ОБСЛУЖИВАНИЕ ПС (Филатов). Обслуживание электрических подстанций

• Название: Обслуживание электрических подстанций
• Анкор: ОБСЛУЖИВАНИЕ ПС (Филатов).doc
• Дата: 24.04.2017
• Размер: 9.67 Mb.
• Имя файла: ОБСЛУЖИВАНИЕ ПС (Филатов).doc
• Тип: Документы; #3009
• страница: 24 из 44

Глава

6

Обслуживание источников оперативного тока

6.1

Источники оперативного тока на подстанциях

Для питания цепи управления коммутационных аппаратов, релейной защиты, автоматики и сигнализации применяют оперативный ток. Основным требованием, которое предъявляется к источникам оперативного тока, является готовность их к действию в любых условиях, в том числе и во время КЗ, когда напряжение на шинах подстанции может снизиться до нуля. Применяют два вида оперативного тока: переменный - на подстанциях с упрощенными схемами и постоянный - на подстанциях, имеющих стационарные аккумуляторные установки.

Переменный оперативный ток. В качестве источника применяют трансформаторы тока и напряжения, трансформаторы собственных нужд.

Трансформаторы тока обеспечивают достаточно надежное питание оперативных цепей во время КЗ, когда резко возрастают ток и напряжение на их зажимах. На рис. 6.1 представлена схема включения реле максимальной токовой защиты КА и электромагнита отключения YAТ с дешунтированием катушки отключения. В нормальном режиме катушка электромагнита отключения зашунтирована и трансформаторы тока ТА нагружены небольшим сопротивлением реле КА. При КЗ реле КА срабатывает, подключает к своей катушке последовательно катушку электромагнита отключения YAТ и выключатель отключается.

Для оперативного управления в нормальных рабочих режимах трансформаторы тока не применяют, так как от них нельзя получить необходимой в этих случаях мощности.

Трансформаторы напряжения и собственных нужд, наоборот, не пригодны для питания оперативных цепей при КЗ, так как при этом снижается напряжение в питающей сети, но они могут использоваться для управления аппаратами в режимах работы, близких к нормальным. Таким образом, каждый из рассмотренных источников переменного тока имеет Ограниченную область применения и используется в качестве источника индивидуального децентрализованного питания.

Универсальными являются источники комбинированного питания от трансформаторов тока ТА и напряжения TV одновременно (рис. 6.2). Выпускаемые заводами блоки питания серий БПТ и БПН подключаются к трансформаторам тока и напряжения (иногда к трансформаторам с. н.) соответственно.

Установленные в блоке выпрямители питают оперативные цепи суммируемым оперативным током. Комбинированное питание по указанной схеме хотя и универсально, но имеет ограничение по мощности. Оно пригодно для питания оперативных цепей защит, автоматики и управления легкими приводами (пружинными).

Помимо непосредственного отбора мощности от трансформаторов тока и напряжения на подстанциях широко применяются конденсаторные устройства, позволяющие использовать предварительно запасенную в них электрическую энергию для питания реле, приводов отделителей и выключателей. Используются комплекты конденсаторов емкостью 40, 80 и 200 мкФ. Для их заряда применяют зарядные устройства, получающие питание от трансформаторов напряжения или собственных нужд в условиях нормального режима работы подстанции. Схема включения конденсаторов показана на рис. 6.3. При замыкании контактов SB1 или SB2, ключа управления (или реле) к конденсаторам подключают катушки электромагнитов управления YAT1 и YAT2, через которые проходит ток разряда, и электромагниты срабатывают.


Рис. 6.1. Схема питания оперативных цепей от трансформатора тока


Рис. 6.2. Принципиальная схема комбинированного питания оперативных цепей

Диоды VD1 и VD2 обеспечивают разряд на каждую катушку только своего конденсатора.

Время заряда конденсаторов зависит от их емкости и схемы зарядного устройства. Минимальное время определяется зависимостью t=0,6С/80, где С - емкость заряжаемых конденсаторов, мкФ; t - время заряда, с. С этим считаются при выборе продолжительности бестоковой паузы АПВ: она не может быть выбрана меньше времени заряда конденсаторов.

