Современное оборудование для систем постоянного оперативного тока станций

На электростанции применяются многочисленные всп омогательные электрические устройства и механизмы, служащие для управ ления, регул и рования режи ма работы, сигнализации, релейной защиты и автоматики. Все эти оперативн ые устройства и механизмы питаются энергией от специальных источников, которые называются источниками оперативного тока. Соотве т ствующие электрические цепи, питаю щие названные устройства и механи з мы, называют оперативными цепями, а схемы питания – схемами о перати в ного тока. Операти вные цепи и их источники должны быть надёжны, так как нарушение их работы может приводить к отказам и серьёзным авариям в электроустановках. Разл ичают независимые и зависимые источники опер а тивного тока. Работа первых не зависит, а работа вто рых зависит от режима работы и состояния первичных цепей электроустано вки. Независимыми и с точни ками оперативного тока являются аккумуляторные батареи, дизель-генера торы и турбореактивные агрегаты. Зависимые источники – трансфо р маторы собственных нужд, измери тельные трансформаторы тока и напряж е ния. Оперативные цепи работают на постоянном, переменном и ли выпря м ленном токе. На р ассматриваемой ЭС применяется постоянный оперативный ток, получаемый от аккумуляторных батарей. Постоянный ток применяется вследствие того, что электромагнитные системы на постоянном токе более просты и надежны. Использование аккумуляторных батарей определяется стремлением иметь независимый источник при любых авариях и отказах в первичных цепях. Заря д аккумулятора производится от источника постоя н ного тока, ЭДС которого больше чем Э ДС аккумулятора. На электростанции аккумуляторные батареи (АКБ) работаю т в режиме постоянного подзаряда. В схеме АКБ предусмотрено зарядно-подз арядное устройство . Зарядно-п одзарядные устройства УЗП выпускаются на токи 63, 100, 200 и 320 А (УЗП-63, УЗП-100, УЗП-200, УЗ П-320) и имеют исполнения УХЛ4 и О4. Устройства УЗП предназначены для заряда стационар ных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей различными методами, ка к в автомат и ческом режиме , так и в ручном при участии оператора подзаряда аккумул я торных батарей с возможностью пара ллельной работы на постоянную нагрузку, подключённую к щиту постоянног о тока (ЩПТ). Устройства УЗП могут обеспечить (в случае отключения от ЩПТ а ккумуляторной батареи) электропитание любых потребителей постоянного тока электростанции или подстанции, в том числе и чувствительных к форме входного напряжения. Таблица 1 – Технические хара ктеристики Номинальный выходной ток 63 А для У ЗП-63 100 А для УЗП-100 200 А для УЗП-200 320 А для УЗП-320 Точность стабилизации выходно го напряжения ± 1% Точность стабилизации выходно го тока ± 2% Коэффициент пульсации выходно го напряжения 1,5% Количество ступеней заряда 2 Диапазон регулирования выходн ого тока при работе в режиме ст а билизации выходного тока с ограничением выходного напряжен ия 0-63 А для УЗП-63 0-100 А для УЗП-100 0-200 А для УЗП-200 0-320 А для УЗП-320 Максимальное расстояние датчи ка температуры от УЗП 1200 м Номинальное входное напряжени е 220/380 В для УЗП-63 и УЗП-100 380 В для УЗП-200 и УЗП-320 Диапазон регулирования выходн ого напряжения при работе в реж и ме стабилизации выходного напряжения с ограничением выходн ого тока 10-100% U вых max. Величина U вых max определяется вторичным напряжением раздел и тельного трансфо рмато ра, но не более 370 В. Серийн о устройства УЗП в ы пускаю тся на номинальные напряжения 110 и 220В. Устройство УЗП обеспечивает следующие функции: - контроль цепи аккумуляторной батареи, - изменение напряжения подзаряда в зависимости от температуры в помеще нии аккумуляторной батареи, - заряд методами IU , U , IUI, - включение вентиляции помещения аккумуляторной батареи в реж и ме заряда и автоматический выво д из работы при