Источники оперативного тока

Оперативным током называется ток, питающий цепи дистанционного управления, оперативные цепи релейной защиты, автоматики, телемеханики и различные виды сигнализации.

Источники оперативного тока делятся на зависимые и независимые. Деление по функции зависимости от режима работы и состояния первичных цепей установки:

– независимые – аккумуляторные батареи 110, 220, 24 и 48 В; дизель-генераторы, турбореактивные агрегаты,

– зависимые – асинхронные двигатели, генераторы тока, трансформаторы тока, трансформаторы напряжения, трансформаторы собственных нужд (ТСН).

Питание оперативных цепей и особенно тех ее элементов, от которых зависит отключение поврежденных участков, должно отличаться особой надежностью. Поэтому главное требование, которому должны отвечать источники оперативного тока, состоит в том, чтобы во время короткого замыкания и при аварийных режимах в сети напряжение оперативного тока и его мощность имели достаточную величину как для действия вспомогательных реле защиты и автоматики, так и для надежного отключения соответствующего выключателя.

Применяются следующие системы оперативного тока на подстанциях: постоянный и переменный ток, выпрямленный оперативный ток, смешанная система оперативного тока [8].

Постоянный оперативный ток. В качестве источника постоянного тока используются аккумуляторные батареи типа СК с напряжением 110 – 220 В без элементного коммутатора, работающие в режиме постоянного подзаряда. На небольших подстанциях применяются батареи напряжением 24 – 48 В, с которых централизованно осуществляется питание оперативных цепей всех присоединений. Для повышения надежности сеть постоянного тока секционируется на несколько участков, имеющих самостоятельное питание от сборных шин батареи.

Самыми ответственными потребителями являются цепи защиты, автоматики и катушки отключения приводов выключателей, которые питаются отшинок управления ( , затем цепи катушек включения, питаемые от отдельных шин ( ) вследствии больших токов, потребляемых катушками включения масляных выключателей, затем участок цепей сигнализации ), визуальных и звуковых. Остальные потребители (аварийное освещение, двигатели т.д.) питаются по отдельным линиям.

Аккумуляторные батареи обеспечивают питание оперативных цепей в любой момент времени с необходимым уровнем напряжения и мощности независимо от состояния основной цепи и поэтому являются самым надежным источником питания. В то же время это дорогой источник, требуются зарядные агрегаты, специальные помещения, квалифицированный персонал. Из-за централизации питания создаются сложные, протяженные дорогостоящие цепи постоянного тока.

Переменный оперативный ток. Для питания оперативных цепей переменным током используется ток или напряжение сети. В соответствии с этим источником переменного оперативного тока служат трансформаторы тока, трансформаторы напряжения, трансформаторы собственных нужд (ТСН). Они дешевые, не требуют особых помещений и обладают индивидуальностью, исключается развитая цепь. Отрицательным является отсутствие универсальности, могут применяться только при некоторых видах КЗ.

Трансформаторы тока – самый надежный источник питания оперативных цепей при защитах от коротких замыканий. При коротких замыканиях ток и напряжение на зажимах трансформатора тока растут, поэтому в момент срабатывания защиты активная мощность трансформатора тока растет, что и обеспечивает надежное питание цепей защит. Однако при повреждениях и режимах работы, не сопровождающихся увеличением тока на защищаемом элементе (замыкание на землю в цепях с изолированной нейтралью, работа газовой защиты и т.д.), их использовать в качестве источников оперативного тока нельзя.

Трансформаторы напряжения, ТСН используются в качестве источников оперативного тока при сигнализации однофазных КЗ на землю в сетях с изолированной нейтралью, при защите от перегрузки, т.е. когда напряжение не равно нулю. ТСН, если запитать не от шин подстанции, а от питающей линии, может обеспечить любую защиту от КЗ на шинах подстанции. Если через ТСН заряжать конденсатор, тогда можно обеспечить любую защиту КЗ, если замыкающий контакт токового реле КА произведет разряд конденсатора на катушку отключения привода выключателя. Подбирая параметры схемы, можно обеспечить любую величину тока отключения и продолжительность действия.

Универсальными блоками питания цепей оперативного тока являются БПТ и БПН (токовых и напряженческих цепей). Главное – обеспечить напряжение и мощность цепи управления выключателей, поэтому у выключателей с электромагнитным приводом необходимо обращать внимание на величины токов включения электромагнитов приводов или применять выключатели с пружинным или пневматическим приводом, варьируя мощностями различных источников.

Для того чтобы обеспечить производство операций по включению при отсутствии напряжения на шинах, трансформаторы, питающие цепи защиты, присоединяют к линиям, питающим подстанции, или на выключателях устанавливают механические приводы, действующие за счет энергии поднятого груза или сжатой пружины, т.е. каждый источник имеет свою область применения. Основное требование предъявляется к мощности источника, она должна быть больше мощности потребляемой оперативными цепями. Наибольшие затруднения в этом плане возникают при применении трансформаторов напряжения и тока, но так как включение и отключение выключателя являются кратковременной операцией, можно без ущерба для измерительных трансформаторов значительно их перегружать.

Выпрямленный оперативный ток – это система питания оперативных цепей переменным током, в которой переменный ток преобразуется в постоянный (выпрямленный) с помощью блоков питания и выпрямительных силовых устройств. В качестве дополнительных источников питания импульсного действия могут использоваться предварительно заряженные конденсаторы. Для выпрямленного переменного тока используются:

· блоки питания стабилизированные типа БПНС-2, совместно с токовыми реле БПТ-1002 для питания цепей защиты, автоматики, управления;

· блоки питания БПН-1002 вместо БПНС-2 – для питания цепей защиты, автоматики, управления, когда возможность их использования подтверждена расчетом и не требуется стабилизация оперативного напряжения;

· силовые выпрямительные устройства ТЧ на УКП и УКПК с индуктивным накопителем для питания включающих электромагнитных приводов масляных выключателей. Индуктивный накопитель обеспечивает включение выключателя на короткое замыкание при зависимом питании цепей включения.

Смешанная система оперативного тока. Для питания оперативных цепей используются разные системы оперативного тока (постоянный и выпрямленный, переменный и выпрямленный). Смешанная система постоянного и выпрямленного оперативного тока применяется для уменьшения емкости аккумуляторной батареи за счет применения силовых выпрямительных устройств для питания электромагнитов включения масляных выключателей. Смешанная система переменного и выпрямленного оперативного тока применяется:

· для подстанций с переменным оперативным током при установке на вводах питания выключателей с электромагнитным приводом, для питания электромагнитов включения которых устанавливаются силовые выпрямительные устройства;

· для подстанций 35-220 кВ без выключателей на стороне высшего напряжения, когда не обеспечивается надежная работа защит от блоков питания при трехфазных КЗ на стороне среднего или низшего напряжения.

Рассмотренные варианты питания отличаются простотой и достаточной надежностью.