Для обеспечения надежной работы очень важно, чтобы конденсаторы постоянно находились в заряженном состоянии. Для этого необходимо следить за исправным состоянием как самих конденсаторов, так и изоляции подключенных цепей. Опасна потеря питания установки со стороны переменного тока, так как при этом происходит разряд конденсаторов: через 1,5-2 мин они уже не в состоянии обеспечить действие подключенных к ним электромагнитов приводов и реле. При снижении выходного выпрямленного напряжения зарядного устройства срабатывает специальное реле, которое подает сигнал оперативному персоналу подстанции о возникшей неисправности.



Рис. 6.3. Схема включения конденсаторов с разделительными диодами

В настоящее время отечественной промышленностью выпускается комбинированное устройство типа БПЗ 401, являющееся одновременно и зарядным устройством, и блоком питания нагрузки (рис. 6.4). Устройство состоит из промежуточного трансформатора напряжения TLV, выпрямителя VS, собранного по мостовой схеме, диода VD, препятствующего разряду конденсаторов при исчезновении напряжения питания, реле KL, предназначенного для контроля напряжения на выходе блока, конденсатора С1, защищающего выпрямитель от перенапряжений, конденсатора С2 и резистора R, обеспечивающих нормальную работу реле KL.



Рис. 6.4. Принципиальная упрощенная схема устройства БПЗ 401

Для питания электромагнитов включения приводов выключателей, потребляющих токи, значения которых достигают сотен ампер, применяют комплектные устройства питания серии УКП, подключаемые к трансформаторам с. н. Эти устройства преобразуют переменный ток в постоянный и используются на подстанциях, где нет аккумуляторных батарей или мощность их недостаточна.

На подстанциях напряжениями 110-220 кВ наряду с выпрямленным применяется переменный оперативный ток, источником которого обычно являются трансформаторы с. н., а на подстанциях 6-10 кВ - специальные трансформаторы небольшой мощности (например, ОМ-1,2/10), подключаемые к вводам питающих подстанцию линий 6- 10 кВ. Эти источники оперативного тока не являются автономными, поскольку их работа возможна только при наличии напряжения в питающей их сети.

На рис. 6.5 показана схема питания оперативных цепей, цепей сигнализации, а также аппаратуры телесигнализации и телеуправления на переменном токе от двух раздельно работающих трансформаторов с. н. Питание осуществляется через блок АВР и стабилизатор TSV, чтобы колебания напряжения в сети с. н. не отражались на работе аппаратуры цепей управления. Цепи оперативной блокировки получают питание от блока UGV. Мощные электромагниты включения приводов выключателей питаются от комплексных устройств питания UG1 и UG2, которые на стороне выпрямленного напряжения работают на общие шины.

Постоянный оперативный ток. Основным источником служат свинцово-кислотные аккумуляторные батареи с зарядными устройствами напряжением 110 или 220 В. Они обеспечивают питание оперативных цепей реле защит, автоматики, электромагнитов отключения и включения коммутационных аппаратов, цепей сигнализации. От аккумуляторных батарей питаются устройства связи, аварийное освещение, двигатели резервных маслонасосов синхронных компенсаторов. На мощных подстанциях устанавливают по две и более независимо работающих аккумуляторных батарей.



Рис. 6.5. Схема питания оперативных цепей на переменном токе

6.2

Аккумуляторные батареи

Устройство и характеристики аккумуляторов. На подстанциях применяют главным образом свинцово-кислотные аккумуляторы типа С (СК) в открытых стеклянных сосудах, а аккумуляторы большей емкости - в деревянных баках, выложенных внутри свинцом. Аккумуляторные пластины разной полярности, находящиеся в одном сосуде, отделяются друг от друга сепараторами из мипора (мипласта). Сосуды заполняются электролитом (водным раствором чистой серной кислоты). Положительные пластины выполняются из чистого свинца и имеют сильно развитую поверхность. При формировании собранного аккумулятора (особом режиме первого заряда) на поверхности положительных пластин из металлического свинца основы образуется слой диоксида свинца РЬO₂, являющийся активной массой этих пластин. Отрицательные пластины изготовляются также из металлического свинца, но имеют коробчатую форму. Ячейки свинцового каркаса пластин заполняются активной массой, приготовляемой из оксидов свинца и свинцового порошка РЬ. Чтобы эта масса не выпадала из ячеек, пластины покрывают с боков тонкими перфорированными свинцовыми листами. В процессе формирования на отрицательных пластинах образуется губчатый свинец.

Наряду с аккумуляторами типа С (СК) применяются аккумуляторы типа СН. Они имеют намазные пластины, сепараторы из стекловойлока, винипласта и мипора, сосуды из прессованного стекла с уплотненными крышками. Все это обеспечивает надежность и длительный срок службы аккумуляторов. В эксплуатации они не требуют столь частой доливки воды, снижаются требования к вентиляции помещений.

