Для питания цепи управления коммутационных аппаратов, релейной защиты, автоматики и сигнализации применяют оперативный ток. Основным требованием, которое предъявляется к источникам оперативного тока, является готовность их к действию в любых условиях, в том числе и во время КЗ, когда напряжение на шинах подстанции может снизиться до нуля. Применяют два вида оперативного тока: переменный - на подстанциях с упрощенными схемами и постоянный - на подстанциях, имеющих стационарные аккумуляторные установки.
Переменный оперативный ток.
В качестве источника применяют трансформаторы тока и напряжения, трансформаторы собственных нужд.
Трансформаторы тока обеспечивают достаточно надежное питание оперативных цепей во время КЗ, когда резко возрастают ток и напряжение на их зажимах. На рис. 6.1 представлена схема включения реле максимальной токовой защиты КА и электромагнита отключения YAТ с дешунтированием катушки отключения. В нормальном режиме катушка электромагнита отключения зашунтирована и трансформаторы тока ТА нагружены небольшим сопротивлением реле КА . При КЗ реле КА срабатывает, подключает к своей катушке последовательно катушку электромагнита отключения YAТ и выключатель отключается.
Для оперативного управления в нормальных рабочих режимах трансформаторы тока не применяют, так как от них нельзя получить необходимой в этих случаях мощности.
Трансформаторы напряжения и собственных нужд, наоборот, не пригодны для питания оперативных цепей при КЗ, так как при этом снижается напряжение в питающей сети, но они могут использоваться для управления аппаратами в режимах работы, близких к нормальным. Таким образом, каждый из рассмотренных источников переменного тока имеет Ограниченную область применения и используется в качестве источника индивидуального децентрализованного питания.
Универсальными являются источники комбинированного питания от трансформаторов тока ТА и напряжения TV одновременно (рис. 6.2). Выпускаемые заводами блоки питания серий БПТ и БПН подключаются к трансформаторам тока и напряжения (иногда к трансформаторам с. н.) соответственно.
Установленные в блоке выпрямители питают оперативные цепи суммируемым оперативным током. Комбинированное питание по указанной схеме хотя и универсально, но имеет ограничение по мощности. Оно пригодно для питания оперативных цепей защит, автоматики и управления легкими приводами (пружинными).
Помимо непосредственного отбора мощности от трансформаторов тока и напряжения на подстанциях широко применяются конденсаторные устройства, позволяющие использовать предварительно запасенную в них электрическую энергию для питания реле, приводов отделителей и выключателей. Используются комплекты конденсаторов емкостью 40, 80 и 200 мкФ. Для их заряда применяют зарядные устройства, получающие питание от трансформаторов напряжения или собственных нужд в условиях нормального режима работы подстанции. Схема включения конденсаторов показана на рис. 6.3. При замыкании контактов SB1 или SB2 , ключа управления (или реле) к конденсаторам подключают катушки электромагнитов управления YAT1 и YAT2 , через которые проходит ток разряда, и электромагниты срабатывают.
Рис. 6.1. Схема питания оперативных цепей от трансформатора тока
Рис. 6.2. Принципиальная схема комбинированного питания оперативных цепей
Диоды VD1 и VD2 обеспечивают разряд на каждую катушку только своего конденсатора.
Время заряда конденсаторов зависит от их емкости и схемы зарядного устройства. Минимальное время определяется зависимостью t=0,6С/80 , где С - емкость заряжаемых конденсаторов, мкФ; t - время заряда, с. С этим считаются при выборе продолжительности бестоковой паузы АПВ: она не может быть выбрана меньше времени заряда конденсаторов.
Для обеспечения надежной работы очень важно, чтобы конденсаторы постоянно находились в заряженном состоянии. Для этого необходимо следить за исправным состоянием как самих конденсаторов, так и изоляции подключенных цепей. Опасна потеря питания установки со стороны переменного тока, так как при этом происходит разряд конденсаторов: через 1,5-2 мин они уже не в состоянии обеспечить действие подключенных к ним электромагнитов приводов и реле. При снижении выходного выпрямленного напряжения зарядного устройства срабатывает специальное реле, которое подает сигнал оперативному персоналу подстанции о возникшей неисправности.
Рис. 6.3. Схема включения конденсаторов с разделительными диодами
В настоящее время отечественной промышленностью выпускается комбинированное устройство типа БПЗ 401, являющееся одновременно и зарядным устройством, и блоком питания нагрузки (рис. 6.4). Устройство состоит из промежуточного трансформатора напряжения TLV , выпрямителя VS , собранного по мостовой схеме, диода VD , препятствующего разряду конденсаторов при исчезновении напряжения питания, реле KL , предназначенного для контроля напряжения на выходе блока, конденсатора С1 , защищающего выпрямитель от перенапряжений, конденсатора С2 и резистора R , обеспечивающих нормальную работу реле KL .
Рис. 6.4. Принципиальная упрощенная схема устройства БПЗ 401
Для питания электромагнитов включения приводов выключателей, потребляющих токи, значения которых достигают сотен ампер, применяют комплектные устройства питания серии УКП, подключаемые к трансформаторам с. н. Эти устройства преобразуют переменный ток в постоянный и используются на подстанциях, где нет аккумуляторных батарей или мощность их недостаточна.
На подстанциях напряжениями 110-220 кВ наряду с выпрямленным применяется переменный оперативный ток, источником которого обычно являются трансформаторы с. н., а на подстанциях 6-10 кВ - специальные трансформаторы небольшой мощности (например, ОМ-1,2/10), подключаемые к вводам питающих подстанцию линий 6- 10 кВ. Эти источники оперативного тока не являются автономными, поскольку их работа возможна только при наличии напряжения в питающей их сети.
На рис. 6.5 показана схема питания оперативных цепей, цепей сигнализации, а также аппаратуры телесигнализации и телеуправления на переменном токе от двух раздельно работающих трансформаторов с. н. Питание осуществляется через блок АВР и стабилизатор TSV , чтобы колебания напряжения в сети с. н. не отражались на работе аппаратуры цепей управления. Цепи оперативной блокировки получают питание от блока UGV . Мощные электромагниты включения приводов выключателей питаются от комплексных устройств питания UG1 и UG2 , которые на стороне выпрямленного напряжения работают на общие шины.
Постоянный оперативный ток. Основным источником служат свинцово-кислотные аккумуляторные батареи с зарядными устройствами напряжением 110 или 220 В. Они обеспечивают питание оперативных цепей реле защит, автоматики, электромагнитов отключения и включения коммутационных аппаратов, цепей сигнализации. От аккумуляторных батарей питаются устройства связи, аварийное освещение, двигатели резервных маслонасосов синхронных компенсаторов. На мощных подстанциях устанавливают по две и более независимо работающих аккумуляторных батарей.
Рис. 6.5. Схема питания оперативных цепей на переменном токе
