Электрификация блочно-комплектных установок нефтяной промышленности - Выбор источников оперативного тока

Широкое внедрение электропривода в нефтяной промышленности связано с ростом коммутационного электрооборудования 6—10 кВ в распределительных устройствах. Если ранее в качестве источника оперативного тока в РУ-6(10) кВ применяли, в основном, аккумуляторы постоянного тока, то в настоящее время наряду с переменным оперативным током, значительное распространение получила система на выпрямленном оперативном токе с использованием выпрямительных агрегатов на полупроводниках, а также блоков питания тока и напряжения.
Выбор системы оперативного тока и типа привода должен проводиться на основании технико-экономического сравнения различных систем. К техническим характеристикам, которые должны сравниваться при выборе системы оперативного тока относятся:
коммутационная способность выключателя в зависимости от типа привода, надежность действия релейной защиты, надежность действия Источников выпрямленного тока.
Рассмотрим кратко технические характеристики различных систем оперативного тока.
Переменный ток
По экономическим показателям система оперативного переменного тока значительно превосходит систему выпрямленного и постоянного тока, так как для него не требуется ни аккумуляторных батарей, ни зарядных и подзарядных агрегатов, ни помещений для их установки.
Основным источником питания оперативных цепей отключения масляного выключателя являются трансформаторы тока. При коротких замыканиях ток и напряжение на зажимах трансформаторов тока увеличиваются, поэтому в момент срабатывания защиты мощность трансформаторов тока возрастает, что и обеспечивает надежное питание оперативных цепей.
Как показал многолетний опыт эксплуатации, трансформаторы тока являются весьма надежным источником питания оперативных цепей для защит при коротких замыканиях.
Ограничениями в применении оперативного переменного тока могут быть:
ограниченная отключающая способность выключателей ВМП-10 с приводом ППМ-10, ПП-61, ПП-70, ВМПП-10 со встроенным пружинным приводом; так, при выдержке времени релейной защиты 0,5 с коммутационная способность выключателя ВМП-10 с приводом ППМ-10 или ПП-61 падает до /откл = 10 кА;
невозможность обеспечения нормируемого коэффициента чувствительности релейной защиты при низких значениях токов короткого замыкания, так как токовые реле переменного тока косвенного и прямого действия (РТ-85, РТ-86, РТМ, РТВ и др.) имеют более низкий коэффициент возврата и более высокий коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую тока по сравнению с токовыми реле постоянного тока;
превышение допустимого тока, протекающего при коротких замыканиях, через контакты реле косвенного действия в схемах с дешунтированием отключающей катушки привода выключателя; так, для реле РТ-85, РТ-86 допустимый ток размыкания составляет 150 А;
использование сложных защит (дифференциальные высокочастотные, дистанционные);
использование мощных выключателей типа МГ и МГТ-10.
Выпрямленный ток
Если применение системы оперативного переменного тока ограничивается указанными условиями, то следует рассмотреть возможность применения выпрямленного тока и соленоидных приводов.
Наибольшее распространение в качестве источников питания выпрямленным током оперативных цепей отключения масляных выключателей получили блоки питания БПТ-1002 и БПН-1002, работающие на принципе феррорезонанса напряжения. Блоки питания БПТ-1002 включаются на трансформаторы тока, а блоки БПН-1002 — к трансформаторам напряжения. Для обеспечения надежной работы блока БПТ-1002 необходимо,
чтобы вольтамлерная характеристика трансформатора тока проходила выше вольтамперной характеристики блока при токах более 5 А. Комбинированное включение блоков питания БПТ-1002 и БПН-1002 позволяет получить надежный источник питания оперативных цепей отключения и цепей сигнализации при коротких замыканиях и в нормальном режиме работы.
При использовании комбинированных блоков питания (БПТ-1002 и БПН-1002) расчетным видом повреждения, при котором проводится проверка надежности питания оперативных цепей, является трехфазное короткое замыкание. Проверка осуществляется по формуле
(26)
где I1 Нр бл ~ первичный ток надежной работы блока БПТ; Iкзmin — первичный ток в трансформаторе тока, на который включен БПТ при трехфазном коротком замыкании в расчетной точке; ксх — коэффициент схемы включения БПТ при трехфазном коротком замыкании; UHp — напряжение надежной работы блока БПН; UHOM — номинальное напряжение на входе блока БПН.
В связи с тем, что цепи включения соленоидных приводов потребляют большую мощность, для их питания применяют отдельные выпрямительные блоки. Широкое распространение получили выпрямительные устройства ВУСП-22, КВУ-10, БПРУ, которые подключаются к трансформаторам собственных нужд-
Ограничениями в применении системы выпрямленного оперативного тока могут быть:
невозможность обеспечения трансформаторами тока требуемой мощности отключения;
конструктивные трудности в установке блоков БПТ и БПН;
применение частотных защит; в этом случае возможны ложные срабатывания таких защит из-за наличия в выпрямленном токе после блоков пульсирующей составляющей;
большое число одновременно коммутирующих присоединений 6— 10 кВ.
При использовании выпрямительных устройств для питания цепей включения необходимо особое внимание обратить на уровень напряжения источника питания этих выпрямителей, так как при уменьшении его ниже 85 % резко падает коммутационная способность выключателей серии ВМП.
Если рассмотренные ограничения не дают возможности применить переменный или выпрямленный оперативный ток, то следует перейти на систему постоянного тока с использованием ШУОТ-01.
В качестве примера рассмотрим выбор системы оперативного тока в распределительном устройстве напряжением 10 кВ для нефтенасосной станции магистрального нефтепровода на 12 отходящих линий. Станция подключается к энергосистеме в точке сети, где токи короткого замыкания на напряжении 10 кВ с учетом подпитки от синхронных электродвигателей составляют:I0' = 29 к А, — 11,5 кА, iy = 73 к А.
По значению ударного тока короткого замыкания выбираем выключатель ВМПЭ-10 со встроенными приводами на постоянном токе ПЭВ-11А и ПЭВ-12А с отключающей мощностью 500 MB-А. Применение переменного оперативного тока в данном случае исключается, так как пружинные приводы типа ППМ, ПП ограничивают отключающую способность выключателя до 200 MBA.