Аккумуляторные установки

Содержание:

1. Назначение и устройство аккумуляторных установок. (стр. 3)
2. Технические характеристики аккумуляторных установок.   (стр. 4 - 5)
3. Эксплуатация аккумуляторных батарей для сетей оперативного тока. (стр. 6 - 7)
4. Электроснабжение сетей оперативного тока. (стр. 8 - 11)
5. Защита от перегрузок и коротких замыканий. (стр. 12 - 13)
6. Список используемой литературы. (стр.14)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопрос 1. Назначение и устройство аккумуляторных установок.

Аккумуляторы являются гальваническими  элементами, в которых электроды  изготовлены из таких материалов, что они восстанавливают свои первоначальные свойства при пропускании  тока (зарядке) в обратном направлении  по сравнению с током при разрядке.     Аккумуляторы характеризуются к. п. д., емкостью и э. д. с.  Коэффициентом полезного действия аккумулятора называют число, показывающее, какую часть энергии, затраченной на его зарядку, он отдает при разрядке.          Емкостью аккумулятора называют максимальное количество электричества, которое может пройти по цепи за все время разрядки полностью заряженного аккумулятора. За единицу емкости аккумулятора обычно принимают ампер-час: 1 А-ч=3600 Кл. Емкость аккумулятора выражается в кулонах.        Электродвижущей силой (ЭДС) аккумулятора Е называют разность его электродных потенциалов, измеренную при разомкнутой внешней цепи.  Изменение ЭДС аккумулятора от температуры весьма мало и при эксплуатации им можно пренебречь.

 

Рис. 1. Устройство аккумуляторной батареи 1 – решетка; 2 – сепаратор; 3,4 – электроды соответственно положительный  и отрицательный; 5 – полублок отрицательных  электродов; 6 – блок электродов с  сепараторами; 7 –корпус моноблока; 8 – полюсный вывод; 9 – общая крышка; 10 – пробка; 11 – мостик с борном; 12 – полублок положительных электродов.

 

Вопрос 2. Технические характеристики аккумуляторных установок.

Основным параметром, характеризующим  качество аккумулятора при заданных массогабаритных показателях, является его электрическая емкость, определяемая по числу ампер-часов электричества, получаемого при разряде аккумулятора определенным током до заданного  конечного напряжения.  Номинальная емкость аккумулятора (С10) определяется по времени его разряда током десятичасового режима разряда до конечного напряжения 1,8 В/эл при средней температуре электролита при разряде 20 °С. Если средняя температура электролита при разряде отличается от 20 °С, полученное значение фактической емкости (Сф) приводят к температуре 20 °С, используя формулу:                                                                    

 , где:

z - температурный коэффициент  емкости, равный 0,006 1/°С для режимов  разряда более часа и 0,01 1/°С - для режимов разряда, равных одному часу и менее; t - фактическое значение средней температуры электролита при разряде, °С.          При оценке емкости батареи среднюю температуру определяют по температуре контрольных элементов, выбираемых из расчета один контрольный элемент из шести, а конечное напряжение разряда батареи рассчитывают по числу n элементов в батарее - Uкон.эл × n.  Емкость аккумуляторов при более коротких режимах разряда меньше номинальной и при температуре электролита (20 ± 5) °С для аккумуляторов с разными типами электродов должна быть не менее указанной в табл.1 (с учетом обеспечения приемлемых пределов изменения напряжения на аппаратуре электросвязи).          Как правило, при вводе в эксплуатацию аккумуляторов с малым сроком хранения на первом цикле разряда батарея должна отдавать не менее 95 % емкости, указанной в табл. 1 для 10, 5, 3 и 1 - часового режимов разряда, а на 5 - 10-м цикле разряда (в зависимости от предписания изготовителя) - отдавать не менее 100 % емкости, указанной в табл. 1, для 10, 5, 3, 1, 0,5 и 0,25 - часового режимов разряда.        При выборе аккумуляторов следует обращать внимание на то, при каких условиях задается изготовителем значение номинальной емкости. Если значение емкости задается при более высокой температуре, то для сравнения данного типа аккумулятора с другими необходимо предварительно пересчитать емкость на температуру 20 °С.        Если значение емкости задается при более низком конечном напряжении разряда - необходимо пересчитать емкость по данным разряда аккумуляторов постоянным током, приводимую в эксплуатационной документации или проспектных данных производителя для данного режима разряда, но до конечного напряжения, указанного в табл. 1.     Кроме того, при оценке аккумулятора следует учитывать исходное значение плотности электролита, при которой задается емкость: если исходная плотность повышена - следует ожидать сокращенный срок службы аккумулятора.                