отсутствии вентиляции, - защита от различных видов неисправностей, в том числе и коротких замыка ний в нагрузке, как металлических, так и через переходное сопроти в ление, - подзаряд дополнительных элементов аккумуляторной батареи (по о т дельному заказу), - АВР, - контроль наличия сетевого напряжения и правильности чередования фаз, - индикация выходного напряжения, тока, температуры в помещении аккумул яторной батареи, напряжения дополнительных элементов, уставок в режиме заряда и подзаряда, расшифровка причины неисправности, - изменение всех уставок при работе в любом режиме. Устройство УЗП имеет однострочный дисплей для отображения и н формации и энкодер – электромехан ическое устройство управления. По о т дельному заказу в УЗП можно установить набор дополнительных узлов: ко н троль изоляции, преобразователи напряжения и тока для АСУ, автоматич е ские выключатели фидеров нагрузки , мигающий свет и ряд других. Устро й ство УЗП рекомендовано всеми основными производителями акк умулято р ных батарей для р аботы с их продукцией. Конструктивно, устройство УЗП выполнено в виде шкафа односторо н него обслуживания. Устройства У ЗП-63, УЗП-100, УЗП-200 имеют габари т ные размеры – 535х585х1410 мм и массу до 300 кг . Устройство УЗП-320 имеет га баритные размеры – 835 х 615 х 2010 мм и массу до 330 кг . В испо л нении на 63 А и 100 А внутри шкафа распол ожен разделительный трансфо р матор, в остальных исполнениях разделительный трансформато р устанавл и вается рядом с о шкафом. Возможно изготовление устройства УЗП-200 со встроенным разделит ельным трансформатором в шкафе с габаритами 835 х 615 х 2010 мм и массой 500кг. Степе нь защиты - I P 21. Органы управления и индикации расположены на передней двер и шкафа. Аккумуляторные батареи на электрических станциях подключаются к щитам постоянного тока ЩПТ, которые в свою очередь предназначены для приема и распределения электроэнергии постоянного тока электроприемн и кам (потребителям) различных от раслей промышленности 1 категории и ос о бой группы 1 категории по ”Правилам устройства электроуст ановок” (ПУЭ). Щиты постоянного тока бывают на разном напряжени и, например: ЩПТ-24 В, ЩПТ-48 В, ЩПТ-60 В, ЩПТ-110 В, ЩПТ-220 В ЩПТ-220 В ЩПТ используются: - в системах электроснабжения собственных нужд нормальной экспл у атации (СНЭ) атомных электроста нций (АЭС) и системах аварийного эле к троснабжения (САЭ) АЭС сетей постоянного тока, - на электростанциях, в электроустановках энергосистем промышле н ных, нефте и газодобывающих пре дприятий для ввода и распределения эле к троэнергии постоянного тока потребителям собственных ну жд, - на нефтеперерабатывающих заводах, - на нефтебуровых платформах, - в судостроении, - в электроустановках энергосистем промышленных предприятий, транспор та и сельского хозяйства. Пример условного обозначения ЩПТ двухсекционного, на ток сборных шин 400 А , номинального напряжения силовых цепей 110 В, климатического исполнения У 3. Щит 2ЩПТ-ЭП-400/110-У3 Таблица 2 – Состав ЩПТ Наименование Кол. 1 Шкаф ввода ( ШВ) до 2 шт. 2 Шкаф ввода с секционированием (ШВС) до 2 шт. 3 Шкаф отходящих линий (ШОЛ) до 10 шт. 4 Шкаф отходящих линий и диодной защ иты (ШОЛД) 1 шт. 5 Комплект ЗИП одиночный, согласно ведомости 1 шт. 6 Грузоподъемная тележка 1 шт. Основные параметры и характеристики: а) Показатели надежности ЩПТ в условиях эксплуатации, установле н ных настоящими ТУ, соответствуе т требованиям ГОСТ 26291-84, ГОСТ 27.003-90, ГОСТ 4.148-85. б) Среднее время наработки на отказ для ЩПТ - не менее 100 000 ч. в) Ресурс ЩПТ составляет не менее 40 лет, при условии выполнении требований руководства по эксплуатации, проведения технического обсл у живания. г) Среднее время восстановления работоспособного состояния ЩПТ с испол ьзованием запасных частей – не более двух часов. д) По условиям эксплуатации в части воздействия механических фа к торов внешней среды ЩПТ удовлет воряют требованиям группе механич е ского исполнения М39 по ГОСТ 17516.1-90 ( I и II категории группы сейсм о стойкости). е) Шкафы ЩПТ, используемые на АЭС, в сейсмостойком исполнении устойчивы к сейсмическим воздействиям интенсивностью до: - проектного землетрясения (ПЗ) 7 баллов включительно, при устано в ке на отметке 30 м по ГОСТ 17516.1-90 - для класса “3 H ”, по НП-031-01, - максимального расчетного землетрясения (МРЗ) 9 баллов включ и тельно при установке на отметке 30 м по ГОСТ 17516.1 – для класса “2О”, “3О”, “3НО” по НП-031-01. ж) Номинальные значения климатических факторов – по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543.1-89, к лиматические исполнения – У (О), категория разм е щения – 3 (4). При этом: - наибольшая высота над уровнем моря - 2000 м, - окружающая среда - не взрывоопасная, не пожароопасная, - содержание коррозионно - активных агентов в окружающей среде должно со ответствовать атмосфере типа II и III по ГОСТ 15150-69. з) Температура окружающего воздуха: - от минус 5 до плюс 40 ° С – для У3*, - от плюс 1 до плюс 50 ° С – для О4. и) Относительная влажность воздуха: - не более 98 % при максимальной температуре воздуха 35 ° С. к) Исполнение шкафов ЩПТ обеспечивает степени защиты IP 31, IP 40, IP 41, IP 42, IP 54 по ГОСТ 14254-96. Степень защиты оболочки указана без учета дна шкафов ЩПТ. Таблица 3 – Основные параметры ЩПТ Наименование параметра Значение пар аметра Номинальный ток сборных шин, А 250 400 630 1000 1600 2000 2500 Номинальное напряжение сборных шин, В 24, 48, 60, 110, 220 Номинальный ток вспомогательных шин, А По согласованию с зака зчиком Род тока и величина напряжения опер а тивных цепей, В Постоянный 24, 48, 60, 110, 220 Род тока постоянный Ток электродинамической стойкости сбо р ных шин, кА 15 21 25 41 60 85 104 Ток термической стойкости сборных шин в течение 1 с, кА 6 8 10 18 25 35 40 Климатическое исполнение У3*, О4 Режим работы Непрерывный Таблица 4 – Классификация и исполнение ЩПТ Признаки классификации Исполнение По взаимному расположению секций Щ ПТ Однорядное По наличию изоляции на шинах шинных мостов С неизолированным и шинами По выполнению вводов отходящих линий Кабельный снизу (Кабель ный сверху по сп е циальному зака зу) По выполнению ввода аварийного ист очника питания Кабельный снизу (Кабельный сверху по сп е циальному заказу) По способу установки автоматическ их в ы ключателей вводных и секци онного Стационарное исполнение Выкатное испо л нение По способу установки автоматических в ы ключателей отходящих линий Стационарное исполнение Втычное испо л нение Выкатное ис полнение По степени защиты оболочки: IP31, IP40, IP41, IP42, IP54 По способу обслуживания двухстор оннее одностороннее (по специал ь ному заказу) Примечание - Степень защиты оболочки указана без учета дна шкаф ов ЩПТ. В системах питания постоянного тока крупных энергообъектов испол ь зуются тиристорные устройс тва стабилизации напряжения постоянного тока УТСП, имеющих в своем сост аве аккумуляторные батареи, в качестве стаб и лизатора напряжения постоянного тока повышающего типа. Устройство тиристорное стабилизации напряжения постоянного тока собс твенных нужд электрических станций УТСП-200, 400, 600, 800, 1000 или 1200 — 230, УХЛ4 или О4 (ИЖТП .656452.108). Состоит из параллельно с о единенных тиристорных преобразователей постоянного тока с накопител ь ными конденса торами и дросселями с тиристорно-диодной коммутацией и входного и выход ного фильтров с регулированием и стабилизацией выхо д ного напряжения. Технические характеристики Питание устройства УТСП осуществляется от аккумуляторной батареи или от аккумуляторной батареи в б уфере с зарядно-подзарядными устро й ствами типа УЗП. Таблица 5 – Технические характеристики Номинальное выходное напряжение 230 В Точность стабилизации выходно го напряжения ± 2% Пульсация номинального выходного напряжения ± 3% Номинальный