Защита трансформаторов распределительных сетей - Блоки питания

7. Блоки питания
Выпрямительные блоки питания БП на упрощенных подстанциях 35—220 кВ распределительных сетей применяются в основном в двух случаях:
при установке сложных многоступенчатых защит (дистанционных) на линиях 35—110 кВ;
при необходимости установки выключателей 6 кВ и выше с электромагнитными (соленоидными) приводами.
По принципу действия БП является выпрямителем, т. е. преобразователем переменного тока в постоянный, и должен поддерживать на своих выходных зажимах выпрямленное напряжение, которое обеспечивает работу всех устройств релейной защиты и электромагнитов управления, выполненных для работы на постоянном оперативном токе. Промышленностью выпускаются токовые блоки питания типа БПТ-1002 и блоки напряжения типа БПН-1002 [19]. Кроме того, выпускаются трехфазные стабилизированные блоки напряжения типа БПНС-1, которые обеспечивают выдачу мощности (около 1500 Вт) с требуемым напряжением выпрямленного тока при любых несимметричных к. з. и даже при трехфазных к. з., если переменное напряжение на входе блока снижается не более чем на 50% номинального значения.
Нестабилизированный блок напряжения БПН представляет собой промежуточный трансформатор с выпрямительным мостом на выходе.   Значение выпрямленного напряжения БПН непосредственно зависит от входного переменного напряжения, и если при к.з. могут иметь место глубокие снижения переменного напряжения, то такие же снижения напряжения будут происходить на шинках оперативного выпрямленного напряжения.
Стабилизированный блок напряжения БПНС имеет более сложное устройство за счет применения схемы управления. При повышении выходного выпрямленного напряжения эта схема обеспечивает его снижение и наоборот. Схема управления должна быстро реагировать на колебания напряжения. Выпускаемый в настоящее время блок БПНС-1 применяется для питания оперативных цепей защиты, автоматики и управления. Нестабилизированный блок БПН используется для питания менее ответственных цепей (рис. 4-10).
Схемы включения, типы и количество блоков питания выбираются таким образом, чтобы обеспечить надежное питание выпрямленным оперативным током всех устройств защиты, автоматики и управления при любых видах коротких замыканий на трансформаторной подстанции и в питаемой сети.
Наиболее простой схемой питания выпрямленным оперативным током является схема с одним стабилизированным блоком БПНС-1, включенным со стороны ВН защищаемого трансформатора (рис. 4-10, а). Блок БПНС включается через трансформатор напряжения 110 кВ ТН или ТСН, если высшим напряжением является 35 кВ. Применение одного стабилизированного

Рис. 4-10. Схемы включения блоков питания (БИТ, БПН, БПНС) />3-релейная защита; I—оперативные цепи защиты, автоматики и управления; II-цепи сигнализации и лампы сигнализации
блока напряжения без токовых блоков допустимо по следующим причинам:
блок БПНС обеспечивает выдачу мощности с требуемым уровнем напряжения при любых несимметричных к. з. как внутри трансформатора, так и на его выводах;
при трехфазном к.з. за трансформатором (на стороне НН или СН) остаточное напряжение на стороне ВН, т. е. в месте включения БПНС, как правило, выше 50% номинального, если речь идет о трансформаторах относительно небольшой мощности (менее 10—16 MB-А двухобмоточных и менее 16—25 MB-А трехобмоточных);
возникновение трехфазных к. з. внутри бака трансформатора весьма маловероятно, и на этот случай работа блока БПНС не рассчитывается;
трехфазное к. з. на выводах ВН трансформатора возможно, но если измерительные органы защиты включены на встроенные в трансформатор трансформаторы тока типа ТВТ, то это к. з. оказывается вне зоны действия защиты трансформатора (в зоне действия защит питающей линии), и оперативного тока от БПНС не требуется.
