ЧАСТЬ 4
СВЕДЕНИЯ О ВТОРИЧНЫХ УСТАНОВКАХ И ЦЕПЯХ
Глава XX
ПОНЯТИЕ ОБ УСТРОЙСТВАХ И СХЕМАХ ВТОРИЧНЫХ ЦЕПЕЙ
Вторичными устройствами электростанций, подстанций и распределительных устройств называют вспомогательные электроустановки, которые обеспечивают надежную, безопасную и экономичную эксплуатацию электрооборудования основных (первичных) цепей данной установки и присоединенных к ней электрических сетей.
К вторичным устройствам относят аппараты, приборы и установки, защищающие первичные цепи от ненормальных режимов работы; приборы световой и звуковой сигнализации; приборы для измерения электрических величин (напряжения, тока, мощности и др.) и учета расхода электроэнергии.
Такие вторичные устройства, как устройства релейной защиты, сигнализации, дистанционного и автоматического управления, выполняют свои служебные функции, подавая электрические импульсы к соответствующим исполнительным механизмам по специальным электрическим цепям. Эти электрические цепи называют оперативными. Для питания оперативных цепей вторичных устройств служат источники оперативного тока.
На крупных электростанциях и подстанциях с дистанционным управлением электромагнитными приводами и сложными установками релейной защиты и автоматики в качестве оперативного тока для вторичных устройств используют постоянный ток, источником которого являются различные аккумуляторные батареи, от небольших аккумуляторных батарей автомобильного типа напряжением 12; 24; 48 в до мощных стационарных батарей напряжением 110 и 220 в.
Мощные аккумуляторные батареи имеют зарядные агрегаты в виде двигателей-генераторов и различные выпрямители. Аккумуляторные батареи связаны с зарядным устройством и линиями распределения оперативного тока по отдельным участкам и цепям вторичных устройств через распределительные щиты постоянного тока.
Наряду с постоянным оперативным током все более широкое применение для питания оперативных цепей находит переменный ток.
Переменный оперативный ток до недавнего времени использовался в распределительных устройствах и на подстанциях относительно небольшой мощности при отсутствии дистанционного управления, где установки релейной защиты размещаются непосредственно у защищаемых объектов. В настоящее время для работы на переменном токе начали выпускать дистанционные приводы и отключающие приставки к электромагнитным приводам, а также блоки питания с выпрямительными устройствами для питания включающих электромагнитов этих приводов.
Ключи дистанционного управления, сигнализацию и контрольноизмерительные приборы на электростанциях и крупных подстанциях сосредоточивают на центральном щите управления. В помещении центрального щита управления устанавливают релейные щиты, на которых находятся приборы и устройства защиты отдельных цепей данной электроустановки. В большинстве случаев здесь же находится щит постоянного тока и щиты переменного тока напряжением 380/220 в для собственных нужд подстанций. На электростанциях щиты переменного тока устанавливают также в соответствующих цехах.
Таким образом, в состав вторичных устройств входят также источники оперативного тока, зарядные агрегаты, щиты постоянного тока, щиты управления, щиты релейной защиты.
§ 68. Установки постоянного оперативного тока
Аккумуляторные батареи, являясь надежным источником постоянного оперативного тока, обеспечивают бесперебойную работу цепей управления, сигнализации и автоматики даже в случае исчезновения переменного тока на главных шинах распределительного устройства собственных нужд.
Батарея должна обладать достаточной емкостью для питания электроприемников в течение времени, необходимого для ликвидации аварии на стороне переменного тока.
Аккумуляторные батареи состоят из последовательно соединенных свинцово-кислотных или щелочных железоникелевых аккумуляторов, число которых в батарее определяется рабочим напряжением установки постоянного тока, обычно равным 110 или 220 в.
Наиболее широкое применение имеют батареи из свинцово-кислотных аккумуляторов в стеклянных банках типов С и СК (С—стационарный, К — для кратковременного разряда). Сечение соединительных полос аккумуляторов СК больше, чем у аккумуляторов С, что позволяет разряжать их большим током. Поэтому они в основном и применяются на электростанциях и подстанциях. Емкость аккумуляторов С и СК характеризуется их типовым номером, например СК-1, СК-2, СК-3 и т. д.
Электролитом для этих аккумуляторов служит раствор чистой серной кислоты H2SO4 в дистиллированной воде с удельным весом 1,21 (при полном заряде и температуре 15° С).
Электродвижущая сила заряженного аккумулятора при разомкнутой внешней цепи составляет 2,05 в.
Рис. 204. Принципиальная схема установки постоянного оперативного тока с аккумуляторной батареей, работающей по методу постоянного подзаряда
Аккумулятор допускается разряжать только до напряжения 1,8—1,75 в, так как более глубокий разряд ведет к резкому ухудшению работы аккумулятора и даже его разрушению.
