Системы оперативного тока, используемого на подстанциях, их достоинства и недостатки.

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

Питание оперативных цепей и особенно тех ее элементов от которых зависит отключение поврежденных линий и оборудования должно отличаться особой надежностью. Поэтому главное требова­ние, которому должен отвечать источник оперативного тока, со­стоит в том, чтобы во время к. з. и при ненормальных режимах в сети напряжение источника оперативного тока и его мощность имели достаточную величину как для действия вспомогательных реле защиты и автоматики, так для надежного отключения и включе­ния соответствующих выключателей.

Для питания оперативных цепей применяются источники постоянного, переменного и выпрямленного тока.

выпрямленный оперативный ток – 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; Выпрямленный оперативный постоянный ток применяться на подстанциях: 35/6(10) кВ, 35–220/6(10) кВ и 110–220/35/6(10) кВ. Источник выпрямленного оперативного тока состоит из батареи конденсаторов и блока питания UGV. Батарея конденсаторов используется в качестве кратковременного источника оперативного тока, заряженного в нормальном режиме работы. Заряжается конденсаторная батарея с помощью блока питания. В случае сильного снижения напряжения при КЗ энергии конденсаторной батареи хватает для срабатывания РЗ и отключения выключателя.

Преимущества.1. Более экономичный, чем постоянный ток. Не требует специального помещения и обслуживающего персонала.2. Более надежный, чем переменный ток.

Недостатки.1. Требует блока питания.2. Мощность питания кратковременная. На время разряда конденсатора. Это ограничивает их применение.

Постоянный оперативный ток

В качестве источника постоянного тока используются аккуму­ляторные батареи с напряжением 110-220 В, а на небольших под­станциях 24-48 В, от которых осуществляется централизованное питание оперативных цепей всех присоединений. Для повышений надежности сеть постоянного тока секционируется на несколько участков, имеющих самостоятельное питание от сборных шин батареи.

Аккумуляторные батареи обеспечивают питание оперативных цепей в любой момент времени с необходимым уровнем напряжения и мощности независимо от состояния основной сети и поэтому яв­ляются самым надежным источником питания. В то же время аккумуляторные батареи значительно дороже других источников оперативного тока, для них требуются заряд­ные агрегаты, специальное помещение и квалифицированный уход. Кроме того, из-за централизации питания создается сложная, протяженная и дорогостоящая сеть постоянного тока. В связи с этим за последнее время получает широкое примене­ние и переменный оперативный ток.

Ударный ток короткого замыкания

Для проверки аппаратов и шинных конструкций на электродинамическую стойкость необходимо вычислять ударный ток короткого замыкания ( ). Он представляет максимальное мгновенное значение полного тока короткого замыкания. Расчетное выражение для указанной характеристики тока обычно находят для условий отсутствия тока в предшествующем режиме и наибольшем значении апериодической составляющей.

На рис. 4.1 представлена волновая диаграмма токов, отражающая периодическую и апериодическую слагаемые в переходном режиме.

Рис. 4.1. Осциллограмма тока КЗ для расчета ударного тока

При её построении считалось, что до КЗ схема находилась в режиме холостого хода и в момент возникновения КЗ периодическая слагаемая имела амплитудное значение (отрицательный максимум). Это наиболее тяжёлые условия режима КЗ, при котором начальное значение апериодической слагаемой тока КЗ достигает своего максимального значения, равного амплитуде периодической слагаемой, т.е. . Из рис.4.1 следует, что ударный ток наступает спустя пол периода (T/2=0.01с) после возникновения короткого замыкания, и равен сумме амплитудного значения периодической и величине апериодического тока для времени t=0.01с.

Для таких источников питания как «электроэнергетическая система», синхронный генератор, синхронный двигатель периодическая слагаемая тока КЗ на интервале остается неизменной и равной своему значению при .

Для таких источников ударный ток определяется по выражению:

, (4.5)

в котором – ударный коэффициент рассчитывается по формуле:

и . (4.6)

В этих выражениях:

– действующее значение периодической слагаемой тока трехфазного КЗ для ;

– постоянная времени затухания апериодической слагаемой тока КЗ выражается в секундах и определяется параметрами цепи КЗ;

, – активное и реактивное сопротивления цепи КЗ;

– угловая синхронная скорость.

Для упрощения расчетов ударного коэффициента ( ) можно по параметрам цепи КЗ определить отношение и обратиться к графику рис.4.2.

Величина ударного коэффициента зависит от постоянной времени и находится в пределах . Чем больше величина активного сопротивления цепи короткого замыкания, тем быстрее затухает апериодический ток и тем, соответственно меньше ударный коэффициент.