Разумеется, установка трансформатора напряжения ТН-110 кВ только для питания блоков БПНС повышает стоимость подстанции, и этот вариант следует применять лишь при невозможности использования других источников оперативного тока. Однако достаточно часто применяются схемы подстанций типа «мостик 110 кВ с выключателем в перемычке» (рис. 4-10, б), на которых предусматриваются ТН-110 кВ для питания цепей напряжения защит линий 110 кВ. Эти же ТН-110 кВ могут питать блоки БПНС.
Для уменьшения нагрузки на ТН-110 кВ и на блок БПНС цепи сигнализации и лампы сигнализации положения коммутационных аппаратов могут питаться от нестабилизированного блока БПН-1002 (рис. 4-10, а и б).
Для некоторых трехобмоточных понижающих трансформаторов (рис. 4-10, а) предусматривается ремонтный режим питания нагрузки НН от сети СН (35 кВ) при временном отсутствии питания со стороны ВН. Для такого режима работы необходимо предусмотреть дополнительный блок БПНС, включив его на ТН стороны СН (на рис. 4-10, а показан штриховой линией).
Другим вариантом питания выпрямленным током цепей защиты и управления является совместное применение токового блока БПТ-1002 и стабилизированного блока напряжения БПНС-1, а также блока БПН-1002 (рис. 4-10, в). Токовый блок БПТ должен обеспечивать питание устройств защиты и управления при трехфазном к. з. на стороне ЯЯ, т. е. в месте подключения ГСЯ, когда на входе БПНС напряжение может снизиться значительно ниже 50% номинального, вплоть до нуля. Включение трансформаторов тока ГГ, питающих блок БПТ, на разность двух фазных токов позволяет при трехфазном к. з. получить на входе БПТ ток в 1,73 раза больше фазного. При всех несимметричных к. з. питание оперативных цепей осуществляет блок БПНСУ а при некоторых видах несимметричных к. з. оба эти блока работают совместно на общие шинки выпрямленного оперативного напряжения.
Для трансформаторов 110 кВ с расщепленными обмотками, работающими раздельно на стороне ЯЯ (6 или 10 кВ), рекомендуется схема питания с двумя блоками БПНС, подключенными к соответствующему ГСЯ (рис. 4-10, г). Если ТСН предусмотрены только на одном из вводов ЯЯ, то для двухтрансформаторной подстанции рекомендуется схема питания с тремя блоками БПНС, из которых два подключены к ТСН каждого из трансформаторов, а третий — к ТН или к силовому трансформатору 6(10)/0,4-0,23 кВ, включенному на одну из двух секций 6(10) кВ, электрически не связанную с ТСН. Такое включение БПНС обеспечивает надежное питание оперативных цепей защиты и управления при всех реально возможных повреждениях за счет высокого остаточного напряжения на неповрежденной секции и, следовательно, на входе хотя бы одного из БПНС.
Нагрузка на БПНС-1 цепей защиты и управления в длительном (нормальном) режиме подстанции не должна превышать 650 Вт. При действии защиты, ЭО выключателей и ЭВ короткозамыкателя кратковременная нагрузка допускается до 1500 Вт. Если БПНС используется для питания не только защиты понижающих трансформаторов, но и защит отходящих линий на сторонах ЯЯ и СЯ, то суммарная нагрузка на БПНС должна определяться с учетом всей аппаратуры. Для двухтрансформаторной подстанции следует рассматривать худший случай работы всей нагрузки от одного блока БПНС.
Применение блоков питания не освобождает от необходимости использования предварительно заряженных конденсаторов для питания тех устройств автоматики, которые должны действовать в бестоковую паузу, например автоматики отключения отделителей или делительной автоматики минимального напряжения.
Выбор типов и источников переменного и выпрямленного оперативного тока и оценка надежности их работы производятся на основании расчетов при проектировании каждой подстанции. Методы расчетов и необходимые справочные материалы приведены в работе Энергосетьпроекта 1977 г. (авторы Е. П. Королев и Э. М. Либерзон).