Источники оперативного тока (постоянного, переменного, выпрямленного)

           Цепи оперативного тока – логические цепи устройств релейной защиты, цепи управления, цепи сигнализации, цепи которые получают питание от специальных источников, которые должны выдавать напряжение независимо от режима работы сети, следовательно, эти источники должны быть автономными.

           Питание оперативных цепей управления, цепей РЗ и других устройств, от которых зависит отключение поврежденных элементов энергосистемы и ликвидация ненормальных режимов, должно отличаться особой надежностью. Требования к источнику оперативного тока: независимо от состояния защищаемых элементов с источника оперативного тока должна сниматься необходимая мощность с необходимым уровнем напряжения (постоянство напряжения независимо от состояния защищаемого элемента) для надежного действия вспомогательных реле защиты и автоматики, так и для надежного отключения и включения соответствующих выключателей.

           Для питания оперативных цепей применяются источники постоянного и переменного тока.

Постоянный оперативный ток. В качестве источника постоянного тока служат аккумуляторные батареи с номинальным напряжением 220-110 В; на небольших подстанциях иногда применяются батареи 24-48 В. От аккумуляторных батарей осуществляется централизованное питание всех устройств РЗ, автоматики, цепей управления и сигнализации. (рис.1.17)

Рис.1.17. Принципиальная схема питания оперативных цепей РЗ, управления и сигнализации оперативным постоянным током

Аккумуляторная батарея GВ подключается к сборным шинам (рис.1.17), от которых получают питание все потребители постоянного тока. Аккумуляторные батареи обычно работают в режиме постоянногоподзаряда, что позволяет обеспечить их непрерывную готовность к действию в полностью заряженном состоянии. Для этой цели на сборные шины параллельно GВ включается постоянно работающее подзарядное устройство (ПУ). Первоначально подобные устройства выполнялись в виде генератора постоянного тока, приводимого в действие электродвигателем, получающим питание от сети переменного тока; в последнее время стали применяться полупроводниковые выпрямители.

Самым ответственным участком являются цепи РЗ и автоматики, цепи управления силовыми выключателями и их электромагнитов отключения (ЭО) – они получают питание от шинок, называемых шинками управления ШУ. Вторым по значению участком являются цепи электромагнитов включения (ЭВ) выключателей, питающиеся также от отдельных шинок ШВ. Третьим по значению участком, менее ответственным, является сигнализация, питающаяся от шинок ШС. Остальные потребители постоянного тока (аварийное освещение, некоторые электродвигатели собственных нужд) образуют четвертый участок, питающийся от отдельной шинной сборки или непосредственно от сборных шин.

Все линии и подключенные к ним элементы должны иметь надежную защиту от КЗ. Она выполняется предохранителями FQ или автоматическими выключателями. На главной питающей цепи и идущей от батареи GВ на сборные шины также устанавливается автоматический выключатель SF или предохранитель.

Для выявления неисправностей в сети постоянного тока предусматриваются специальные устройства контроля. Например, исправность предохранителей, целостность цепи ЭО и вспомогательных контактов выключателя SQ контролируется реле КН (рис.1.18).

В сетях постоянного тока возможны замыкания на землю. В случае замыканий на землю в двух точках K1 и К2 (рис.1.19) контакты РЗ шунтируются и в электромагните отключения YAT появляется ток, под действием которого выключатель может ложно отключиться. Чтобы предупредить подобные отключения, применяется контроль за появлением "земли" на постоянном токе. Контроль осуществляется при помощи вольтметров V1 и V2 и сигнального реле KL, как показано на рис.1.17.

Аккумуляторные батареи являются самым надежным источником питания устройств РЗ, так как они готовы к действию в любой момент времени с необходимым уровнем напряжения и мощности независимо от состояния основной сети переменного тока. В то же время у аккумуляторных батарей имеются и недостатки. Вследствие высокой надежности они устанавливаются на всех ЭС и на ПС с напряжением 110 кВ и выше. Они значительно дороже других источников оперативного тока, для них требуются подзарядные установки, специальные помещения, для их обслуживания необходим квалифицированный персонал. Из-за централизации питания создается сложная, протяженная, дорогостоящая и требующая большого количества контрольного кабеля сеть постоянного тока.

В связи с этим на ПС в распределительных сетях 6, 10, 35, а иногда и 110 кВ получили применение источники переменного оперативного тока.

Переменный оперативный ток. Для питания оперативных цепей переменным током используется ток или напряжение первичной сети. В качестве источника переменного оперативного тока служат трансформаторы тока (ТТ), трансформаторы напряжения (ТН), и трансформаторы собственных нужд (ТСН).

Трансформаторы тока (ТТ) являются надежным источником питания оперативных цепей РЗ от КЗ. Вторичный ток ТТ при КЗ резко возрастает, соответственно увеличиваются вторичные напряжение и мощность ТТ, что и обеспечивает надежное питание оперативных цепей при КЗ. Однако при повреждениях и ненормальных режимах, не сопровождающихся увеличением тока на защищаемом присоединении, ток и мощность ТТ оказываются недостаточными для действия логических элементов РЗ и срабатывания выключателей. По тем же причинам ТТ нельзя использовать для дистанционного управления выключателями в нормальном режиме, а также при отсутствии напряжения (и тока) на защищаемом объекте.

Трансформаторы напряжения (ТН) и собственных нужд (ТСН), подключенные к сети, питающей защищаемый объект, непригодны для питания оперативных цепей РЗ от КЗ, так как при КЗ напряжение в этой сети резко снижается. При повреждениях и ненормальных режимах, не сопровождающихся понижениями напряжения в сети, ТН и ТСН могут использоваться для питания РЗ от перегрузки и от замыканий на землю, от повышения напряжения.

Предварительно заряженный конденсатор. Предварительный заряд конденсатора осуществляется в нормальном режиме от напряжения сети. При исчезновении напряжения на ПС энергия в конденсаторе сохраняется, поэтому он м.б. использован для питания защит и автоматов, к-е должны работать при исчезновении напр. на ПС.

По сравнению с аккумуляторной батареей источники переменного оперативного тока имеют меньшую стоимость, требуют менее сложного обслуживания и не нуждаются в специальном помещении.

Недостатком источников оперативного переменного тока является ограниченная мощность, как правило, недостаточная для отключения выключателей в сетях напряжением выше 35 кВ с применяемыми в отечественной практике электромагнитными и пневматическими приводами.