Техническое обслуживание щитов постоянного тока — Распределение оперативного тока
На рисунке №6 представлена возможная схема распределения постоянного тока на подстанциях 110 кВ и выше. Из схемы видно, что управление электрооборудованием осуществляется главным образом с главного щита управления ГЩУ и часто с местных щитов управления (например, из помещения вспомогательных устройств СК), с панелей КРУ. В ряде случаев щиты постоянного и переменного тока с. н. размещают вблизи аккумуляторных батарей и их зарядных агрегатов. Оперативные цепи, будучи взаимосвязанными, практически охватывают собою все основные производственные звенья подстанции.
Источником питания электроприемников постоянного тока, показанных на рис. 6, является аккумуляторная батарея, подключенная к главным силовым шинам щита постоянного тока ЩПТ. От этих шин подается постоянный ток в КРУ, на шинки питания + ШП и – ШП электромагнитов включения масляных выключателей.
Рисунок №6.
Схема распределения постоянного тока на подстанциях 110 кВ и выше.
На щите постоянного тока создается секционированная система оперативных шинок. От этих шинок питаются шинки управления +ШУ, – ШУ, +ШУ (через переключатель) и (+) ШМ — мигающий плюс, шинки сигнализации + ШС, —ШС, (+) ШМ щита управления. Шинки разделены рубильниками на две секции, нормально находящиеся под напряжением, одна из них в работе, другая в резерве. При исчезновении напряжения на одной из них персонал вручную производит переключение.
Шинки управления служат для питания цепей управления, автоматики и защиты всех элементов подстанции, управляемых со щита управления. От шинок управления постоянный оперативный ток через автоматические выключатели поступает в цепи управления и защиты отдельных присоединений. От шинок сигнализации через автоматические выключатели питаются общие цепи центральной сигнализации и участковые шинки сигнализации.
Питание ламп сигнализации положения выключателей, управляемых с ЩУ и непосредственно из КРУ 6 (10) кВ, осуществляется от мигающего плюса + ШСIV.
Взаимное расположение полюсов в пределах помещения ЩПТ должно быть одинаковым. Шины положительного полюса (+) красятся красным цветом, отрицательного (—) — синим, нулевая – голубым. Цветное обозначение должно быть выполнено по всей длине шин. Все металлические части ЩПТ и вспомогательного оборудования должны быть выкрашены или иметь другое антикоррозионное покрытие.
Оборудование ЩПТ должно иметь четкие надписи, которые указывают назначения отдельных цепей и панелей. Надписи должны выполняться на лицевой стороне устройств, а в случае обслуживания с двух сторон — также на задней стороне устройства.
Секция шин ЩПТ должна быть оборудована устройством контроля изоляции, устройством контроля напряжения, сигнализацией отключения АБ от ЩПТ. Для автоматической поддержки напряжения на сборных шинах ЩПТ предусматривается установка регуляторов напряжения.
Во всех цепях, отходящих от шин ЩПТ, устанавливаются предохранители. В цепях АБ, зарядных агрегатов аварийного освещения, аварийных маслонасосов устанавливаются выключатели (автоматы).
Для нормальной работы защит должна быть обеспечена селективность работы максимальной токовой защиты вводов питания ЩПТ с защитами, выполненными расцепителями максимального тока автоматических выключателей и предохранителями, которые установлены на присоединениях, отходящих от ЩПТ.
Распределение оперативного переменного и выпрямленного токов структурно осуществляется примерно так же, как это показано на рис. 6.
Помещение ЩПТ должно быть закрыто на замок. Ключи хранятся на щите управления и выдаются лицам, обслуживающим ЩПТ, оперативному, оперативно-производственному персоналу и лицам, которые имеют право единоличного осмотра.
Обслуживание РЗиА и вторичных цепей — Источники и цепи постоянного оперативного тока
Источником постоянного оперативного тока служит аккумуляторная батарея, основным преимуществом которой является независимость от режима работы и состояния первичной сети. Поэтому постоянный оперативный ток обладает большей надежностью во время нарушения нормальной работы сети.
К некоторым недостаткам оперативного постоянного тока следует отнести необходимость специального помещения для батареи и квалифицированного ухода за ней, в ряде случаев большая стоимость оборудования постоянного оперативного тока по сравнению с переменным.