выходной ток длите льностью до 0,5 часа от 200 А для УТСП- 200 до 1200 А для УТСП-1200 Диапазон изменения входного напряжен ия при номинальном выходном токе 175-235 В. Максимальный выходной то к длительностью до 5 с от 400 А для УТСП- 200 до 2400 А для УТСП-1200 Диапазон изменения входного напряжения при максим альном выходном токе 160-235 В Допустимый ток короткого замыкани я на выходе длительн о стью до 0,5 с от 3 кА для УТСП- 200 до 15 кА для УТСП-1200 Коммутация автоматически отключается при превышении на 20% в ы ходным током максимального значен ия. Конструкция Шкафы двухстороннего обслуживания. Количество шкафов: - от 1 для УТСП- 200, - до 6 для УТСП-1200. Габаритные размеры шкафа - 600 х 800 х 2200 мм, масса - до 300 кг. Ст епень защиты - IP21. Измерительные приборы входного напряжения, в ы ходных напряжения и тока, сигнальн ые лампы включения и неисправности, тумблер включения расположены на пе редней двери шкафа. Естественное воздушное охлаждение. Для бесперебойного питания оперативным током устр ойств релейной защиты и автоматики (РЗА) используется устройство УБП-01. Питание УБП: - два независимых ввода трехфазной сети переменного тока номинал ь ным напряжением 380В, номинальной частотой 50 Гц, - ввод аккумуляторной батареи номинальным напряжением 220 В. Технические характеристики: - выходное стабилизированное постоянное напряжение 48ч260 В с р е гулируемой уставкой, с шагом 1В, - максимальный выходной ток 160 А, - диапазон регулирования выходного тока в режиме стабилизации тока от 1А до160 А, с шагом 0,2А, - максимальное отклонение выходного параметра от уставки при изм е нении сопротивления нагрузки и входного напряжения в допустимых пред е лах, не более 1%, - пульсации тока и напряжения при работе на активную нагрузку не более 0,5%, - коэффициент полезного действия не менее 95%, - номинальная амплитуда выходного напряжения шины « ШМС » ра вна номинальному выходному напряжение цепей постоянного тока, частота пр е рывания – от 0,5 до 2 Гц, - максимальная амплитуда выходного тока шины « ШМС » не боле е 2 А, - распределительная способность шкафа 6 выходов шин « ШМС » и п о стоянного тока, разделенных на 2 секции. Габаритные размеры УБП, не более 800x1300x315 мм. Масса не более 160 кг. Степень защиты оболочки IP51. В системах постоянного оперативного тока применяются шкафы ра с пределения постоянного тока ШП Т. Шкафы распределения постоянног о тока ШПТ-0 УХЛ4 (ЕИЛА. 656451.417); ШПТ-1 УХЛ4 (ЕИЛА.656451.415); ШПТ-2 УХЛ4 (ЕИЛА. 656451.414); ШПТ-3 УХЛ4 (ЕИЛА .656451.416). Шкафы ШПТ пр едназначены для распределения постоянного тока со б ственных нужд электростанций, подс танций и тяговых подстанций с испол ь зованием выдвижных автоматических выключателей. Шкаф ШПТ-0 пр едн а значен для подключен ия аккумуляторной батареи к силовым шинам щита постоянного тока. В шкафу расположены вводный выключатель, автоматика щита, силовые шины и шины у правления. Шкаф ШПТ-1 предназначен для секционирования, подключения устр ойств УЗП и УТСП, линий питания к силовым шинам щита. В шкафу расположены д о 4 выключателей, силовые шины и шины управления. Шкаф ШПТ-2 предназначен д ля подключения до 6 линий питания на номинальный ток до 630 А к силовым шинам щита. В шкафу расположены до 6 выключателей, силовые шины и шины управлени я. Шкаф ШПТ-3 предназначен для подключения 12 линий питания на ном и нальный ток до 63 А к шинам управл ения щита. В шкафу расположены 12 переключателей, 72 предохранителя, силовы е шины и шины управления. Технические характеристики: - количество силовых шин -2, - номинальный ток силовых шин - 1000 А, - количество шин управления - 2 системы по 3 шины, - номинальный ток шин управления - 250 А, - номинальное напряжение - 230 В, - автоматические выключатели - А3793С и ВА50-41, селективные, в ы движного исполнения, - предохранители – ППН-33, - внешняя сигнализация - понижение или повышение