Шкафы оперативного постоянного тока ШОТ-Лег1 и их назначение
Шкаф оперативного постоянного тока (далее ШОТ) предназначен для питания напряжением постоянного тока цепей устройств релейной защиты и автоматики на электрических станциях, трансформаторных подстанциях и распределительных пунктах. Питание цепей постоянного тока осуществляется от выпрямительных (подзарядных) устройств и от встроенной аккумуляторной батареи. Питание самого шкафа оперативного тока выполнено от двух независимых источников (секций собственных нужд).
В шкафу оперативного постоянного тока может быть установлено дваг три или четыре подзарядных устройства типа УЗ 220В/10А, УЗ 220В/20А с блоком контроля и управления ВМ 220V-6A. PULSE, выпрямительная система CORDEX 220 — 1100 Вт с контроллером CORDEX схс.
Конструктивные особенности.
ШОТ конструктивно состоит из шкафов с габаритами: 2200x600x600 мм. Шкаф разделен герметичной горизонтальной перегородкой на два отсека: верхний приборный и нижний отсек аккумуляторных батарей. В верхнем отсеке установлены подзарядные устройства, контроллер, автоматические выключатели распределения, реле автоматики и контроля. На двери установлены приборы измерения тока, напряжения и элементы индикации. ШОТ с емкостью до 50 А/ч состоит из одного шкафа, до 100 А/ч — из двух соединенных вместе.
Функциональные особенности.
ШОТ обеспечивает питанием оперативные цепи управления, защиты, автоматики, привода коммутационных аппаратов, аварийное освещение и собственных нужд, на которые приходится до 80 % всей потребляемой мощности. Высокая степень надежности питания обеспечивается применением трех уровней защиты. В качестве защитных аппаратов первого уровня защиты используются плавкие предохранители. Выбор автоматических выключателей второго и третьего уровней защиты производится с учетом требований селективности. Селективность отключения основана на согласовании характеристик автоматических выключателей по уровням тока и на механизме временной выдержки. В обоснованных случаях используется так называемое высокоомное распределение.
Срок службы АБ обеспечивается выполнением следующих условий:
• заряд стабилизированным током;• стабилизация напряжения подзаряда (содержания) не хуже ±1 %;
• температурная коррекция напряжения подзаряда;
• ^-компенсация подзарядного напряжения;
• контроль за минимальным и максимальным напряжением на АБ;
• возможность организации ускоренного и выравнивающего заряда;
• контроль сопротивления изоляции;
• контроль за температурой АБ.
СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Расчет параметров
Новые типы электрооборудования имеют значительно меньшее потребление тока как в нормальных режимах, так и в импульсных, например при работе современных коммутационных аппаратов. Так, потребление тока вакуумными или масляными выключателями на 10 кВ с приводными двигателями не превышает 1-1,5 А при времени действия 4-20 с, и 9-12 А выключателями с электромагнитным приводом при времени действия 90-100 мс. Потребление тока приводами с двигателями выключателей 110 кВ составляет 3-4 А при времени действия 20-60 с и электромагнитами включения и выключения 1-4 А при времени действия 10-50 мс.
Антиконденсатный обогрев элегазовых выключателей, включенных постоянно, потребляют мощность 50-300 Вт в зависимости от типа и 400-800 Вт дополнительно в зимнее время. Потребителей оперативного постоянного тока условно можно разделить на следующие группы:
• постоянно включенные потребители сети оперативного тока: элементы индикации, микропроцессорные устройства релейной защиты, автоматики, обмотки реле и контакторов, некоторые светильники аварийного освещения, получающие питание от аккумуляторных батарей в нормальных условиях;• потребители, включаемые в работу при исчезновении напряжения в сети переменного тока: светильники аварийного освещения, цепи обогрева шкаоЪов и элегазовых выключате- лей, которые в обычных условиях питаются от сети переменного тока;
• потребители, включаемые кратковременно; приводы выключателей, разъединителей, отделителей, короткозамыкателей, обмотки автоматических выключателей и контакторов, блокировочные устройства и др. Комплектная трансформаторная подстанция 110/35/10 кВ на современной элементной базе в среднем имеет следующее потребление оперативной мощности (при напряжении 220 В):
• постоянно включенные потребители — 0,9 кВт;
• потребители, включаемые в работу при исчезновении напряжения в сети переменного тока (при аварии), — 5,8 кВт;
• потребители, включаемые кратковременно (при оперативных переключениях и авариях, из расчета одновременного срабатывания, в течение не более 20 с) — 14,1 кВт.
