CC BY
26УДК 620.316.925.1
Козлов Александр Николаевич
Амурский государственный университет, г. Благовещенск, Россия E-mail: kozlov 1951@yandex.ru Беляев Петр Васильевич Амурский государственный университет, г. Благовещенск, Россия E-mail: belyev.p.v 1@yandex.ru Kozlov Alexander Nikolaevich Amur State University, Blagoveshchensk, Russia E-mail: kozlov 1951@yandex.ru Belyaev Petr Vasilievich Amur State University, Blagoveshchensk, Russia E-mail: belyev.p.v 1@yandex.ru
СИСТЕМА ОПЕРАТИВНОГО ПОСТОЯННОГО ТОКА В СОСТАВЕ ПОДСТАНЦИЙ OPERATIVE DC CURRENT SYSTEM AS PART OF SUBSTATIONS
Аннотация. Рассмотрена необходимость применения систем оперативного постоянного тока (СОПТ) для поддержания в работе устройств вторичной коммутации в различных режимах. Определены преимущества установки архитектуры систем управления зарядно-подзарядных устройств в СОПТ. Рассмотрено создание связи между модулями в составе системы оперативного постоянного тока.
Abstract. The necessity of using operational direct current systems (ODCS) to maintain the operation of secondary switching devices in various modes is considered. The advantages of installing the architecture of control systems for charging and recharging devices in SOTS are determined. The creation of a connection between modules as part of an operational direct current system is considered.
Ключевые слова: система оперативного постоянного тока, собственные нужды подстанции, энергообеспечение, питающее устройство, контроль и диагностика.
Key words: operating direct current system, substation auxiliary needs, power supply, power supply, control and diagnostics.
DOI: 10.22250/20730268_2022_99_51
Качество электроэнергии (КЭ) контролируется по ряду параметров, регламентируемых в ГОСТ 32144 - 2013 [1]. Параметры оценки КЭ: отклонение частоты; медленные изменения напряжения; колебания напряжения и фликер; несинусоидальность напряжения; несимметрия напряжения в системах трехфазных цепей; напряжения сигналов, передаваемых по электрическим сетям; прерывания напряжения; провалы напряжения и перепряжения; импульсное напряжение.
Для выявления перечисленных параметров и их учета используются приборы и устройства различного типа. Если развитие процесса достигает опасных значений, может потребоваться отключение части электрооборудования устройствами защиты. Для передачи команд от устройств защиты на приводы выключателей и используется система оперативного тока.
Системы оперативного тока разделяются на три типа:
постоянный оперативный ток - применяется на РП 6(10) кВ, на всех ПС 35 кВ и выше на вновь возводимых объектах, источником питания является аккумуляторная батарея с зарядными устройствами;
переменный оперативный ток - применяется на РП 6(10) кВ, на существующих ПС 35/6(10) кВ и ПС 35-220 кВ без выключателей на стороне ВН, источник питания - измерительные ТТ, ТН, ТСН;
выпрямленный оперативный ток - на существующих ПС 35/6(10) кВ и ПС 35-220 кВ без выключателей на стороне ВН. Источники энергии - блоки питания (БП) и выпрямительные силовые устройства, подключаемые к ТТ, ТН, ТСН, предварительно заряженные конденсаторы.
Смешанная система оперативного тока - это комбинация вышеперечисленных систем [2].
Несмотря на то, что система оперативного постоянного тока требует установки аккумуляторных батарей, увеличивающих стоимость сооружения и организацию сети постоянного тока, именно она на данный момент является наиболее перспективной.
В состав СОПТ входят:
1. Аккумуляторные батареи - необходимы для питания постоянным током потребителей в нормальных и аварийных режимах работы. Аккумуляторные батареи размещаются в ШАБ (шкаф аккумуляторной батареи). Значения емкостей АБ приведены в таблице.
Емкость заряда для разных АБ в зависимости от итогового напряжения при токе двухчасового разряда
Тип АБ При конечном ^=90%^.^ для 102 или 104 элементов При конечном ^=(85,7-87,4%) Цом, ^л=1,85 В При конечном ^=(83,4-85%) Цом, ^=1,8 В
^л, В % от С10 % от С2 Остаток от С2% % от С10 % от С2 Остаток от С2% % от С10 % от С2 Остаток от С2%
(100Ач) 1,91 53 81 19 64 97 3 65 98 2
GroE 25 1,91 50 59 41 72 86 14 80 95 5
БП 25 1,91 48 64 36 62 84 16 74 100 0
БП 100 1,91 40 55 45 58 80 20 70 97 3
GroE 100 1,91 28 34 66 55 66 34 68 82 18
OCSM 115 1,91 7 9 91 49 65 35 59 79 21
OPzS 100 1,91 15 22 78 43 63 37 55 81 19
2. Зарядно-выпрямительные устройства (ЗВУ) предназначены для преобразования переменного тока в регулируемый постоянный ток для заряда аккумуляторной батареи и питания потребителей постоянным током (цепи защиты, автоматики, телемеханики, аппаратуры на дистанционном управлении, аварийной и предупредительной сигнализации) как в буферном включении с аккумуляторной батареей, так и непосредственно (рис. 1).
3. Щит постоянного тока (ЩПТ) - низковольтное КРУ шкафного исполнения для приема по-
стоянного тока от ЗВУ в качестве основного ИП и от аккумуляторной батареи как резерва и распределения по группам потребителей постоянного тока (рис. 2).
Рис. 1. АБ подключена непосредственно к ЩПТ. ЗПУ подключены к ЩПТ через общий предохранитель с АБ [4].