напряжения, ср а батывание защиты выключателя, и золяция, неисправность УТСП и УЗП, - световая сигнализация - положение выключателя с мигающим светом, напря жение на линиях питания до 63 А, изоляция, - контрольные приборы - ток заряда и разряда аккумуляторной батареи, ток п одзаряда аккумуляторной батареи, напряжение аккумуляторной бат а реи, сопротивление изоляции, то к ввода, - передача в систему АСУТП - напряжение аккумуляторной батареи, напряжен ие линий питания, ток аккумуляторной батареи, ток ввода, - мигающий свет, - место для установки системы автоматического поис ка повреждения изоляции «Сапфир» или «Bender». В щите постоянного тока может быть установлена мик ропроцессорная система автоматики щита постоянного тока , выполняющая следующие функции: 1. Измерение, контроль и индикация напряжения аккумуляторной б а тареи и на секциях щита постоянног о тока с действием на сигнал при выходе измеряемой величины за пределы у ставки. 2. Измерение, контроль и индикация сопротивления изоляции и напр я жения полюсов аккумуляторной б атареи и шин секций щита постоянного т о ка относительно «земли». 3. Контроль работы, цифровое управление и индикация основных п а раметров и состояния зарядно-подза рядных устройств. 4. Контроль работы и индикация основных параметров и состояния устройств а стабилизации напряжения аккумуляторной батареи (при его уст а новке на щите постоянного тока). 5. Контроль и визуальная сигнализация состояния коммутационной оборудо вания щита постоянного тока. 6. Измерение и индикация тока в цепи аккумуляторной батареи (диап а зон измерения от миллиампер до десятков килоампер). 7. Измерение и индикация тока в цепи зарядно-подзарядных устройств и стаб илизатора напряжения. 8. Измерение и индикация тока в отдельных отходящих фидерах. 9. Измерение и индикация температуры в помещении аккумуляторной батареи . 10. Устройство автоматизированного поиска места замыканий на зе м лю в сети постоянного тока (по сп ециальному заказу устанавливается сист е ма непрерывного контроля изоляции фирмы « Bender »). 11. Часы реального времени с внешней синхронизацией. 12. При аварийном срабатывании коммутационной аппаратуры или в ы ходе значений измеряемого парамет ра за пределы уставок осуществляется запись в энергонезависимую памят ь состояния коммутационной аппаратуры и 10 аналоговых сигналов (напряжен ие, сопротивление изоляции, ток). 13. Цифровое осциллографирование. 14. Передача информации в АСУ ТП по RS 485 (протокол IEC 60870-5-103) или при использовании п латы сопряжения по сети Ethernet . Завод Конвертор выпускает современные устройства, применяемые в систе мах постоянного оперативного тока. Благодаря им осуществляется ко н троль за оперативными цепям и. К числу таких устройств можно отнести: преобразователь измерительный напряжения ПИ-Н, преобразователь измер и тельный постоянного тока ПИ-УКТП, устройство контроля изо ляции УКИ, устройство контроля напряжения УКН, устройство контроля сос тояния а к кумуляторной ба тареи УКСБ. Преобразователь измерительный постоянного тока П И-Н предназначен для линейного преобразования входного напряжения пос тоянного тока в унифицированный электрический сигнал постоянного тока или напряжения и может применяться для контроля токов на щите постоянно го тока в системах АСУТП электроэнергетики. Таблица 6 – Технические характеристики Диапазон измерений преобразуемых входных сигналов Диапазон изменения выходных сигналов в диапазоне измерения входного сигнала Диапазон изменения сопротивления нагрузки 0 – 300 В 0 – 5 мА 0 – 2 кОм 0 – 300 В 4 – 20 мА 0 – 0,3 кОм Питание ПИ-Н осуществляется от сети переменного тока с номинал ь ным напряжением 220В и частотой 50 Г ц. Предел допускаемой приведенной погрешности равен ±2,5 % от но р мирующего значения выходного сигн ала. Выполнен в пластмассовом корпусе, имеющем габариты 135х90х65 мм. Крепится на din- рейку. Преобразователь