Основными характеристиками аккумуляторов С (СК) являются их номинальная емкость, продолжительность и ток разряда, максимальный ток заряда. Их значения определяются типом, размером и числом пластин и получаются умножением соответствующих значений для аккумуляторов С-1 (СК-1) на типовой номер. Характеристики аккумуляторов типа С-1 (СК-1) приведены в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Электрические характеристики аккумуляторов типов С-1 и СК-1

Параметр аккумулятора	Параметр для режима разряда, ч
	3	5	7,5	10	1	2
	С-1				СК-1
Разрядный ток, А	9	6	4,4	3,6	18,5	11
Емкость, А·ч	27	30	33	36	18,5	22
Предельное напряжение разряда, В	1,8	1,8	1,8	1,8	1,75	1,75
Максимальный зарядный ток, А	9	9	9	9	11	11

В эксплуатации емкость аккумулятора зависит от концентрации и температуры электролита, от режима разряда. С ростом плотности электролита емкость аккумулятора возрастает. Однако крепкие растворы увеличивают сульфатацию пластин. Повышение температуры электролита также приводит к возрастанию емкости, что объясняется снижением вязкости и усилением диффузии свежего электролита в поры пластин. Но с повышением температуры увеличивается саморазряд и сульфатация пластин.

Исследованиями установлено, что для стационарных аккумуляторов типа С (СК) оптимальной является плотность электролита в начале разряда 1,2-1,21 г/см³ при нормальной температуре 25°С. Температура воздуха в помещении, где установлена аккумуляторная батарея, должна поддерживаться в пределах 15-25°С.

Емкость аккумуляторов нормируется при условии непрерывного разряда в течение 10 ч неизменным по значению током. На практике разряды могут быть более короткими (1-2 ч) - большими токами и более длительными - малыми токами. При больших токах разряда емкость аккумулятора быстро снижается.

Факторами, ограничивающими разряд, являются конечное напряжение на зажимах аккумулятора и плотность электролита в сосудах. При 3-10-часовом разряде снижение напряжения допускается до 1,8 В, а при 1-2-часовом - до 1,75 В на элемент. Более глубокие разряды во всех режимах приводят к повреждению аккумуляторов. Разряды малыми токами прекращают, когда напряжение становится равным 1,9 В на элемент. При разряде контролируется как напряжение, так и плотность электролита. Уменьшение плотности на 0,03-0,05, т.е. до значений 1,17-1,15, свидетельствует о том, что емкость исчерпана.

Особенности эксплуатации аккумуляторов. В аккумуляторах непрерывно происходят неуправляемые химические и электрохимические реакции, приводящие к снижению их емкости. Происходит так называемый саморазряд аккумулятора, т.е. потеря им запасенной энергии. Саморазряду подвержены как работающие, так и отключенные от сети аккумуляторы. Новая батарея аккумуляторов теряет в течение суток не менее 0,3% своей емкости. Со временем саморазряд возрастает. При некоторых условиях (высокая температура и плотность электролита) наблюдается повышение саморазряда. Одной из причин повышенного саморазряда является присутствие в электролите примесей железа, хлора, меди и других элементов. Практически невозможно получить электролит, свободный от примесей. Однако их содержание не должно превышать установленных норм, поэтому применяемые для составления электролита кислота и дистиллированная вода проверяются на содержание вредных примесей.

В режиме разряда аккумулятора на его пластинах образуется свинцовый сульфат. При нормальной эксплуатации аккумуляторов сульфат имеет тонкое кристаллическое строение и легко растворяется при заряде, переходя в оксид свинца на положительных пластинах и в губчатый свинец на отрицательных. При некоторых условиях, рассмотренных ниже, возникает ненормальная сульфатация пластин, когда сравнительно быстро увеличивается количество крупных кристаллов сульфатов, которые закрывают собой поры активной массы пластин, мешая доступу электролита, при этом возрастает внутреннее сопротивление аккумулятора, а емкость его снижается. Внешними признаками ненормальной сульфатации являются образование на поверхности пластин беловатых пятен, выпадение светло-серого шлама в сосуде, коробление положительных и выпучивание отрицательных пластин.