Рис. 2. АБ подключена непосредственно к ЩПТ. ЗПУ подключены к ЩПТ через внутренние предохранители [4].
ЩПТ применяется в системе аварийного электроснабжения ответственных потребителей и предназначен для бесперебойного электроснабжения цепей управления, защиты, автоматики и сигнализации, электромагнитов высоковольтных выключателей, аварийного освещения электростанций, подстанций и других объектов энергетики с номинальным напряжением 24В, 60В, 110В, 220В, 440В.
Функции ЩПТ: 1) электроснабжение потребителей постоянного тока; 2) контролирование состояния коммутационных аппаратов; 3) регистрация аварий.
Схема питания постоянным током должна дать возможность подключить всех потребителей к нескольким источникам постоянного тока. Чем выше надежность данной схемы, тем выше надежность работы общей схемы всех потребителей постоянного тока.
Все схемы питания постоянным током разделены по категориям надежности:
А - шины ЩПТ, имеющие питание от двух ЗПУ (от ТСН и от аккумуляторной батареи). АБ может подключаться напрямую к шинам ЩПТ, как на рис. 1 (величина тока КЗ от ЗПУ недостаточна для перегорания предохранителя в сети СОПТ) и на рис. 2 (величина тока КЗ от ЗПУ достаточна для перегорания предохранителя в сети СОПТ); также есть возможность подключения через вольтодоба-вочное устройство (ВДУ) - как на рис. 3.
В - шины с общей гальванической развязкой с АБ и ЗПУ, а также личные БП. Это решение снижает вероятность влияния аварийных процессов, происходящих в их цепях, на нормальную работу приемников, подключенных к источникам оперативного тока категории А, или на работу РЗА ближайших присоединений (рис. 4).
С - питание шин от параллельно работающих ВУ, подключенных к разным секциям ЩСН 0,4 кВ ПС (рис. 5). Особенность - применение ВУ без стабилизации, так как они способны обеспечить достаточную величину токов КЗ для срабатывания автоматических выключателей.
D - шины объединены секционным выключателем с АВР, применяется для питания потребителей по типу приводов высоковольтных выключателей, разъединителей, автоматических выключателей СН и РПН, освещения и т.п. (рис. 6).
Рис. 3. Устройства запитаны через ВДУ. Подключение ЗПУ через БВП [4].
Рис. 4. Устройства запитаны через ВДУ. Подключение ЗПУ через БВП [4].
Рис. 5. Организация питания шин выпрямленного тока [4].
К потребителям СН
Рис. 6. Питание от разных секций ШСН 0,4 кВ [4].
Чтобы обеспечить надежность и управляемость устройств РЗА, необходимо разработать систему резервирования. Для СОПТ выбирается принцип ближнего резервирования, поскольку именно в нем рассматриваются устройства, установленные на одном объекте.
Принцип ближнего резервирования - исключить цепи и устройства, при отказе которых теряется работоспособность одновременно нескольких комплексов.
На низшем уровне защита кабелей цепей управления, приводов выключателей, оперативных цепей РЗА осуществляется автоматическими выключателями (АВ) с максимальными расцепителями, без выдержки времени.
Средний уровень защищает шинки и питающие их кабели в ОПУ. Защита осуществляется селективными АВ с расцепителями максимального тока с выдержкой времени.
Верхний уровень - защита шин и аппаратов ЩПТ . Используются селективные АВ с полупроводниковыми расцепителями максимального тока, с выдержкой времени, на ступень большей времени срабатывания расцепителей АВ среднего уровня.
Проектирование установки оперативного тока сводят к выбору рода тока, расчету нагрузки, выбору типа ИП, составлению электрической схемы сети оперативного тока и выбору режима работы.
К системам оперативного тока предъявляют требования высокой надежности при КЗ и других ненормальных режимах в цепях главного тока. При проектировании различных энергообъектов преследуются два основных принципа - простота и надежность. Поэтому выбор пал на постоянный оперативный ток, так как это позволяет обеспечить питание всех цепей РЗА в любой момент времени с нужным уровнем напряжения и тока, независимо от режима работы основной сети.
1. ГОСТ 32144-2013 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная: норма качества электрической энергии в системах электроснабжения общего: межгосударственный стандарт: Утвержден и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 июля 2013 г. N 400-ст; межгосударственный стандарт ГОСТ 32144-2013 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2014 г.: дата введения 2014-07-01 / Разработан ООО «ЛИНВИТ» и Техническим комитетом по стандартизации ТК 30 «Электромагнитная совместимость технических средств». - М.: Стандартинформ, 2014. - 16 c.
2. СТО 56947007-29.240.10.248-2017. Нормы технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ (НТП ПС): утвержден и введен в действие приказом ПАО «ФСК ЕЭС» от 25.08.2017 № 343: дата введения 25.08.2017. Разработан АО «НТЦ ФСК ЕЭС», Департаментом подстанций. -М.: ПАО «ФСК ЕЭС», 2017. - 135 с.
3. Горюнов, С.С. Системы оперативного постоянного тока для ПС 110 - 220 кВ // Современные тенденции технических наук: материалы V Междунар. науч. конф. - Казань: Бук, 2017. - С. 29-35. URL: https://moluch.ru/conf/tech/archive/230/12391/ дата обращения: 29.09.2022.
4. Системы оперативного постоянного тока: учеб. пособие / сост.: Р.Ф. Ярыш, Р.Э. Абдуллазянов. - Казань: Казанский. гос. энерг. ун-т, 2019. - 83 с.