Рис. 8. Принципиальная схема источников и цепей оперативного постоянного тока объекта с масляными выключателями
На объектах обычно устанавливают аккумуляторные батареи, составленные из свинцово-кислотных аккумуляторов. Аккумуляторная батарея на подстанции работает, как правило, в режиме постоянного подзаряда (рис. 8), при котором в нормальных условиях подзарядный агрегат ПА питает нагрузку оперативных цепей и подзаряжает батарею АБ. Подзаряд батареи необходим для того, чтобы восполнить саморазряд батареи, причинами которого являются местные короткозамкнутые контуры, образующиеся на отрицательных пластинах аккумуляторов из-за осаждения на них металлических примесей, содержащихся в электролите батареи, а также вследствие примесей в самой активной массе пластин. При снижении напряжения в цепи переменного тока, от которой питается электродвигатель подзарядного агрегата, снижается напряжение постоянного тока агрегата и он отключается из-за срабатывания реле обратного тока РОТ. Это реле используется для предотвращения работы генератора подзарядного агрегата в режиме двигателя и разряда при этом на него аккумуляторной батареи. При отключении подзарядного агрегата питание цепи оперативного тока производится от аккумуляторной батареи.
После разряда во время аварии, а также периодически аккумуляторную батарею ставят на заряд от специально установленного зарядного агрегата, обладающего большей мощностью, чем подзарядный агрегат. Схема включения зарядного агрегата аналогична схеме включения подзарядного агрегата. При отсутствии зарядного агрегата батарея заряжается от подзарядного агрегата, для чего агрегат подключают через переключатель П и переключатель ПЗ, устанавливаемый в крайнее положение для прохождения тока заряда через все элементы аккумуляторной батареи. В качестве подзарядного и зарядного агрегатов в последние годы на подстанциях вместо двигателя-генератора устанавливают выпрямительное устройство В типа ВУК (на рис. 8 показано штриховой линией). Это устройство обладает рядом преимуществ по сравнению с двигателем-генератором и может автоматически переключаться из режима подзаряда в режим заряда батареи. Защитные устройства, являющиеся частью выпрямительного устройства, автоматически отключают устройство В to стороны переменного и постоянного тока при возникновении аварийных условий.
В процессе обслуживания аккумуляторной батареи оперативному персоналу надлежит руководствоваться Правилами [4, гл. 37].
Для повышения надежности питания потребителей цепь оперативного постоянного тока делится на несколько параллельных участков (например, шинки управления ШУ, шинки электромагнитов включения ШВ и шинки сигнализации ШС на рис. 8) и секций. Потребители каждого участка могут питаться как от своей секции, так и от соседней при включении секционного рубильника (РУ, РВ или PC). Для защиты цепи оперативного тока от к. з. применяют трубчатые предохранители или автоматы, реагирующие на возрастание протекающего через них тока.
Использование Пробочных предохранителей в цепях оперативного тока запрещено из-за возможности нарушения контакта в предохранителе при сотрясении или изменении температуры, а также из-за того, что прерывистый контакт при ввертывании и вывертывании пробочного предохранителя может привести к ложному действию устройств РЗА. Защиту от к. з. в цепи оперативного тока, выполненную при помощи предохранителей, стремятся осуществить таким образом, чтобы при к. з. перегорала плавкая вставка предохранителя, ближайшего к месту повреждения, а остальная цепь оперативного тока продолжала бы оставаться под напряжением. Для этого последовательно включенные однотипные предохранители оперативного тока выбирают так, чтобы номинальный ток плавкой вставки предохранителя, расположенного в схеме ближе к источнику питания, был на две ступени номинальных токов больше, чем номинальный ток последующей (более отдаленной от источника питания) плавкой вставки.
При защите от к. з. с помощью автоматов также стремятся выбирать их таким образом, чтобы отключался автомат, ближайший к месту повреждения, однако это не всегда достигается вследствие значительного разброса как по току, так и по времени срабатывания каждого автомата.