Аккумуляторные батареи заряжают постоянным током от двигатель-генераторов или выпрямителей.
Работают аккумуляторные батареи по методу заряд— разряд и методу постоянный подзаряд.
При работе по первому методу батарея определенное время (24 ч и больше) разряжается на нагрузку. Когда батарея разрядится до установленного предела, включают зарядное устройство, которое одновременно заряжает батарею и питает ее нагрузку. Но при этом методе быстро изнашиваются пластины аккумулятора под действием больших токов разряда и заряда.
Для работы по методу постоянного подзаряда зарядное устройство подключают к аккумуляторной батарее: аккумуляторы заряжаются малым током, компенсирующим их саморазряд.
При нарушении электроснабжения установки переменного тока зарядный агрегат отключается и аккумуляторная батарея переходит в режим разряда. После восстановления электроснабжения переменным током включают зарядный агрегат, который, заряжая аккумуляторную батарею, питает нагрузку.
Метод постоянного подзаряда имеет преимущества перед методом заряд — разряд. При работе по методу постоянного подзаряда обеспечивается больший резерв оперативного постоянного тока на случай прекращения электроснабжения переменным током, так как аккумуляторная батарея всегда полностью заряжена, в то время как батарея, работающая по методу заряд — разряд, к моменту аварии может оказаться разряженной. Кроме того, при работе по методу постоянного подзаряда увеличивается срок службы батареи.
Рис. 205. Двухрычажный элементный коммутатор
На рис. 204 приведена принципиальная схема установки постоянного оперативного тока с аккумуляторной батареей, работающей по методу постоянного подзаряда.
Установка состоит из зарядного и подзарядного агрегатов, аккумуляторной батареи и щита постоянного тока, через главные шины и элементный коммутатор которого осуществляют все необходимые соединения между отдельными частями установки. От главных шин щита постоянного тока отходят линии электроснабжения оперативных цепей вторичных устройств, аварийного освещения и других нужд.
Двухрычажный элементный коммутатор (рис. 205) разделяет аккумуляторную батарею на основную батарею и дополнительные аккумуляторы и служит для изменения числа аккумуляторов, присоединенных к шинам щита постоянного тока или зарядному агрегату.
При нормальном режиме работы батареи зарядная рукоятка Р-2 коммутатора (см. рис. 204) отключена переключателями П со стороны зарядного и подзарядного агрегатов, а разрядная рукоятка Р-1 все время находится в таком положении, когда к шинам щита подключена основная батарея. Если на стороне переменного тока произойдет авария, то подзарядный агрегат отключится и батарея начнет разряжаться. При разряде батареи напряжение на шинах щита поддерживают, вводя в работу дополнительные аккумуляторы, для чего перемещают рукоятку Р-1 коммутатора вправо.
После восстановления питания со стороны переменного тока включают зарядный агрегат. При этом рукояткой Р-2 коммутатора включают на заряд то число аккумуляторов, которое подверглось разряду. Поскольку дополнительные аккумуляторы батареи разряжались неодинаково и в меньшей мере, чем основная батарея, постольку они быстрее заряжаются и в процессе заряда. Их постепенно выводят из цепи, перемещая рукоятку Р-2 вправо.
Рис. 206. Общий вид аккумуляторной батареи
Для заряда батареи обычно устанавливают специальный зарядный агрегат, мощность которого больше мощности подзарядного агрегата. В схеме предусмотрена возможность взаимной замены агрегатов на случай порчи или ремонта одного из них, для чего пользуются переключателями П.
Аккумуляторные батареи устанавливают в специальных несгораемых помещениях, окрашенных кислотоупорной краской, с кислотоупорными полями. Помещения имеют вентиляционные устройства.
Общий вид аккумуляторной батареи приведен на рис. 206.
§ 69. Схемы вторичных цепей
Схемы электрических соединений вторичных цепей подразделяют на принципиальные, полные и монтажные.
Все три вида схем служат руководством при монтаже и эксплуатации электроустановок.
Принципиальные схемы лишь разъясняют принцип работы и взаимодействие приборов, реле и других элементов вторичных цепей какой-либо электроустановки. Например, отдельными принципиальными схемами могут быть показаны релейная защита, соединения измерительных приборов, дистанционное управление выключателем и др. По этим отдельным схемам составляют полные схемы, а также монтажные.
По способу начертания принципиальные схемы могут быть развернутыми и совмещенными.
На рис. 207 приведена принципиальная схема релейной защиты кабельной линии в совмещенном и развернутом изображениях.
В совмещенных схемах отдельные элементы (измерительные приборы, реле, аппараты) показывают в собранном виде, но без схем внутренних соединений, для чего пользуются стандартными графическими обозначениями.