Аккумуляторные батареи в нормальном режиме работают в режиме постоянного подзаряда и обеспечивают только кратковременный импульсный (толчковый) ток, вызванный изменениями нагрузки, например, при включении или отключении электромагнитных приводов выключателей, который выходит за предельно допустимый ток подзарядного устройства.
В аварийном режиме аккумуляторная батарея полностью обеспечивает потребителей оперативного постоянного тока. Подзарядные устройства в нормальном режиме подзаряжают аккумуляторные батареи, компенсируя их саморазряд, и питают постоянно включенные электроприемники сети оперативного тока.
В послеаварийном режиме подзарядные устройства заряжают аккумуляторную батарею, восстанавливая ее емкость от предшествующего разряда, и питают постоянно включенные электроприемники сети оперативного тока.
Исходные данные для расчета.
1. Номинальное напряжение батареи, ином. — 220 В.
2. Предельная продолжительность аварийного режима принимается равной, Трез. — 120 мин.
3. Конечное напряжение разряда1,8 В на каждом элементе батареи.
4. Постоянно потребляемая мощность нагрузки в номинальном режиме, Рном. — 0,9 кВт.
5. Постоянно потребляемая мощность нагрузки при аварии, Рнаг. — 6,7 кВт.
6. Максимально возможно потребляемая мощность при аварии Равар. — 20,8 кВт.
7. Саморазряд АКБ при 20 °С: < 2 % в месяц от номинальной емкости, С.
8. Заряд аккумуляторной батареи на 90% номинальной емкости в течение не более Тз. — 8 ч.
9. Количество элементов в АКБ ШОТ, Нэп -108 шт.
Выбор емкости аккумуляторных батарей
При выборе емкости батареи воспользуемся разрядными таблицами, например для батареи серия FLB-HIGHLITE (AGM) 12 В, 26-135 Ач.
Определим удельную мощность Рэл. на один двух вольтовый гальванический элемент батареи по известному значению постоянно потребляемой мощности нагрузки при аварии, Рнаг. и количеству элементов в АКБ ШОТ Nэл.
Рэл = Рнаг./ Nэл., Рэл. = 6,7кВт /108 = 62,03 Вт
По времени продолжительности аварийного режима Трез. 120 мм и удельной мощности Рэл. 62,03 Вт по разрядной таблице определяем емкость аккумуляторной батареи, для чего в таблице для соответствующего столбца времени резервирования выбираем ближайшее значение (рекомендуется принимать большее) мощности разряда.
Соответствующая строка укажет требуемую емкость, в нашем случае это модель 12 FLB 400 емкостью 100 А/ч.
Времени резервирования 30 мин соответствует модель 12 FLB 150 емкостью 40 А/ч.
Разрядные характеристики:
Разряд постоянной мощностью, Вт (20 °С). Конечное напряжение разряда 1,75 в/элемент.
Выбор количества и типа подзарядных устройств
Полный ток подзарядных устройств (1п.у.) рассчитывается путем прибавления тока, забираемого нагрузкой (1ном.), и тока на зарядку батарей 16.
Ток заряда батарей: 16 = Об х 0,9 / Тз.
16 = 100хО,9/8=11,25А
Ток нагрузки: 1ном. = Рном. / ином.
1ном. = 0,9 квт. / 220 В = 4,09 А
Полный ток подзарядных устройств: 1п.у. = 1ном + 16
1п.у. = 11,25+4,09 = 15,34.
Исходя из расчета, выбираем два подзарядных устройства типа УЗ 220 В/10 А или одно типа УЗ 220В/20А. При расчетах не учитывалась толчковая мощность, расходуемая при оперативных и аварийных включениях ввиду небольшой погрешности, вносимой в результат.