Режим работы. Раньше аккумуляторные батареи на подстанциях эксплуатировались в режиме "заряд-разряд". Этому режиму соответствовали схемы установок с элементным коммутатором, которые сохранились еще на многих подстанциях. С помощью элементного коммутатора можно увеличивать число аккумуляторов, присоединенных к шинам постоянного тока, для поддержания необходимого уровня напряжения при разряде и уменьшать их число при заряде, когда напряжение на аккумуляторах возрастает. Режим работы аккумуляторов с периодическими зарядами и разрядами имеет существенные недостатки, связанные с преждевременным износом аккумуляторов и занятостью персонала по контролю и уходу за батареями.

В настоящее время аккумуляторные батареи на подстанциях эксплуатируются в режиме постоянного подзаряда, что улучшило работу большей части аккумуляторов и упростило их эксплуатацию. Сущность режима заключается в том, что полностью заряженная аккумуляторная батарея включается параллельно с подзарядным агрегатом, который обеспечивает питание подключенной нагрузки и в то же время подзаряжает малым током батарею, восполняя потерю емкости в результате саморазряда. В случае аварии на стороне переменного тока или остановки по какой-либо причине подзарядного агрегата батарея принимает на себя всю нагрузку сети постоянного тока. После ликвидации аварии батарея заряжается от зарядного агрегата и переводится на работу в режиме постоянного подзаряда.

При постоянном подзаряде режим батареи характеризуется напряжением на зажимах каждого элемента в пределах 2,2±0,05 В и током подзаряда 10-30 мА, умноженным на типовой номер аккумулятора. Для аккумуляторов типа СН рекомендуется поддерживать напряжение 2,18±0,04 В на элемент и ток подзаряда 10-20 мА на каждый номер аккумулятора. Более точное значение этих величин, определяемых индивидуальными свойствами аккумуляторных батарей, устанавливается в зависимости от плотности электролита. Если, например, плотность электролита снижается по сравнению с начальной (1,2-1,21 для аккумуляторов типов С, СК и 1,22-1,225 для аккумуляторов типа СН), то это свидетельствует о недостаточности тока подзаряда - напряжение подзаряда следует повысить. Измерение плотности электролита должно производиться с учетом его температуры, так как плотность изменяется (уменьшается при повышении и увеличивается при понижении температуры электролита) на 0,003 г/см³ на каждые 5°С по отношению к нормативной температуре 25°С. На чрезмерно большой ток подзаряда указывает усиленное выпадение в сосуде коричневого шлама.

Уравнительные заряды и дозаряды аккумуляторных батарей. Аккумуляторные батареи с элементным коммутатором, переведенные в режим постоянного подзаряда, обладают тем основным недостатком, что батарея оказывается разделенной на две части, находящиеся в неодинаковых условиях. Основная часть батареи (107 элементов) подзаряжается и таким образом поддерживается в заряженном состоянии. Остальные (концевые) аккумуляторы не подзаряжаются и постепенно теряют свою емкость вследствие саморазряда. При недостаточном уходе пластины концевых аккумуляторов сульфатируются. Наблюдается разная степень заряженности отдельных элементов.

Для устранения следов сульфатации и выравнивания отстающих элементов батареи по мере необходимости подвергают уравнительным зарядам (перезарядам). При уравнительном заряде батарея предварительно разряжается током 10-часового режима до напряжения 1,8 В на элемент. Затем нормально заряжается тем же током до появления признаков заряженности - сильного газообразования, возрастания напряжения до 2,6-2,8 В на элемент, увеличения плотности электролита до 1,2-1,21 г/см³ - и оставляется в покое на 1 ч. Заряды с одночасовыми перерывами продолжаются до тех пор, пока батарея не получит двух-, трехкратной номинальной емкости. Признаком, по которому судят об окончании заряда, является бурное газообразование всех элементов, наступающее вслед за включением батареи на заряд.

Для аккумуляторных батарей типа СН дополнительно производят перезаряды после каждой доливки аккумуляторов.

Уравнительные заряды аккумуляторных батарей без элементных коммутаторов, работающих в режиме постоянного подзаряда, невозможны по той причине, что при этом напряжение на каждом элементе возрастает до 2,6-2,8 В. Для профилактики такие батареи 1 раз в 3 мес. подвергаются дозарядам. Они производятся без отключения нагрузки путем повышения напряжения до 2,3-2,35 В на элемент до достижения плотности электролита 1,2-1,21 г/см³ во всех элементах. Начальный ток заряда устанавливается не выше тока 10-часового режима разряда. Продолжительность дозаряда обычно не превышает 1-2 суток в зависимости от состояния аккумуляторов.

