Системи оперативного струму на електричних підстанціях
Призначення системи оперативного струму на електричних підстанціях
Сукупність джерел живлення, кабельних ліній, шин живлення перемикаючих пристроїв та інших елементів оперативних ланцюгів становить систему оперативного струму даної електроустановки. Оперативний струм на підстанціях служить для живлення вторинних пристроїв, до яких відносяться оперативні ланцюги захисту, автоматики і телемеханіки, апаратура дистанційного керування, аварійна і попереджувальна сигналізація. При порушеннях нормальної роботи підстанції оперативний струм використовується також для аварійного освітлення і електропостачання електродвигунів (особливо відповідальних механізмів).
Проєктування установок оперативного струму
Проєктування установки оперативного струму зводять до вибору роду струму, розрахунку навантаження, вибору типу джерел живлення, складання електричної схеми мережі оперативного струму і вибору режиму роботи.
Вимоги, що пред'являються до систем оперативного струму
До систем оперативного струму пред'являють вимоги високої надійності при коротких замиканнях і інших ненормальних режимів в ланцюгах головного струму.
Класифікація систем оперативного струму на електричних підстанціях
Застосовуються наступні системи оперативного струму на підстанціях:
- постійний оперативний струм — система живлення оперативних ланцюгів, при якій в якості джерела живлення застосовується акумуляторна батарея, встановлена в шафи і системи оперативного струму, такі як ШОС, ШОТ, ШУОТ і інші описані в розділі ШОС ;
- змінний оперативний струм — система живлення оперативних ланцюгів, при якій в якості основних джерел живлення використовуються вимірювальні трансформатори струму захищених приєднань, вимірювальні трансформатори напруги, трансформатори власних потреб. В якості додаткових джерел живлення імпульсної дії використовуються попередньо заряджені конденсатори;
- випрямленний оперативний струм - система живлення оперативних ланцюгів змінним струмом, в якій змінний струм перетвориться в постійний (випрямлений) за допомогою блоків живлення і випрямних силових пристроїв. В якості додаткових джерел живлення імпульсної дії можуть використовуватися попередньо заряджені конденсатори. Подібна система в даний час практично не застосовується оскільки вона не може забезпечити нормальної роботи мікропроцесорних пристроїв захисту і управління.
- змішана система оперативного струму — система живлення оперативних ланцюгів, при якій використовуються різні системи оперативного струму (постійний і випрямлений, змінний і випрямлений).
У системах оперативного струму розрізняють:
- залежне живлення, коли робота системи живлення оперативних ланцюгів залежить від режиму роботи даної електроустановки (підстанції);
- незалежне живлення, коли робота системи живлення оперативних ланцюгів не залежить від режиму роботи даної електроустановки.
Області застосування різних систем оперативного струму
Постійний оперативний струм застосовується на підстанціях 110-220 кВ зі збірними шинами цих напруг, на підстанціях 35-220 кВ без збірних шин на цих напругах з олійними вимикачами з електромагнітним приводом, для яких можливість включення від випрямних пристроїв не підтверджена заводом-виробником.
Змінний оперативний струм застосовується на підстанціях 35/6(10) кВ з масляними вимикачами 35 кВ, на підстанціях 35-220/6(10) та 110-220/35/6(10) кВ без вимикачів на стороні вищої напруги, коли вимикачі 6(10)-35 кВ оснащені пружинними приводами.
Випрямлений оперативний струм повинен застосовуватися: на підстанціях 35/6(10) кВ з масляними вимикачами 35 кВ, на підстанціях 35-220/6(10) кВ та 110-220/35/6(10) кВ без вимикачів на стороні вищої напруги коли вимикачі оснащені електромагнітними приводами; на підстанціях 110 кВ з малою кількістю масляних вимикачів на стороні 110 кВ.
