГОСТ 27.003-90, ГОСТ 4.148-85. б) Среднее время наработки на отказ для ЩПТ - не менее 100 000 ч. в) Ресурс ЩПТ составляет не менее 40 лет, при условии выполнении требований руководства по эксплуатации, проведения технического обслу-живания. г) Среднее время восстановления работоспособного состояния ЩПТ с использованием запасных частей – не более двух часов. д) По условиям эксплуатации в части воздействия механических фак-торов внешней среды ЩПТ удовлетворяют требованиям группе механиче-ского исполнения М39 по ГОСТ 17516.1-90 ( I и II категории группы сейсмо-стойкости). е) Шкафы ЩПТ, используемые на АЭС, в сейсмостойком исполнении устойчивы к сейсмическим воздействиям интенсивностью до: - проектного землетрясения (ПЗ) 7 баллов включительно, при установ-ке на отметке 30 м по ГОСТ 17516.1-90 - для класса “3 H ”, по НП-031-01, - максимального расчетного землетрясения (МРЗ) 9 баллов включи-тельно при установке на отметке 30 м по ГОСТ 17516.1 – для класса “2О”, “3О”, “3НО” по НП-031-01. ж) Номинальные значения климатических факторов – по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543.1-89, климатические исполнения – У (О), категория разме-щения – 3 (4). При этом: - наибольшая высота над уровнем моря - 2000 м, - окружающая среда - не взрывоопасная, не пожароопасная, - содержание коррозионно - активных агентов в окружающей среде должно соответствовать атмосфере типа II и III по ГОСТ 15150-69. з) Температура окружающего воздуха: - от минус 5 до плюс 40 ° С – для У3*, - от плюс 1 до плюс 50 ° С – для О4. и) Относительная влажность воздуха: - не более 98 % при максимальной температуре воздуха 35 ° С. к) Исполнение шкафов ЩПТ обеспечивает степени защиты IP 31, IP 40, IP 41, IP 42, IP 54 по ГОСТ 14254-96. Степень защиты оболочки указана без учета дна шкафов ЩПТ. Таблица 3 – Основные параметры ЩПТ Таблица 4 – Классификация и исполнение ЩПТ В системах питания постоянного тока крупных энергообъектов исполь-зуются тиристорные устройства стабилизации напряжения постоянного тока УТСП, имеющих в своем составе аккумуляторные батареи, в качестве стаби-лизатора напряжения постоянного тока повышающего типа. Устройство тиристорное стабилизации напряжения постоянного тока собственных нужд электрических станций УТСП-200, 400, 600, 800, 1000 или 1200 — 230, УХЛ4 или О4 (ИЖТП.656452.108). Состоит из параллельно со-единенных тиристорных преобразователей постоянного тока с накопитель-ными конденсаторами и дросселями с тиристорно-диодной коммутацией и входного и выходного фильтров с регулированием и стабилизацией выход-ного напряжения. Технические характеристики Питание устройства УТСП осуществляется от аккумуляторной батареи или от аккумуляторной батареи в буфере с зарядно-подзарядными устройст-вами типа УЗП. Таблица 5 – Технические характеристики Коммутация автоматически отключается при превышении на 20% вы-ходным током максимального значения.
Конструкция Шкафы двухстороннего обслуживания.
Количество шкафов: - от 1 для УТСП- 200, - до 6 для УТСП-1200. Габаритные размеры шкафа - 600 х 800 х 2200 мм, масса - до 300 кг. Степень защиты - IP21. Измерительные приборы входного напряжения, вы-ходных напряжения и тока, сигнальные лампы включения и неисправности, тумблер включения расположены на передней двери шкафа.
Естественное воздушное охлаждение.
Для бесперебойного питания оперативным током устройств релейной защиты и автоматики (РЗА) используется устройство УБП-01. Питание УБП: - два независимых ввода трехфазной сети переменного тока номиналь-ным напряжением 380В, номинальной частотой 50 Гц, - ввод аккумуляторной батареи номинальным напряжением 220 В. Технические характеристики: - выходное стабилизированное постоянное напряжение 48ч260 В с ре-гулируемой уставкой, с шагом 1В, - максимальный выходной ток 160 А, - диапазон регулирования выходного тока в режиме стабилизации тока от 1А до160 А, с шагом 0,2А, - максимальное отклонение выходного параметра от уставки при изме-нении сопротивления нагрузки и входного напряжения в допустимых преде-лах, не более 1%, - пульсации тока и напряжения при работе на активную нагрузку не более 0,5%, - коэффициент полезного действия не менее 95%, - номинальная амплитуда выходного напряжения шины «ШМС» равна номинальному выходному напряжение цепей постоянного тока, частота пре-рывания – от 0,5 до 2 Гц, - максимальная амплитуда выходного тока шины «ШМС» не более 2 А, - распределительная способность шкафа 6 выходов шин «ШМС» и по-стоянного тока, разделенных на 2 секции.