Развернутые схемы составляют по отдельным цепям (цепи измерительных трансформаторов тока и напряжения, цепи оперативного тока и т. д.), при этом приборы и аппараты расчленяют на основные элементы (обмотки и контакты), которые размещают порознь в тех цепях, где они включены. Каждая отдельная цепь в общей развернутой схеме образует самостоятельную строчку. Строчки в схеме располагают сверху вниз в последовательности действия отдельных цепей. Для облегчения чтения развернутой схемы ее дополняют таблицей с надписями, поясняющими назначение цепей.
Рис. 207. Принципиальная схема релейной защиты кабельной линии:
а — совмещенное изображение; б — развернутое изображение
Все отдельно изображенные обмотки и контакты приборов маркируют буквами и цифрами. Например: трансформаторы тока— ТТ; трансформаторы напряжения — TH; амперметры — А; вольтметры — V; реле тока — Т; реле времени — РВ; отключающий и включающий электромагниты привода соответственно — ЭО и ЭВ и т. д.
Для определения принадлежности измерительного трансформатора к той или иной фазе его обозначение дополняют буквой, указывающей на порядок или цвет фазы. Например, обозначение ТТа (или ТТЖ) указывает на то, что трансформатор тока установлен в фазе Л (цвет окраски шин желтый). Контакты реле и аппаратов обозначают так же, как данное реле или аппарат: контакты токовых реле — Т; реле времени — РВ; вспомогательные блок-контакты и приводы выключателя — В и т. д.
Цифра показывает номер одинаковых элементов в схеме; например, при наличии в схеме нескольких токовых реле одно из них обозначают 1Т, другое — 2Т; при наличии у трансформаторов тока двух вторичных обмоток одну из них обозначают 1ТТ, а другую — 2ТТ и т. д.
Рис. 208. Полная схема вторичных цепей защиты кабельной линии: а — совмещенное изображение, б — развернутое изображение
Рис. 209. Монтажная схема панели релейной защиты
Развернутые схемы при определенном навыке читаются легче и быстрее совмещенных, поэтому их широко применяют для изображения сложных цепей вторичных устройств и автоматики самых различных электроустановок.
Полная схема, являясь также принципиальной, охватывает не один элемент, а все вторичные цепи. На полной схеме видна связь всего электрооборудования определенного узла установки.
На рис. 208 приведена полная схема вторичных цепей кабельной линии в совмещенном и развернутом изображениях. Кабельная линия снабжена двухфазной максимальной токовой защитой и измерительными приборами (амперметром и счетчиком), учитывающими расход активной мощности. Защита имеет рабочие и оперативные цепи. В данном случае рабочими являются две токовые цепи, образуемые вторичными обмотками трансформаторов тока (1ТТа и 1ТТ0) и обмотками токовых реле (1Т и 2Т).
Оперативными являются две цепи постоянного тока, образуемые между двумя полюсами источника оперативного тока (±): первая цепь создается через обмотку реле времени РВ при замыкании контактов одного из токовых реле (1Т или 2Т), а вторая — через обмотку Отключающего электромагнита ЭО привода выключателя после замыкания контактов реле времени РВ. При этом вспомогательный контакт В привода выключателя находится в замкнутом положении, что соответствует включенному положению выключателя.
Измерительные приборы имеют две токовые цепи, образуемые вторичными обмотками трансформатора тока 2ТТа и 2ТТс, обмоткой амперметра А и двумя токовыми обмотками трехфазного счетчика, и две цепи напряжения, образуемые двумя обмотками напряжения трехфазного счетчика Wh между тремя фазами линии от вторичной обмотки трансформатора напряжения. Трансформатор напряжения в данной схеме не показан, так как он присоединен к главным шинам РУ отдельным ответвлением.
Монтажные схемы (рис. 209) являются рабочими чертежами, их применяют как при производстве монтажных работ, так и при эксплуатации.
Монтажные схемы выполняют в масштабе с соблюдением габаритов размещаемых аппаратов, приборов и т. п. На этих схемах изображают соединительные провода, контрольные кабели, кабельные муфты, зажимы.
Контрольные вопросы
- Какие устройства на электростанциях и подстанциях относятся к вторичным? Приведите примеры вторичных устройств и цепей.
- Какие цепи вторичных устройств называются оперативными и каковы источники их питания?
- По схеме, приведенной на рис. 204, объясните принцип устройства и работу (в режиме разряда, заряда и постоянного подзаряда) установки постоянного оперативного тока.
- Для чего служат и что представляют собой принципиальные, полные и монтажные схемы вторичных цепей, что такое развернутые и совмещенные схемы?
- Прочтите и детально разберите схемы, приведенные на рис. 207, 208, 209.