Режим заряда, час.	10	5	3	1	0.5	0.25
Конечное напряжение В/эл	1.8	1.8	1.8	1.75	1.75	1.70
Ёмкость аккумуляторов с  электродами большой поверхности  и с намазными электродами,  Ач, не менее.
Ёмкость аккумуляторов с  панцирными электродами, Ач, не менее.						_

Таблица 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопрос 3. Эксплуатация аккумуляторных батарей для сетей оперативного тока.

Независимым источником оперативного тока являются аккумуляторные батареи.         Преимущества источников питания постоянного оперативного тока:   Обеспечивается питание всех цепей подключенных устройств в любой момент времени с необходимым уровнем напряжения и тока независимо от состояния основной сети.         Простота и надежность схем релейной защиты.    Недостатки:             Высокая стоимость (экономически оправдано использование источников постоянного оперативного тока на подстанциях 110 кВ и выше с несколькими ВЛ);          Необходимость наличия отапливаемого и вентилируемого помещения;  Необходимость использования подзарядного устройства;   Сложность в эксплуатации.         Для повышения надежности сеть оперативного питания секционируется с тем, чтобы обесточивание одной или нескольких секций не приводило к отказам наиболее ответственных потребителей оперативного тока, к которым относятся устройства релейной защиты, автоматики и управления.

 

Рис. 1. Схема подключения  источника постоянного оперативного тока (аккумуляторной батареи) в распределительном  устройстве

 

Аккумуляторная батарея  работает на шинки постоянного тока, от которых отходят линии, питающие секции оперативного тока для каждой группы потребителей. ШУ – шинки  для питания устройства релейной защиты, автоматики и управления (обычно отдельная шинка для каждой секции шин), ШС - шинки сигнализации и ШВ – шинки питания электромагнитов  включения выключателей. Аккумуляторная батарея является также источником аварийного освещения подстанции.   Аккумуляторная батарея выполняется обычно из свинцово-кислотных аккумуляторов, обладающих достаточно высокими долговечностью, экономичностью и выдерживающих кратковременные перегрузки, например при питании электромагнитов включения мощных выключателей (ток электромагнита может достигать нескольких сотен ампер).   Помещение аккумуляторной батареи должно иметь обогрев и вентилцию для удаления паров серной кислоты. Для обеспечения долговечности батареи должен соблюдаться оптимальный режим ее подзаряда, заряда и разряда. С этой целью используются автоматические регулируемые выпрямительные установки (подза-рядные устройства).  Защита сети постоянного оперативного тока осуществляется с помощью предохранителей и автоматических выключателей с обеспечением селективности и чувствительности. Наиболее частым видом повреждений являются замыкания одного из полюсов на землю.      Оно не приводит к разрушениям, однако появление второго замыкания может привести к ложному срабатыванию устройства защиты или электромагнитов включения. Поэтому используется контроль изоляции, например установкой двух вольтметров. При отсутствии замыканий напряжение шин относительно земли одинаково, в противном случае показания вольтметров отличаются.

 

 

 

 

 

 

 

Вопрос 4. Электроснабжение сетей оперативного тока.

Постоянный оперативный  ток применяется на подстанциях 110-220 кВ со сборными шинами этих напряжений, на подстанциях 35-220 кВ без сборных  шин на этих напряжениях с масляными  выключателями с электромагнитным приводом, для которых возможность  включения от выпрямительных устройств  не подтверждена заводом-изготовителем. Переменный оперативный ток применяется на подстанциях 35/6(10) кВ с масляными выключателями 35 кВ, на подстанциях 35-220/6(10) и 110-220/35/6(10) кВ без выключателей на стороне высшего напряжения, когда выключатели 6(10)-35 кВ оснащены пружинными приводами.   Выпрямленный оперативный ток должен применяться: на подстанциях 35/6(10) кВ с масляными выключателями 35 кВ, на подстанциях 35-220/6(10) кВ и 110-220/35/6(10) кВ без выключателей на стороне высшего напряжения, когда выключатели оснащены электромагнитными приводами; на подстанциях 110 кВ с малым числом масляных выключателей на стороне 110 кВ.             Смешанная система постоянного и выпрямленного оперативного тока применяется для уменьшения емкости аккумуляторной батареи за счет применения силовых выпрямительных устройств для питания цепей электромагнитов включения масляных выключателей. Целесообразность применения этой системы должна быть подтверждена технико-экономическими расчетами.         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 коротких замыканий на стороне среднего или высшего напряжения.         В этом случае защита трансформаторов выполняется на переменном токе с использованием предварительно заряженных конденсаторов, а остальных элементов подстанции – на выпрямленном оперативном токе.