Для поддержания работоспособности концевых элементов в нормальном режиме работы батареи применяют схемы подзаряда этих элементов от самостоятельного источника тока или общего подзарядного агрегата. Схема включения подзарядного агрегата на всю батарею приведена на рис. 6. 6. В схеме концевые элементы шунтируют регулируемым балластным резистором, выбранным по току нагрузки батареи R=U_кон./I_нагр., что обеспечивает поддержание напряжения 2,2±0,05 В на элемент. При уменьшении нагрузки сети персонал соответственно изменяет сопротивление резистора. Ток, проходящий через амперметр, должен быть равен нулю.

Неисправности аккумуляторов, осмотры и уход за аккумуляторными батареями. Основными неисправностями являются следующие:

ненормальная сульфатация пластин - образование крупных кристаллов сульфата, не растворяющихся при чрезмерно высокой плотности электролита и высокой температуре, при систематических глубоких разрядах и недостаточных зарядах большими токами и длительном нахождении батареи в разряженном состоянии. Если сульфатация не очень глубокая, то она устраняется проведением уравнительного заряда. При глубокой сульфатации необходим десульфатационный заряд;

короткое замыкание между пластинами разной полярности. Причинами могут быть замыкания пластин шламом, накопившимся на дне сосуда, коробление положительных пластин и губчатые наросты на отрицательных пластинах, разрушения сепарации. Признаками КЗ является низкое напряжение на элементе в конце заряда и низкая плотность электролита в сосуде, а также слабое газовыделение. Неисправность выявляется тщательным осмотром;

коробление пластин. Причинами коробления положительных пластин могут быть большие зарядные и разрядные токи, высокое напряжение подзаряда, короткое замыкание, низкий уровень электролита, наличие вредных примесей в электролите (солей железа, азотистых и хлористых соединений, марганца, меди). Вырезать и выправить положительные пластины удается, если они эксплуатировались не более 3 лет. Коробление отрицательных пластин обычно является результатом давления соседней покоробленной положительной пластины;

чрезмерное образование шлама. Выпадение небольшого количества шлама на дне сосуда - явление обычное и неизбежное. Однако большое количество коричневого шлама свидетельствует о слишком высоком напряжении подзаряда или излишних перезарядах. Шлам светло-серого цвета указывает на систематически допускаемую сульфатацию пластин или присутствие в электролите примесей, содержащих хлор.



Рис. 6.6. Принципиальная схема подзаряда концевых элементов батареи от общего подзарядного агрегата:

1 - основные элементы; 2 - концевые элементы; 3 - подзарядный агрегат; 4 - сопротивление нагрузки; R - регулируемый балластный резистор

Среди прочих неисправностей аккумуляторов могут быть названы неисправности сосудов, изношенность и хрупкость сепарации, загрязнение электролита и понижение его плотности.

Характерными неисправностями аккумуляторов СН являются сульфатация пластин и загрязнение электролита вредными примесями. Признаки сульфатации - понижение разрядного напряжения и снижение емкости элементов. Устраняется сульфатация проведением тренировочных разрядов.

Рис. 6.7. Упрощенная структурная схема выпрямительного зарядно-подзарядного агрегата ВАЗП-380/220-40/80:

SF - автоматический выключатель; L1, L2 - дроссели; SAC - переключатель режимов работы; Т1-Т4 - трансформаторы питания блоков управления и обратной связи; ТА, ТВ, ТС - трансформаторы каналов формирования импульсов управления соответственно фаз А, В, С;

R1-R4 - резисторы; PV1 - вольтметр цепи питания; РА2 и PV2 - амперметр и вольтметр цепи напряжения выхода

Помутнение или потемнение электролита указывает на его загрязнение. В этом случае производится химический анализ электролита. Если он подтвердит наличие вредных примесей, электролит заменяют.

На указанные неисправности аккумуляторов необходимо обращать внимание при осмотрах, которые проводятся по графику. При осмотрах проверяют так же:

- целость сосудов, состояние стеллажей и изоляции сосудов;

- защищенность контактных соединений и шинок от коррозии;

- положение покровных стекол, предотвращающих вынос электролита из сосуда пузырьками газа, образующимися при заряде аккумуляторов;

- уровень электролита в сосудах, который должен быть на 10-15 мм выше края пластин. При понижении уровня производится доливка, как правило, дистиллированной водой, а не электролитом. Частые доливки электролитом способствуют сульфатации пластин;

- напряжение на соединительных пластинах аккумулятора, плотность и температуру электролита каждого элемента. Измерения следует проводить не реже 1 раза в месяц. Результаты измерений записывают в журнал. Обращается внимание на отсутствие "отстающих элементов";

- исправность вентиляции и отопления. Температура в помещении аккумуляторной батареи должна быть не ниже 10°С.

