ГЛАВА СЕДЬМАЯ
ВТОРИЧНЫЕ СХЕМЫ НА ПЕРЕМЕННОМ ОПЕРАТИВНОМ ТОКЕ
7-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
В качестве источника оперативного тока и для питания включающих электромагнитов электромагнитных приводов на электростанциях обычно используются аккумуляторные батареи. Это надежный посторонний источник тока, всегда готовый к действию и не зависящий от состояния основных агрегатов энергетического объекта.
Аккумуляторная батарея обеспечивает надежную работу защиты, автоматики, сигнализации и управление электроаппаратами в любых режимах, даже при полном обесточении энергетического объекта. Однако установка аккумуляторной батареи увеличивает стоимость сооружения и эксплуатационные затраты объектов с оперативным постоянным током. Батарея, зарядные и щитовые устройства требуют постоянного надзора и обслуживания, что затрудняет развитие комплексной автоматизации и телемеханизации с отказом от постоянного дежурства на энергообъектах. Поэтому в последнее время все более остро ставится вопрос о широком внедрении оперативного переменного тока в схемах управления и автоматики и отказе от аккумуляторных батарей. Переменный оперативный ток находит все большее применение в электроустановках ряда энергетических систем СССР, особенно для подстанций 6—10— 35 кВ; и для подстанций 110 и 220 кВ без выключателей на стороне высшего напряжения. Последние работы проектных и научно-исследовательских организаций: ТЭП, ГИДЭП, ВНИИЭ и др. подтверждают возможность значительного расширения области применения оперативного переменного тока, внедрения его на тепловых и гидравлических электростанциях.
В последнее время наша промышленность освоила несколько видов приводов для легких выключателей типов ВМГ-133, ВМП-10, ВМ-35 на оперативном переменном токе; специальную релейную аппаратуру переменного тока — промежуточные реле РП-25, РП-26, реле времени ЭВ-117. ЭВ-237; двухпозиционное реле РП-351, фиксирующее командные импульсы и сохраняющее свое положение при исчезновении и появлении напряжения; сигнальное реле РУ-21 с размыкающим и замыкающим контактами и т. п. Освоение промышленностью новых типов приводов к тяжелым выключателям, имеющих малое потребление, создаст предпосылки для еще более широкого внедрения на электростанциях и подстанциях схем управления, защиты и автоматики па переменном оперативном токе.
7-2. ИСТОЧНИКИ ОПЕРАТИВНОГО ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
В качестве источников оперативного переменного тока могут быть использованы трансформаторы тока, трансформаторы напряжения и силовые трансформаторы собственных нужд. Трансформаторы тока используются для питания релейной защиты от коротких замыканий. Для питания цепей управления, сигнализации и релейной защиты от аварийных режимов используются трансформаторы напряжения и силовые трансформаторы собственных нужд. Полученный от этих источников переменный ток либо непосредственно используется в качестве оперативного тока, либо выпрямляется, и тогда в качестве оперативного тока используется выпрямленный ток.
Выбор того или иного вида оперативного тока определяется как особенностями схем релейной защиты и управления, так и характеристиками приводов электроаппаратов. Так, например, для питания цепей включения 3.1 эктромагнитных приводов устанавливаются силовые выпрямители; для отключения тех же приводов могут быть применены зарядные устройства с выпрямителями и конденсаторами. Управление и релейная защита выключателей с пружинно-грузовыми приводами выполняются на переменном токе без применения выпрямительных устройств.
Источники оперативного переменного тока могут быть индивидуальными, питающими оперативные цепи лишь одного присоединения, и централизованными, обеспечивающими питание оперативных испей группы или всех присоединений, а также центральной сигнализации данного объекта.
Наиболее надежны индивидуальные источники, так как они органически связаны с управляемым и защищаемым присоединением и не имеют связи с цепями управления других присоединений. Обычно в качестве таких источников оперативного тока используются трансформаторы тока, а также трансформаторы напряжения, если они есть на данном присоединении.
Иногда более целесообразно применение централизованных источников переменного оперативного тока для всего объекта в целом. Такими источниками являются трансформаторы напряжения и собственных нужд. Учитывая преимущества и недостатки индивидуальных и централизованных источников и индивидуальные особенности объектов, питание цепей оперативного переменного тока на электрообъектах выполняется обычно комбинированным, т. е. с обоими видами источников.
Для получения выпрямленного тока применяются различные выпрямительные устройства:
- Силовые выпрямители. Устанавливаются для питания электромагнитов включения тяжелых приводов выключателей.
- Зарядные устройства. Служат для заряда конденсаторов через выпрямители. Запасенная в конденсаторах энергия используется для питания различных аппаратов даже при исчезновении напряжения на объекте
- Блоки питания, включаемые на трансформаторы тока, трансформаторы напряжения или трансформаторы собственных нужд. Служат для питания выпрямленным током соответствующих вторичных цепей.
Применение выпрямительных блоков питания в ряде случаев является единственно возможным решением для питания сложных релейных защит (например, высокочастотных защит, защит с полупроводниковыми приборами или электронными лампами) при отсутствии аккумуляторной батареи.