Цепи релейной защиты, электроавтоматики и электромагниты отключения выключателей подключают к шинкам ШУ. Цепи питания различных сигнальных устройств присоединяют к шинкам сигнализации ШС. Электромагниты включения масляных выключателей, потребляющие в процессе включения ток, во много раз превышающий ток остальных потребителей постоянного оперативного тока, присоединяют либо к отдельным шиикам ШВ, либо к кольцу кабелей питания электромагнитов включения.
В качестве примера выполнения схемы питания оперативным постоянным током устройств рассмотрим схему управления масляным выключателем 6—10 кВ с электромагнитным приводом и ознакомимся с взаимодействием отдельных элементов схемы.
Схема, приведенная на рис. 9, выполнена с релейной блокировкой, предотвращающей многократное включение выключателя на к. з. в цепи при неисправном состоянии схемы или при сравнительно длительном замыкании персоналом контактов I—2 ключа управления КУ и отключении выключателя быстродействующей защитой. Начнем рассмотрение схемы с устройства этой блокировки, в котором применено реле РБМ с двумя обмотками (реле блокировки от много-
кратного включения). Удерживающая обмотка реле РБМ(У), обладающая сопротивлением значительной величины, включена через замыкающий контакт 1—2 этого же реле. Рабочая обмотка реле РБМ(Р), имеющая сопротивление малой величины, включена последовательно с обмоткой электромагнита отключения ЭО. При длительном замыкании контактов 1—2 ключа управления КУ при отключенном выключателе реле команды включения РКВ сработает и его контакт в цепи обмотки контактора включения КП будет также длительно замкнут, ток пройдет через размыкающий контакт 3—4 реле
Рис. 9. Принципиальная схема управления и сигнализации масляного выключателя с трехфазным
электромагнитным приводом 1А и 2А — автоматы соответственно схемы управления и схемы сигнализации выключателя; (+) ШМ — шинка мигающего света: ШЗП — шинка звуковой предупреждающее сигнализации
РБМ, через размыкающий вспомогательный контакт 1ВКВ выключателя и обмотку контактора КП. Контактор сработает, замкнутся его контакты в цепи электромагнита включения ЭВ масляного выключателя, и выключатель включится. При этом придут в движение контакты, связанные с приводом выключателя, разомкнётся контакт 1ВКВ в цепи контактора и замкнется контакт 2ВКВ в цепи обмотки электромагнита отключения ЭО. Если выключатель включится на к. з., замкнется выходная цепь релейной защиты и ток пройдет через обмотку РБМ(Р), замкнутый контакт 2ВК.В и обмотку ЭО. Реле РБМ и электромагнит отключения сработают, выключатель отключится. Однако повторного включения выключателя не произойдет, так как при срабатывании реле РБМ его контакт 3—4 разомкнётся, а контакт /—2 замкнется; при этом через замыкающий контакт РКВ и контакт РБМ 1—2 ток пройдет по обмотке РБМ (У) и реле РБМ останется в сработавшем состоянии. При этом контакт РБМ 3—4 в цепи обмотки КП будет длительно разомкнут и тем самым будет обеспечена блокировка от многократного включения выключателя.
Идентично обеспечивается блокировка от многократного включения выключателя при длительном замыкании контакта выходного реле АПВ в цепи включения выключателя.