При обслуживании аккумуляторных батарей персонал обязан соблюдать правила техники безопасности, так как приходится иметь дело с опасными для человека материалами. Серная кислота при попадании на кожу вызывает ожоги, а при попадании в глаза поражает их. Поэтому все работы с кислотой (электролитом) должны производиться в специальных костюмах, резиновых фартуках, перчатках и защитных очках. При приготовлении электролита концентрированную серную кислоту следует вливать тонкой струей в воду и непрерывно размешивать раствор. В помещении аккумуляторной батареи должен постоянно находиться 5%-ный содовый раствор и сосуд с большим количеством чистой воды для удаления и нейтрализации кислоты, случайно попавшей на кожу.

Курение и применение открытого огня в аккумуляторных помещениях запрещается по избежание взрыва смеси водорода, выделяющегося при электролизе воды и кислоты, с воздухом.

6.3

Преобразователи энергии

В качестве преобразователей энергии переменного тока в постоянный, используемый для питания нагрузки в нормальном режиме работы, для заряда, подзаряда и уравнительного заряда аккумуляторных батарей, применяют двигатели-генераторы и выпрямители с управляемыми полупроводниковыми вентилями. Двигатели-генераторы для заряда аккумуляторных батарей состоят из трехфазных синхронных электродвигателей и генераторов постоянного тока с регулированием напряжения шунтовым реостатом. Для подзаряда двигатели-генераторы в настоящее время почти не применяются. Там же, где они сохранились, их оснащают автоматическими регуляторами напряжения, поддерживающими заданное напряжение на шинах с точностью до 1%.

Обслуживание двигателей-генераторов состоит в соблюдении правильных (номинальных) режимов их работы, наблюдении за состоянием и температурой щеток, коллектора, контактных колец двигателей, за отсутствием искрений щеток, за смазкой подшипников и содержанием агрегатов и регулирующих устройств в чистоте.

Выпрямители по сравнению с двигателями-генераторами обладают рядом достоинств: они просты в обслуживании, имеют более высокий КПД и больший срок службы. Широкое распространение в качестве зарядно-подзарядных агрегатов получили агрегаты типа ВАЗП-380/260-40/80. Они предназначены для зарядки аккумуляторных батарей (I режим), параллельной работы с аккумуляторными батареями (II режим), а также для формовки отдельных аккумуляторов (III режим). Агрегат питается от сети трехфазного переменного тока 380 или 220 В.

На рис. 6.7 представлена упрощенная структурная схема агрегата. Он состоит из следующих основных узлов: силового трансформатора 1, выпрямительного моста 2 (три диода и три тиристора), блока управления тиристорами 3, состоящего из схемы питания и двух схем формирования импульсов управления; блока регулирования 4, включающего в себя обратные связи по току и напряжению.

Принцип работы агрегата основан на способности тиристоров изменять в широких пределах среднее значение выходного напряжения путем изменения момента времени отпирания тиристоров, при этом выпрямленное напряжение поддерживается с точностью ±2% при изменении нагрузки от 4 А до номинального значения в диапазоне напряжений 380-260 В (I режим) и 220-260 В (II режим). Датчиком обратной связи по напряжению служит делитель напряжения, состоящий из резисторов R1, R2, R3. Резистором R1 устанавливается значение обратной связи в режиме I, а резистором R2 - в режиме II. Напряжение на выходе регулируется резистором R4. Датчиком обратной связи по току служит дроссель L2. В агрегате предусмотрена защита от КЗ на стороне переменного и постоянного тока и защита от перегрузки. В эксплуатации применяются и другие зарядно-выпрямительные устройства, например ВАКЗ и др.

При обслуживании полупроводниковых выпрямительных устройств следят за температурой нагрева полупроводниковых элементов, температурой окружающего воздуха, отсутствием кислотных паров и влаги в помещении, где они установлены.