измерительный посто янного тока ПИ-УКТП предн а значен для контроля тока подзар яда аккумуляторной батареи и линейного преобразования тока входного с игнала в унифицированный электрический сигнал постоянного тока или на пряжения и может применяться для контроля токов на щите постоянного ток а в системах АСУТП электроэнергетики. В качестве входного сигнала в ПИ-У КТП используется сигнал снимаемый с измерительного шунта, установленн ого в основной цепи аккумуляторной б а тареи. Таблица 7 – Технические хара ктеристики Диапазон измерений преобразуемых входных сигналов Диапазон изменения выходных сигналов в диапазоне измерения входного сигнала Диапазон изменения сопротивления нагрузки 0 – 5 А 0 – 5 мА 0 – 2 кОм 0 – 7,5 А 4 – 20 мА 0 – 0,3кОм Питание ПИ-УКТП осуществляется от сети переменного тока с ном и нальным напряжением 220В и частотой 50 Гц. Предел допускаемой приведенной погрешности равен ±2,5 % от но р мирующего значения выходного сигн ала. Выполнен в пластмассовом корпусе, имеющем габариты 135х90х65 мм. Крепится на din- рейку. Комплектуется щитовым прибором. Устройство контроля изоляции (ТГДА.656215.149) осуществляе т ко н троль изоляции на ши нах постоянного тока в автоматическом режиме. Технические характеристики: - электронная схема УКИ измеряет напряжение разбаланса моста, обр а зованного сопротивлениями изо ляции положительной и отрицательной шин относительно “Земли” и делите лем напряжения в УКИ. Отклонение стрелки прибора подключенного к УКИ про порционально напряжению разбаланса моста, - при уменьшении сопротивления изоляции до 100 кОм в УКИ начин а ет мигать светодиод, - при снижении изоляции до 20 кОм светодиод в УКИ начинает пост о янно гореть и одновременно формиру ется релейный сигнал об уменьшении изоляции. Конструктивно УКН выполнено в виде пластмассовой коробки с габ а ритами 105х67х90 мм, устанавливаемой на din-рейку. Устройство контроля напряжения УКН (ТГДА.686461.059) является электронным реле с двумя группами контактов, контролирующим превыш е ние или понижение напряжения на ег о входе. Технические характеристики: - уставки срабатывания электронного реле выставляются шагом в 5 В, - контроль осуществляется за превышением напряжения в диапазоне 240 В до 255 В и за понижением напряжения от 210 В до 195 В. Одновреме н но со срабатыванием устройства кон троля напряжения гаснет светодиод, расположенный внутри устройства. Конструктивно УКН выполнено в виде пластмассовой коробки с габ а ритами 105х67х90 мм, устанавливаемой на din-рейку . Устройство контроля за состоянием аккумуляторной батареи УКСБ предназ начено для контроля за следующими параметрами аккумуляторной батареи: 1. Понижением напряжения на аккумуляторной батарее ниже опред е ленного значения. Сигнализация осу ществляется в виде замыкания свобо д ных контактов и светодиодной индикации. 2. Повышением напряжения на аккумуляторной батарее выше опред е ленного значения. Сигнализация осу ществляется в виде замыкания свобо д ных контактов и светодиодной индикации. 3. Измерение тока подзаряда аккумуляторной батареи с индикацией его знач ения на щитовом приборе. В УКСБ имеется специальный выход для подключени я стандартного измерительного преобразователя постоянного т о ка для передачи значения тока п одзаряда в АСУ. 4. Определение режимов работы аккумуляторной батареи: подзаряд и разряд. Сигнализация осуществляется в виде замыкания свободных конта к тов и светодиодной индикации. В качестве входных сигналов в УКСБ используется напряжение на а к кумуляторной батареи и сигнал, снимаемый с измерительного шунта, уст а новленного в основной цепи аккумуляторной батареи. Технические характеристики: - диапазон изменения напряжения на аккумуляторной батареи: от 170 В до 370 В, - точность измерения тока подзаряда ±2,5 %. Выполнен в пластмассовом корпусе, имеющем габариты 135х90х65 мм. Крепится на din- рейку. Комплектуется щитовым прибором.