Рассмотрим взаимодействие остальных элементов схемы. Предусмотрен самовозврат ключа управления КУ в нейтральное положение, при котором контакты ключа 1—2 и 3—4 разомкнуты. При повороте ключа управления на отключение выключателя замкнутся контакты ключа 3—4 (контакты 1—2 останутся разомкнутыми), сработает реле команды отключения РКО и замкнутся его контакты в цепи обмотки электромагнита ЭО. Ток пройдет через обмотку РБМ(Р), замкнутый контакт 2ВКВ (выключатель был включен) и обмотку ЭО. Реле РБМ сработает, его контакт 5—6 замкнется и будет замкнут до тех пор, пока ие отключится выключатель и пока не разомкнётся контакт 2ВКВ, разорвав при этом цепь тока, проходящего через обмотку электромагнита ЭО и обмотку РБМ(Р). Это предусмотрено для того, чтобы цепь, проходящая через обмотку электромагнита ЭО, не могла быть разорвана более слабыми контактами выходных реле устройства РЗА или реле РКО, которые при этом могут сгореть. Обмотка реле положения «Отключено» — РПО включена последовательно с обмоткой контактора КП. При отключенном выключателе и замкнутом в связи с этим контакте 1ВКВ реле РПО сработает и тем самым будет производиться контроль целости цепи обмотки контактора КП. Последний при этом не сработает, так как ток, проходящий через его обмотку, будет значительно меньше тока срабатывания контактора из-за большого суммарного сопротивления обмотки реле РПО и резистора R1. Сопротивление резистора R1 подобрано таким, чтобы контактор КП не срабатывал даже при пробое изоляции внутри РПО, когда полиостью
закорачивается обмотка этого реле. Обмотка реле положения «Включено» РПВ включена последовательно с рабочей обмоткой реле РБМ и обмоткой электромагнита отключения ЭО. При включенном выключателе и замкнутом в связи с этим контакте 2ВКВ реле РПВ находится в положении срабатывания (подтянуто) и осуществляет контроль целости цепи «электромагнита отключения. Реле РБМ и электромагнит отключения при этом ие срабатывают, так как ток, проходящий через их обмотки, значительно меньше тока срабатывания ЭО и РБМ (из-за большого суммарного сопротивления резистора R2 и обмотки реле РПВ). В то же время сопротивление рабочей обмотки реле РБМ мало и ие препятствует надежному срабатыванию электромагнита отключения ЭО при замыкании цепи обмотки ЭО устройствами РЗА илн контактом реле РКО. Таким образом, реле РПО и реле РПВ осуществляют контроль цепи последующей операции: при отключенном выключателе контролируется целость цепи включения, а при включенном выключателе — цепи отключения. Реле фиксации положения выключателя РФ часто применяют при установке малогабаритного ключа управления. В качестве реле РФ применяют промежуточное двухпозиционное реле типа РП-352, имеющее две обмотки, четыре размыкающих и четыре замыкающих контакта. При кратковременном прохождении тока через одну из обмоток якорь реле устанавливается в одно из двух фиксированных положений, соответствующих этой команде, и четыре контакта из восьми замыкаются. Реле РФ сохраняет это положение до тех пор, пока ие замкнется цепь второй обмотки реле. При этом якорь реле установится в другое фиксированное положение, замкнутся другие четыре контакта и разомкнутся четыре ранее замкнутых контакта. Изменение положения реле фиксации происходит в одном случае при включении выключателя по любой причине (цепь обмотки 1 реле РФ замыкается контактом реле РПВ), а в другом случае при отключении выключателя ключом управления (цепь обмотки 2 реле РФ замыкается контактом реле РКО, замыкающимся при переводе ключа управления в положение «Отключено»), Последовательно с каждой обмоткой реле РФ включается один контакт этого реле, размыкающий цепь обмотки, под действием которой якорь реле установился в новом положении. Одновременно с размыканием одной обмотки замыкается контакт реле в цепи другой обмотки для подготовки замыкания этой цепи внешним контактом (РПВ или РКО).
Источники оперативного тока для питания устройств релейной защиты
Для всех устройств релейной защиты, кроме реле прямого действия необходим источник оперативного тока. Источники оперативного тока подразделяются на:
- Источники питания постоянного оперативного тока.
- Источники питания переменного оперативного тока.
Источники питания постоянного оперативного тока
Независимым источником оперативного тока являются аккумуляторные батареи.
Преимущества источников питания постоянного оперативного тока :
- Обеспечивается питание всех цепей подключенных устройств в любой момент времени с необходимым уровнем напряжения и тока независимо от состояния основной сети.
- Простота и надежность схем релейной защиты.
- Высокая стоимость (экономически оправдано использование источников постоянного оперативного тока на подстанциях 110 кВ и выше с несколькими ВЛ);
- Необходимость наличия отапливаемого и вентилируемого помещения;
- Необходимость использования подзарядного устройства;
- Сложность в эксплуатации.
Для повышения надежности сеть оперативного питания секционируется с тем, чтобы обесточивание одной или нескольких секций не приводило к отказам наиболее ответственных потребителей оперативного тока, к которым относятся устройства релейной защиты, автоматики и управления.