6.4

Схемы аккумуляторных установок и распределения оперативного тока

На подстанциях эксплуатируются аккумуляторные батареи с элементным коммутатором или без него. Схема установки с элементным коммутатором представлена на рис. 6.8. В ней имеется зарядный двигатель-генератор 1 и подзарядное выпрямительное устройство 5. Элементный коммутатор 2 обеспечивает постоянство напряжения на шинах постоянного тока при заряде и разряде аккумуляторов. Он состоит из изолирующей плиты с расположенными на ней контактными пластинами, к которым подсоединены отводы от соединительных полос аккумуляторов. По пластинам и соответствующим шинам скользят щетки разрядная 3 и зарядная 4. Они приводятся в движение вручную или от небольшого электродвигателя, управляемого дистанционно или с помощью устройства регулирования напряжения (АРН). Изменение числа подключенных к шинам постоянного тока аккумуляторов (регулирование напряжения) происходит без разрыва цепи тока и закорачивания аккумуляторов благодаря особой конструкции коммутаторов. В нормальном режиме работы при наличии подзарядного устройства разрядная щетка коммутатора (через нее теперь проходит небольшой подзарядный ток I_ПЗ) устанавливается на 107-м элементе, чем обеспечивается на шинах напряжение 230 В. Концевые аккумуляторы с порядковыми номерами 108-125 не подзаряжаются. Они используются только в случае исчезновения напряжения на шинах с. н. подстанции и отключения подзарядного устройства.

На рис. 6.9 представлена схема аккумуляторной батареи без элементного коммутатора с ответвлениями от батареи для питания потребителей с различными требованиями к значению напряжения на шинах. При нормальной работе установки выпрямитель VS питает всех потребителей и подзаряжает всю батарею током I_ПЗ. Ответвление от аккумулятора с порядковым номером 108 дает возможность поддерживать на шинах напряжение около 230 В. В тех режимах работы (например, дозарядке), когда напряжение на элементах возрастает, а требования к значению напряжения остаются прежними (на шинах управления 230 В), предусмотрено ответвление от 100-го элемента батареи. Переключателем SA к шинам управления подключают 100 элементов, и напряжение на шинах будет равно 2,3×100=230 В. Некоторое повышение напряжения по сравнению с номинальным на шинах питания силовой нагрузки не представляет опасности для мощных приводов выключателей, так как при их срабатывании напряжение на шинах мгновенно понижается.

Рис. 6.8. Схема аккумуляторной установки с элементным коммутатором:

I - цепи управления; II - аварийное освещение; III - силовые цепи (электромагниты включения); I_Н - ток нагрузки; I_ПЗ - ток подзаряда



Рис. 6.9. Схема аккумуляторной установки без элементного коммутатора, работающей в режиме постоянного подзаряда:

I, II, III, Iпз - то же, что на рис. 6. 8

Дня формирования пластин и глубоких перезарядов предусматривают передвижной двигатель-генератор, который при необходимости доставляют на подстанцию.

Схема распределения оперативного тока. От шин постоянного тока отходят цепи, питающие группы электроприемников различного назначения. Цепи управления, сигнализации и аварийного освещения обычно защищаются автоматическими выключателями, цепи питания электромагнитов включения - предохранителями.

При централизованном распределении оперативного тока для питания силовых цепей выключателей вблизи их приводов имеются шинки постоянного тока, соединенные между собой кабелями по кольцевой схеме (рис. 6.10). Для надежности питания кольцо секционируется при помощи установленных в шкафах секционных рубильников Р_1-2, Р_3-4. Секции кольца питаются от шин постоянного тока отдельными линиями. Аналогичные схемы выполняются для каждого РУ.

Питание цепей управления и сигнализации обычно осуществляется по схеме, показанной на рис. 6.11. Над панелями щита управления прокладываются шинки управления +ЕС1, -ЕС1, +ЕС2, -ЕС2, шинки сигнализации +ЕН, -ЕН и шинка мигающего света (+)ЕР. Если на щите управления несколько рядов (секций) панелей с мнемосхемами РУ разных напряжений, то шинки разделяются на участки и располагаются над каждым рядом. Участки соединяются между собой кабельными перемычками через рубильники S4-S7 и S11-S14. Участки шинок могут соединяться в кольцо, но обычно делятся примерно на равные части, каждая из которых получает питание от соответствующей секции щита постоянного тока. Секционирование шинок на щитах постоянного тока выполняется для повышения надежности питания нагрузки и резервирования питающих линий в случае их повреждения и отключения.