Змішана система постійного та випрямленого оперативного струму застосовується для зменшення ємності акумуляторної батареї за рахунок застосування силових пристроїв випрямлення для живлення ланцюгів електромагнітів включення масляних вимикачів. Доцільність застосування цієї системи має бути підтверджена техніко-економічними розрахунками.
Змішана система змінного та випрямленого оперативного струму застосовується: для підстанцій зі змінним оперативним струмом при встановленні на вводах живлення вимикачів з електромагнітним приводом, для живлення електромагнітів включення яких встановлюються силові пристрої; для підстанцій 35-220 кВ без вимикачів на стороні вищої напруги, коли не забезпечується надійна робота захистів від блоків живлення за трифазних коротких замикань на стороні середньої або вищої напруги.
У цьому випадку захист трансформаторів виконується на змінному струмі з допомогою попередньо заряджених конденсаторів, а інших елементів підстанції – на випрямленому оперативному струмі.
Система постійного оперативного струму
Як джерела постійного оперативного струму використовуються акумуляторні батареї встановлені в шафи і системи оперативного струму, такі як ШОТ, ШУОТ та інші описані в розділі ШОС;
Споживачі постійного струму
Усіх споживачів енергії, які отримують живлення від акумуляторної батареї, можна поділити на три групи:
- Постійно увімкнене навантаження - апарати пристроїв управління, блокування, сигналізації та релейного захисту, що постійно обтікаються струмом, а також постійно включена частина аварійного освітлення. Постійне навантаження на акумуляторну батарею залежить від потужності постійно включених ламп сигналізації та аварійного освітлення, а також від типів реле. Так як постійні навантаження невеликі і не впливають на вибір батареї, в розрахунках можна орієнтовно приймати для великих підстанцій 110-500 кВ значення постійно включеного навантаження 25 А.
- Тимчасове навантаження – що виникає при зникненні змінного струму під час аварійного режиму – струми навантаження аварійного освітлення та електродвигунів постійного струму. Тривалість цього навантаження визначається тривалістю аварії (розрахункова тривалість 0,5 години).
- Короткочасне навантаження (тривалістю не більше 5 с) створюється струмами включення та відключення приводів вимикачів та автоматів, пусковими струмами електродвигунів та струмами навантаження апаратів управління, блокування, сигналізації та релейного захисту, що короткочасно обтікаються струмом.
Система змінного оперативного струму
При змінному оперативному струмі найбільш простим способом живлення електромагнітів відключення вимикачів є безпосереднє включення їх у вторинні ланцюги трансформаторів струму (схеми з реле прямої дії або дешунтування електромагнітів відключення при спрацьовуванні захисту). При цьому граничні значення струмів та напруг у струмових ланцюгах захисту не повинні перевищувати допустимих значень, а струмові електромагніти відключення (реле типів РТМ, РТВ або ТЕО) повинні забезпечувати необхідну чутливість захисту відповідно до вимог ПУЕ. Якщо ці реле не забезпечують необхідної чутливості захисту, живлення ланцюгів відключення проводиться від заряджених конденсаторів.
На підстанціях зі змінним оперативним струмом живлення ланцюгів автоматики, управління та сигналізації виробляється від шин власних потреб через стабілізатори напруги.
Джерелами змінного оперативного струму є трансформатори власних потреб та вимірювальні трансформатори струму та напруги, що здійснюють живлення вторинних пристроїв безпосередньо або через проміжні ланки – блоки живлення, конденсаторні пристрої. Змінний оперативний струм розподіляється централізовано і, отже, при його використанні не потрібна складна і дорога розподільна мережа. Однак залежність живлення вторинного обладнання від наявності напруги в основній мережі, недостатня потужність самих джерел (вимірювальні трансформатори струму та напруги), обмежує сферу застосування оперативного змінного струму.
Трансформатори струму слугують надійними джерелами для живлення захистів від коротких замикань; трансформатори напруги і трансформатори власних потреб можуть бути джерелами захисту від ушкоджень і ненормальних режимів, які супроводжуються глибокими зниженнями напруги, коли потрібно високої стабільності напруги і допустимі перерви у живленні.