Габаритные размеры УБП, не более 800x1300x315 мм. Масса не более 160 кг. Степень защиты оболочки IP51. В системах постоянного оперативного тока применяются шкафы рас-пределения постоянного тока ШПТ. Шкафы распределения постоянного тока ШПТ-0 УХЛ4 (ЕИЛА. 656451.417); ШПТ-1 УХЛ4 (ЕИЛА.656451.415); ШПТ-2 УХЛ4 (ЕИЛА. 656451.414); ШПТ-3 УХЛ4 (ЕИЛА.656451.416). Шкафы ШПТ предназначены для распределения постоянного тока соб-ственных нужд электростанций, подстанций и тяговых подстанций с исполь-зованием выдвижных автоматических выключателей.
Шкаф ШПТ-0 предна-значен для подключения аккумуляторной батареи к силовым шинам щита постоянного тока. В шкафу расположены вводный выключатель, автоматика щита, силовые шины и шины управления.
Шкаф ШПТ-1 предназначен для секционирования, подключения устройств УЗП и УТСП, линий питания к силовым шинам щита. В шкафу расположены до 4 выключателей, силовые шины и шины управления.
Шкаф ШПТ-2 предназначен для подключения до 6 линий питания на номинальный ток до 630 А к силовым шинам щита. В шкафу расположены до 6 выключателей, силовые шины и шины управления. Шкаф ШПТ-3 предназначен для подключения 12 линий питания на номи-нальный ток до 63 А к шинам управления щита. В шкафу расположены 12 переключателей, 72 предохранителя, силовые шины и шины управления.
Технические характеристики: - количество силовых шин -2, - номинальный ток силовых шин - 1000 А, - количество шин управления - 2 системы по 3 шины, - номинальный ток шин управления - 250 А, - номинальное напряжение - 230 В, - автоматические выключатели - А3793С и ВА50-41, селективные, вы-движного исполнения, - предохранители – ППН-33, - внешняя сигнализация - понижение или повышение напряжения, сра-батывание защиты выключателя, изоляция, неисправность УТСП и УЗП, - световая сигнализация - положение выключателя с мигающим светом, напряжение на линиях питания до 63 А, изоляция, - контрольные приборы - ток заряда и разряда аккумуляторной батареи, ток подзаряда аккумуляторной батареи, напряжение аккумуляторной бата-реи, сопротивление изоляции, ток ввода, - передача в систему АСУТП - напряжение аккумуляторной батареи, напряжение линий питания, ток аккумуляторной батареи, ток ввода, - мигающий свет, - место для установки системы автоматического поиска повреждения изоляции «Сапфир» или «Bender». В щите постоянного тока может быть установлена микропроцессорная система автоматики щита постоянного тока , выполняющая следующие функции: 1. Измерение, контроль и индикация напряжения аккумуляторной ба-тареи и на секциях щита постоянного тока с действием на сигнал при выходе измеряемой величины за пределы уставки. 2. Измерение, контроль и индикация сопротивления изоляции и напря-жения полюсов аккумуляторной батареи и шин секций щита постоянного то-ка относительно «земли». 3. Контроль работы, цифровое управление и индикация основных па-раметров и состояния зарядно-подзарядных устройств. 4. Контроль работы и индикация основных параметров и состояния устройства стабилизации напряжения аккумуляторной батареи (при его уста-новке на щите постоянного тока). 5. Контроль и визуальная сигнализация состояния коммутационной оборудования щита постоянного тока. 6. Измерение и индикация тока в цепи аккумуляторной батареи (диапа-зон измерения от миллиампер до десятков килоампер). 7. Измерение и индикация тока в цепи зарядно-подзарядных устройств и стабилизатора напряжения. 8. Измерение и индикация тока в отдельных отходящих фидерах. 9. Измерение и индикация температуры в помещении аккумуляторной батареи. 10. Устройство автоматизированного поиска места замыканий на зем-лю в сети постоянного тока (по специальному заказу устанавливается систе-ма непрерывного контроля изоляции фирмы « Bender »). 11. Часы реального времени с внешней синхронизацией. 12. При аварийном срабатывании коммутационной аппаратуры или вы-ходе значений измеряемого параметра за пределы уставок осуществляется запись в энергонезависимую память состояния коммутационной аппаратуры и 10 аналоговых сигналов (напряжение, сопротивление изоляции, ток). 13. Цифровое осциллографирование. 14. Передача информации в АСУ ТП по RS 485 (протокол IEC 60870-5-103) или при использовании платы сопряжения по сети Ethernet . Завод Конвертор выпускает современные устройства, применяемые в системах постоянного оперативного тока. Благодаря им осуществляется кон-троль за оперативными цепями.