Рис. 1. Схема подключения источника постоянного оперативного тока (аккумуляторной батареи) в распределительном устройстве
Аккумуляторная батарея работает на шинки постоянного тока, от которых отходят линии, питающие секции оперативного тока для каждой группы потребителей. ШУ – шинки для питания устройства релейной защиты, автоматики и управления (обычно отдельная шинка для каждой секции шин), ШС — шинки сигнализации и ШВ – шинки питания электромагнитов включения выключателей. Аккумуляторная батарея является также источником аварийного освещения подстанции.
Аккумуляторная батарея выполняется обычно из свинцово-кислотных аккумуляторов, обладающих достаточно высокими долговечностью, экономичностью и выдерживающих кратковременные перегрузки, например при питании электромагнитов включения мощных выключателей (ток электромагнита может достигать нескольких сотен ампер).
Помещение аккумуляторной батареи должно иметь обогрев и вентилцию для удаления паров серной кислоты. Для обеспечения долговечности батареи должен соблюдаться оптимальный режим ее подзаряда, заряда и разряда. С этой целью используются автоматические регулируемые выпрямительные установки (подза-рядные устройства).
Защита сети постоянного оперативного тока осуществляется с помощью предохранителей и автоматических выключателей с обеспечением селективности и чувствительности. Наиболее частым видом повреждений являются замыкания одного из полюсов на землю.
Оно не приводит к разрушениям, однако появление второго замыкания может привести к ложному срабатыванию устройства защиты или электромагнитов включения. Поэтому используется контроль изоляции, например установкой двух вольтметров. При отсутствии замыканий напряжение шин относительно земли одинаково, в противном случае показания вольтметров отличаются.
Источники переменного оперативного тока
Источники переменного оперативного тока — используют энергию защищаемого объекта. При выполнении переменного оперативного питания в качестве источников служат трансформаторы тока и трансформаторы напряжения .
Преимущества источников переменного оперативного тока :
- Более низкая стоимость.
- Отсутствие разветвленной сети оперативного тока.
- Колебания выходного напряжения выше, чем для источников постоянного оперативного тока, особенно в момент короткого замыкания . Для электромеханических реле это не имеет существенного значения, а для аналоговых и микроэлектронных – может привести к неправильной работе.
- Резкое снижение напряжения собственных нужд при включении выключателя на близкое короткое замыкание .
Существуют различные варианты выполнения устройств релейной защиты на переменном оперативном токе. Наиболее простые схемы, в которых используется ток установки.
1) Схема с дешунтированием электромагнита отключения .
YAT – катушка отключения выключателя. В нормальном режиме катушка отключения зашунтирована контактом токового реле РТ. При возникновении короткого замыкания р еле РТ срабатывает, контакт размыкается и вторичный ток трансформатора тока запитывает YAT, в результате чего отключается выключатель.
Схема используется для токовых защит, если включение электромагнитов отключения не приводит к недопустимым погрешностям трансформаторов тока , а максимальный ток короткого замыкания не превышает предельный ток, который могут коммутировать контакты реле.
2) Схемы на выпрямленном оперативном токе .
Схемы на выпрямленном оперативном токе целесообразно применять на присоединениях, оборудованных выключателями с электромагнитными или пневматическими приводами, электромагниты которых имеют большую потребляемую мощность, а также при наличии сложных устройств защиты.
В нормальном режиме выпрямленное выходное напряжение обеспечивает б лок напряжения (БПН), а при коротком замыкании – либо токовый блок питания (БПТ) либо оба блока вместе.
3) Схемы с использованием конденсаторных батарей .
В нормальном режиме контакт реле РТ разомкнут и конденсатор С заряжается через диод от напряжения с ТН. При возникновении короткого замыкания срабатывает токовое реле РТ, его контакт замыкается и предварительно заряженный конденсатор С начинает разряжаться на катушку отключения YAT, что приводит к отключению выключателя.
Данная схема используется, если мощность, отдаваемая трансформатором тока недостаточна для использования двух предыдущих схем.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
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:
Земля в оперативных цепях
На подстанции есть несколько шинок постоянного оперативного тока. Вольтметр показывает землю на второй минусовой шине. Я решил мультиметром замерить напряжения на шинах между собой и относительно земли, так как не был уверен в правильности показания вольтметра. Подскажите пожалуйста, есть ли земля, судя по показаниям мультиметра ?