Стабілізатори напруги призначені для:
- підтримки необхідної напруги оперативних ланцюгів під час роботи АЧР, коли можливе одночасне зниження частоти та напруги;
- поділу оперативних ланцюгів та інших ланцюгів потреб підстанції (освітлення, вентиляція, зварювання тощо), що значно підвищує надійність оперативних ланцюгів.
Система випрямленого оперативного струму
Для випрямлення змінного струму використовуються:
- Блоки живлення стабілізовані типу БПНС-2 спільно з струмовими типу БПТ-1002 – для живлення ланцюгів захисту, автоматики, керування.
- Блоки живлення нестабілізовані типу БПН-1002 – для живлення ланцюгів сигналізації та блокування, що зменшує розгалуженість ланцюгів оперативного струму та забезпечує можливість видачі всієї потужності стабілізованих блоків для спрацьовування захисту та відключення вимикачів.
- Блоки БПН-1002 замість БПНС-2 – для живлення ланцюгів захисту, автоматики, управління, коли можливість їх використання підтверджена розрахунком та не потрібна стабілізація оперативної напруги (наприклад, за відсутності АЧР).
- Силові випрямні пристрої ТЧ на УКП та УКПК з індуктивним накопичувачем – для живлення електромагнітів приводів масляних вимикачів. Індуктивний накопичувач забезпечує включення вимикача на коротке замикання за залежного живлення ланцюгів включення.
- Блоки живлення нестабілізовані БПЗ-401 застосовуються для заряду конденсаторів, які використовуються для відключення відокремлювачів, включення короткозамикачів, відключення вимикачів 10(6) кВ захистом мінімальної напруги, а також відключення вимикачів 35-110 кВ при недостатній потужності блоку живлення.
Сучасні тенденції в оперативному струмі
Останнім часом все частіше на всіх нових підстанціях застосовують постійний оперативний струм. Це пов'язано з необхідністю живлення мікропроцесорних пристроїв захисту та управління, які особливо чутливі до найкоротших переривань в електропостачанні.
До широкого застосування постійного оперативного струму також підштовхує цінова доступність систем ШОС.
Наприклад, на невеликій сучасній підстанції із споживанням ланцюгів оперативного струму до 5-10А постійного струму 220В все частіше застосовують шафи ШОС (ШУОТ) виконані в одній шафі. Орієнтовна вартість шафи ШОС може становити від 60000,00 грн..
Залежно від модифікації та виробника шафи оперативного струму можуть мати найменування ШОТ-01, ШОТ1М, SOT та ін.
Підприємство СП Модуль може виготовити найпростіший ШОТ в короткі терміни (близько 7 днів) та за мінімально розумну вартість (від 55 000,00 грн)
Приклад найпростішого ШОТ220-20-50 або альтернативне найменування ШОТ01-50
Демонстрація відвантаження ШОТ01-50
По зображенню видно, наскільки просто може бути реалізоване постачання шафи оперативного струму.
Стандартизація НКП (низьковольтних комплектних пристроїв)
Основним видом діяльності SP MODUL є виробництво низьковольтних електрощитових пристроїв, таких як:
- системи безперебійного електроживлення;
- оперативного струму ШОС, ШОС01, ШОС220;
- щити постійного струму ЩПС (ЩПТ), ШПК;
- Низьковольтні щитові розподільні пристрої НКП, панелі власних потреб ПВП1101 (ПСН1101);
- багатофункціональні пристрої ШНВА
Ці пристрої є сукупністю різних видів низьковольтного обладнання, вимірювальних пристроїв, захисного та регулюючого обладнання.
Однією з особливостей НКП є їх монтаж відповідно до єдиної конструктивної бази.
НКП забезпечує безперебійне та безпечне подання струму, але тільки в тому випадку, якщо сам пристрій та його елементи відповідають вимогам стандартів.
UK 
RU