К числу таких устройств можно отнести: преобразователь измерительный напряжения ПИ-Н, преобразователь измери-тельный постоянного тока ПИ-УКТП, устройство контроля изоляции УКИ, устройство контроля напряжения УКН, устройство контроля состояния ак-кумуляторной батареи УКСБ. Преобразователь измерительный постоянного тока ПИ-Н предназначен для линейного преобразования входного напряжения постоянного тока в унифицированный электрический сигнал постоянного тока или напряжения и может применяться для контроля токов на щите постоянного тока в системах АСУТП электроэнергетики. Таблица 6 – Технические характеристики Питание ПИ-Н осуществляется от сети переменного тока с номиналь-ным напряжением 220В и частотой 50 Гц. Предел допускаемой приведенной погрешности равен ±2,5 % от нор-мирующего значения выходного сигнала.
Выполнен в пластмассовом корпусе, имеющем габариты 135х90х65 мм. Крепится на din-рейку.
Преобразователь измерительный посто¬янного тока ПИ-УКТП предна-значен для контроля тока подзаряда аккумуляторной батареи и линейного преобразования тока входного сигнала в унифицированный электрический сигнал постоянного тока или напряжения и может применяться для контроля токов на щите постоянного тока в системах АСУТП электроэнергетики.
В качестве входного сигнала в ПИ-УКТП используется сигнал снимаемый с измерительного шунта, установленного в основной цепи аккумуляторной ба-тареи.
Таблица 7 – Технические характеристики Питание ПИ-УКТП осуществляется от сети переменного тока с номи-нальным напряжением 220В и частотой 50 Гц. Предел допускаемой приведенной погрешности равен ±2,5 % от нор-мирующего значения выходного сигнала.
Выполнен в пластмассовом корпусе, имеющем габариты 135х90х65 мм. Крепится на din-рейку.
Комплектуется щитовым прибором. Устройство контроля изоляции (ТГДА.656215.149) осуществляет кон-троль изоляции на шинах постоянного тока в автоматическом режиме.
Технические характеристики: - электронная схема УКИ измеряет напряжение разбаланса моста, обра-зованного сопротивлениями изоляции положительной и отрицательной шин относительно “Земли” и делителем напряжения в УКИ. Отклонение стрелки прибора подключенного к УКИ пропорционально напряжению разбаланса моста, - при уменьшении сопротивления изоляции до 100 кОм в УКИ начина-ет мигать светодиод, - при снижении изоляции до 20 кОм светодиод в УКИ начинает посто-янно гореть и одновременно формируется релейный сигнал об уменьшении изоляции.
Конструктивно УКН выполнено в виде пластмассовой коробки с габа-ритами 105х67х90 мм, устанавливаемой на din-рейку.
Устройство контроля напряжения УКН (ТГДА.686461.059) является электронным реле с двумя группами контактов, контролирующим превыше-ние или понижение напряжения на его входе. Технические характеристики: - уставки срабатывания электронного реле выставляются шагом в 5 В, - контроль осуществляется за превышением напряжения в диапазоне 240 В до 255 В и за понижением напряжения от 210 В до 195 В. Одновремен-но со срабатыванием устройства контроля напряжения гаснет светодиод, расположенный внутри устройства.
Конструктивно УКН выполнено в виде пластмассовой коробки с габа-ритами 105х67х90 мм, устанавливаемой на din-рейку . Устройство контроля за состоянием аккумуляторной батареи УКСБ предназначено для контроля за следующими параметрами аккумуляторной батареи: 1. Понижением напряжения на аккумуляторной батарее ниже опреде-ленного значения.
Сигнализация осуществляется в виде замыкания свобод-ных контактов и светодиодной индикации. 2. Повышением напряжения на аккумуляторной батарее выше опреде-ленного значения. Сигнализация осуществляется в виде замыкания свобод-ных контактов и светодиодной индикации. 3. Измерение тока подзаряда аккумуляторной батареи с индикацией его значения на щитовом приборе.
В УКСБ имеется специальный выход для подключения стандартного измерительного преобразователя постоянного то-ка для передачи значения тока подзаряда в АСУ. 4. Определение режимов работы аккумуляторной батареи: подзаряд и разряд. Сигнализация осуществляется в виде замыкания свободных контак-тов и светодиодной индикации.
В качестве входных сигналов в УКСБ используется напряжение на ак-кумуляторной батареи и сигнал, снимаемый с измерительного шунта, уста-новленного в основной цепи аккумуляторной батареи.
Технические характеристики: - диапазон изменения напряжения на аккумуляторной батареи: от 170 В до 370 В, - точность измерения тока подзаряда ±2,5 %. Выполнен в пластмассовом корпусе, имеющем габариты 135х90х65 мм. Крепится на din-рейку.
Комплектуется щитовым прибором.