Блоки питания включаются па трансформаторы тока, если напряжение для питания защиты необходимо только при коротком замыкании. Если же необходимо питать цепи защиты также при нормальном режиме и ненормальных режимах, не связанных с короткими замыканиями, применяется параллельная работа на стороне выпрямленного тока блоков питания, включенных на трансформаторы тока разных присоединений, на трансформаторы напряжения и на трансформаторы собственных нужд. Параллельная работа блоков тока и напряжения (БПТ и БПП) также необходима для питания оперативных цепей управления и сигнализации (рис. 7-1).
Применение выпрямленного тока удорожает электроустановку с переменным оперативным током за счет монтажа выпрямительных устройств, усложнения вторичных цепей и пр., но зато позволяет применять более наземные схемы и аппаратуру постоянного тока и приводы с более простой кинематикой.
Главной особенностью системы переменного тока является зависимость ее от состояния сети переменного тока, где имеют место колебания напряжения или даже полное исчезновение напряжения, что нарушает нормальную работу аппаратуры управления, релейной защиты, сигнализации.
Рис. 7-1. Схема включения блоков питания.
При аварийных режимах (коротких замыканиях сети) и глубоких посадках напряжения трансформаторы напряжения и собственных нужд не могут обеспечить работу вторичных схем; трансформаторы же тока при этом, наоборот, за счет прохождения тока короткого замыкания дают надежное питание оперативным цепям. Полную независимость от состоянии сети переменного тока обеспечивают такие источники оперативного тока, как заряженные конденсаторы. Недостатком схем с конденсаторами является импульсность их действия.
При применении на объекте различных источников питания переменным оперативным током с различными напряжениями оперативных цепей может оказаться, что на одном и том же выключателе оперативные цепи защиты и цепи управления питаются от различных источников. В связи с этим в приводах, предназначенных для работы на переменном оперативном токе, имеется несколько электромагнитов отключения с разлитыми техническими характеристиками.
7-3. РЕЗЕРВНОЕ ПИТАНИЕ ОПЕРАТИВНЫХ ЦЕПЕЙ
Централизованные источники (трансформаторы напряжения или собственных нужд) питают цепи управления, автоматики, релейной защиты и сигнализации. Для более надежной работы этих цепей целесообразно осуществлять питание их от двух источников, один из которых находится а автоматическом резерве.
Такое резервное питание позволяет значительно повысить надежность работы вторичных цепей, так как наиболее вероятный случай потери питании — обесточение части схемы, а не полное исчезновение напряжения.
Основное и резервное питание следует подавать от одноименных источников; например, трансформатор напряжения может резервироваться другим трансформатором напряжения, но не трансформатором собственных нужд (с.н.), так как вторичные напряжения их различны.
Трансформатор с.н. используется как источник питания силовых цепей при установке выключателей с электромагнитными приводами на постоянном токе. В этом случае необходимо иметь мощное выпрямительное устройство. Б других случаях может быть использован трансформатор напряжения.
Учитывая, что трансформаторы с.н. всегда устанавливаются, а также в целях унификации схем наиболее целесообразно в качестве централизованного источника оперативного переменного тока использовать трансформаторы с.н.
На рис. 7-2 показана в качестве примера схема питания сети оперативного переменного тока от трансформатора с.н. для двухтрансформаторных подстанций. Подключение трансформаторов с н. непосредственно к выводам силовых трансформаторов дает возможность сохранить питание цепей управления и силовых выпрямителей при обесточению секции 6—10 кВ. Это особенно важно при наличии на станции выключателей с тяжелыми приводами, для включения которых необходимо иметь питание и оперативных цепей, и цепей силовых выпрямителей (шинки А, В, С и а, b, с на рис. 7-2).
Шипы щита с.н. подстанции состоят из двух секций с нормально разомкнутым секционным рубильником. С этих секций напряжение подается на шинки оперативного переменного тока А, В, С через магнитные пускатели 1ΠМ, 2ПМ. Резервирование питания оперативных шинок обеспечивается автоматикой. При снижении напряжения ниже 80% номинального или исчезновении напряжения па рабочем трансформаторе отключается пускатель 1ПМ и автоматически включается пускатель 2ПМ, подающий питание на оперативные цепи от резервного трансформатора с.н.
Шипки оперативного переменного тока А, В, С и а, b, с, имеющие резервное питание, иногда называют шинками обеспеченного питания. Напряжение их чаще всего принимается 220 в. Постоянный уровень напряжения в оперативных цепях может поддерживаться автоматической или ручной регулировкой напряжения с высшей стороны силовых трансформаторов к трансформаторов с.н.
С шинок оперативного переменного тока 220 в получают питание силовые выпрямители для включения выключателей с электромагнитными приводами (шинки А, В, С), цепи управления, автоматики, релейной защиты (шинки 1ШУ, 2ШУ) и цепи сигнализации (шинки 1ШС, 2ШС).
При сильно разветвленной сети с.н. оперативные цепи отделяются от нее разделительным трансформатором Т для предотвращения влияния замыкания на землю в сети собственных нужд на работу оперативных схем. Коэффициент трансформации разделительного трансформатора нт=1, в данном случае 220/220 в.
Па электроустановках с неразветвленной сетью с.н. можно отказаться от щита с.н., перенести всю нагрузку на шинки обеспеченного питания и не устанавливать разделительный трансформатор.
Если тяжелые приводы не применяются и нагрузка оперативных цепей невелика, схема резервирования может быть значительно упрошена. В этом случае нет необходимости устанавливать мощный реверсивный пускатель. Его может заменить промежуточное реле.