Post’s attachments
20210607_150450.jpg 2 Мб, 2 скачиваний с 2021-06-09
You don’t have the permssions to download the attachments of this post.
2 Ответ от hazy 2021-06-10 06:09:23
Re: Земля в оперативных цепях
Зачем две минусовых?
Что такое ШН?
3 Ответ от scherenkov 2021-06-10 08:55:55 (2021-06-10 08:57:02 отредактировано scherenkov)
Re: Земля в оперативных цепях
Похоже, ослаблена изоляция на верхней (по рисунку) минусовой шине. С ней почему-то соединена шинка «ШН»? На нижнем по рисунку минусе «земли» нет. Это, похоже, силовая шина «хвостового» элемента батареи.
4 Ответ от nkulesh 2021-06-10 11:56:20
Re: Земля в оперативных цепях
Схема контроля изоляции включена между общим «плюсом» батареи и «минусом» оперативного напряжения, оперативных шин (между которыми 237 В, отвод от 108-го элемента, наверное?). Проверить, что изоляция снижена именно на полном минусе, на минусе всей батареи, довольно просто, мне кажется. Обычно вся батарея питает только ШП, шинки питания электромагнитов включения. Это питание можно отключать. например, ШП выключателей 10 кВ (оба пакетника, и на 1 с и на 2 с). Есть риск отказа АПВ, но совпадение такого отключения и аварийного отключения с последующим АПВ маловероятно. А так — в батарее всё связано, все элементы включены последовательно, и снижение изоляции будет нарушать «симметрию» напряжений, на каком бы отводе (выводе) это снижение не произошло.
5 Ответ от donar 2021-06-10 12:05:04
Re: Земля в оперативных цепях
Плюсовая и ШН идут на питание цепей отключения и РЗ присоединений. Вторая минусовая и плюс — шлейф включения и электромагнитная блокировка. ШН и первая минусовая идут с 106 и 108 акумов. Всего 120 акумов.
Добавлено: 2021-06-10 12:05:04
http://rzia.ru/uploads/images/11989/3562c6e5d3ec1211c6e00e84cc099e2a.jpg
6 Ответ от nkulesh 2021-06-10 16:58:28
Re: Земля в оперативных цепях
donar писал(а) : ↑
2021-06-10 12:05:04
Плюсовая и ШН идут на питание цепей отключения и РЗ присоединений. Вторая минусовая и плюс — шлейф включения и электромагнитная блокировка. ШН и первая минусовая идут с 106 и 108 акумов. Всего 120 акумов.
Добавлено: 2021-06-10 12:05:04
http://rzia.ru/uploads/images/11989/3562c6e5d3ec1211c6e00e84cc099e2a.jpg
Фото схемы у меня не увеличивается почему-то. Что такое «ШН»? Шинка . чего? Если всего в батарее 120 элементов, то отводы: общий плюс, вывод 106 (или 108, или 104, это зависит от типа батареи и нормального для этого типа напряжения подзаряда — отсылаю вас к ПТЭ), общий минус. В старых стационарных батареях, у которых предусматривался периодический «выравнивающий» заряд напряжением 2,35 В на элемент, был ещё отвод от 100-го элемента. Обычно напряжение на оперативных шинках поддерживается на 5% выше номинального, 220 В, т.е. примерно 230-235 В. На отвод от 100-ого элемента переводили оперативные шинки (2,35 В х 100 = 235 В) при выравнивающем заряде.
От напряжения АБ питается оперативная блокировка? Сейчас это прямо запрещено/не рекомендовано нормами технологического проектирования, и с 70-ых годов прошлого уже века ЭСП предусматривал для питания блокировки выпрямители (БПН-1000, БПЗ-400). Причина в большой протяжённости цепей блокировки и высокой их повреждаемости в смысле как раз уровня сопротивления изоляции.
АБ, схема подзаряда, измерения и сигнализации щита постоянного тока — это такие смежные области первичников и релейщиков. Литературы под рукой нет, не припомню. Было типовое решение ЭСП для этих трёх панелей щита постоянного тока, там была и схема контроля изоляции и измерения. Схема контроля изоляции приведена, например, в справочнике Мусаэляна.