Питание цепей управления отдельных присоединений осуществляется через предохранители или автоматические выключатели и переключатели, с помощью которых питание каждой цепи может отключаться или переводиться на питание от шинок ЕС1 или ЕС2. Цепи сигнализации получают питание через переключатели, имеющие два положения: "Включено" и "Отключено".

Рис. 6.10. Схема питания электромагнитов включения приводов выключателей на открытом РУ 110 кВ

Контроль изоляции цепей постоянного тока. В процессе обслуживания установок постоянного тока необходимо следить за состоянием изоляции токоведущих частей относительно земли. Понижение сопротивления изоляции на одном полюсе может привести к образованию обходных цепей через землю и самопроизвольному включению или отключению коммутационных аппаратов и просто ложным сигналам, дезориентирующим персонал. Для непрерывного контроля за состоянием изоляции применяются специальные устройства (рис. 6.12), позволяющие в любой момент измерить сопротивление изоляции, а при значительном понижении его на одном полюсе (до 20 кОм в установках напряжением 220 В и 10 кОм при напряжении 110 В) привлечь внимание персонала звуковым и световым сигналами. Следует заметить, что при симметричном понижении сопротивления изоляции на обоих полюсах устройство не работает. Устройство контроля изоляции подключается к шинам постоянного тока. Оно выполнено по принципу моста с гальванометром в одной диагонали. При равенстве сопротивлений изоляции полюсов (R₍₊₎=R_(-)) мост уравновешен и напряжение на диагонали моста равно нулю. При понижении изоляции одного полюса равновесие моста нарушается и в диагонали появляется ток, вызывающий срабатывание сигнального реле KV. По гальванометру, шкала которого градуируется в омах, оценивается сопротивление изоляции полюсов.

Понижение изоляции каждого полюса определяется поочередным нажатием кнопок К₍₊₎ и К_(-). Сопротивление изоляции полюсов относительно земли для всех электрически связанных цепей постоянного тока должно поддерживаться на уровне не ниже 1МОм.

Изоляция цепей переменного оперативного тока также контролируется с помощью специальных устройств, выполненных по схемам измерительных мостов.

Определение места повреждения изоляции цепей постоянного тока. Не существует специальных приборов и устройств, с помощью которых можно было бы определить место нарушения изоляции или замыкание цепи на землю. Методика отыскания места повреждения изоляции носит визуальный характер.

Поиск производится путем разделения сети постоянного тока секционирующими аппаратами на независимые участки, каждый из которых питается от отдельного источника (один - от аккумуляторной батареи, другой - от двигатель-генератора или выпрямительной установки). При этом проверяется сопротивление изоляции цепей каждого участка, и таким образом сразу же выявляется участок, от шинок которого питается цепь с поврежденной изоляцией. Далее, поочередным переключением цепей с одного участка на другой, либо кратковременным снятием напряжения с отдельных цепей, устанавливается цепь, имеющая повреждение изоляции. Цепь определяется наблюдением показаний устройства контроля изоляции после выполнения каждой операции переключения или отключения той или иной цепи. Очевидно, что в поиске желательно участие двух лиц: одно - проводит операции с рубильниками, переключателями, автоматическими выключателями цепей, второе - наблюдает за показателями прибора контроля изоляции.

Выявленная цепь с пониженным сопротивлением изоляции или с замыканием на землю переводится на автономное питание от резервного источника, если имеется такая возможность.

Само место повреждения изоляции цепи далее обнаруживается визуально, а также путем отключения цепи, деления ее на части и измерения мегомметром сопротивления изоляции каждого ее участка. Визуальному осмотру подлежат открытые для наблюдения участки цепей, например цепи в приводах выключателей, сборки постоянного тока и т.д.

Рис. 6.11. Схема питания цепей управления и сигнализации подстанции:
SA1-SA6 - переключатели; S1-S19 - рубильники; S20 - секционный рубильник

Рис. 6.12. Схема устройства непрерывного автоматического контроля состояния изоляции цепей постоянного оперативного тока

К поиску повреждений изоляции в цепях управления и защит привлекаются работники служб релейной защиты, автоматики и измерений (РЗАИ). Последовательность операций устанавливается местной инструкций. Целесообразно начинать операции с менее ответственных цепей (сигнализации, телемеханики, связи) и заканчивать более ответственными (управления, релейной защиты и автоматики).

Если в процессе поиска ни на одной из цепей не будет обнаружено повреждение изоляции, следует предположить, что повреждение может быть на источнике питания или на шинках постоянного тока. В этом случае необходим их тщательный осмотр.