Система постоянного оперативного тока.     

В качестве источников постоянного  оперативного тока используются аккумуляторные батареи типа СК или СН.        Всех потребителей энергии, получающих питание от аккумуляторной батареи, можно разделить на три группы:       1) Постоянно включенная нагрузка – аппараты устройств управления, блокировки, сигнализации и релейной защиты, постоянно обтекаемые током, а также постоянно включенная часть аварийного освещения. Постоянная нагрузка на аккумуляторной батареи зависит от мощности постоянно включенных ламп сигнализации и аварийного освещения, а также от типов реле. Так как постоянные нагрузки невелики и не влияют на выбор батареи, в расчетах можно ориентировочно принимать для крупных подстанций 110-500 кВ значение постоянно включенной нагрузки 25 А.      2) Временная нагрузка – появляющаяся при исчезновении переменного тока во время аварийного режима – токи нагрузки аварийного освещения и электродвигателей постоянного тока. Длительность этой нагрузки определяется длительностью аварии (расчетная длительность 0,5 часа).   3) Кратковременная нагрузка (длительностью не более 5 с) создается токами включения и отключения приводов выключателей и автоматов, пусковыми токами электродвигателей и токами нагрузки аппаратов управления, блокировки, сигнализации и релейной защиты, кратковременно обтекаемых током.

Система переменного оперативного тока

При переменном оперативном  токе наиболее простым способом питания  электромагнитов отключения выключателей является непосредственное включение  их во вторичные цепи трансформаторов  тока (схемы с реле прямого действия или с дешунтированием электромагнитов  отключения при срабатывании защиты). При этом предельные значения токов  и напряжений в токовых цепях  защиты не должны превышать допустимых значений, а токовые электромагниты отключения (реле типов РТМ, РТВ или  ТЭО) должны обеспечивать необходимую  чувствительность защиты в соответствии с требованиями ПУЭ. Если эти реле не обеспечивают необходимой чувствительности защиты, питание цепей отключения производится от предварительно заряженных конденсаторов.    На подстанциях с переменным оперативным током питание цепей авто-матики, управления и сигнализации производится от шин собственных нужд через стабилизаторы напряжения.        Источниками переменного оперативного тока являются трансформаторы собственных нужд и измерительные трансформаторы тока и напряжения, осуществляющие питание вторичных устройств непосредственно или через промежуточные звенья – блоки питания, конденсаторные устройства. Переменный оперативный ток распределяется централизованно и, следовательно, при его использовании не требуется сложной и дорогой распределительной сети. Однако зависимость питания вторичного оборудования от наличия напряжения в основной сети, недостаточная мощность самих источников (измерительные трансформаторы тока и напряжения) ограничивает область применения оперативного переменного тока.          Трансформаторы тока служат надежными источниками для питания за-щит от коротких замыканий; трансформаторы напряжения и трансформаторы собственных нужд могут служить источниками для защит от повреждений и ненормальных режимов, не сопровождающихся глубокими понижениями напряжения, когда не требуется высокой стабильности напряжения и допустимы перерывы в питании.       Стабилизаторы напряжения предназначены для:     1) поддержания необходимого напряжения оперативных цепей при работе АЧР, когда возможно одновременное снижение частоты и напряжения;            2) разделения оперативных цепей и остальных цепей собственных нужд подстанции (освещение, вентиляция, сварка и т.д.), что существенно повышает надежность оперативных цепей.

Система выпрямленного оперативного тока.

Для выпрямления переменного тока используются:     Блоки питания стабилизированные типа БПНС-2 совместно с токовыми типа БПТ-1002 – для питания цепей защиты, автоматики, управления.   Блоки питания нестабилизированные типа БПН-1002 – для питания цепей сигнализации и блокировки, что уменьшает разветвленность цепей оперативного тока и обеспечивает возможность выдачи всей мощности стабилизированных блоков для срабатывания защиты и отключения выключателей.            Блоки БПН-1002 вместо БПНС-2 – для питания цепей защиты, автоматики, управления, когда возможность их использования подтверждена расчетом и не требуется стабилизация оперативного напряжения (например, при отсутствии АЧР).           Силовые выпрямительные устройства ТЧ на УКП и УКПК с индуктивным накопителем – для питания включающих электромагнитов приводов масляных выключателей. Индуктивный накопитель обеспечивает включение выключателя на короткое замыкание при зависимом питании цепей включения.            Блоки питания нестабилизированные БПЗ-401 применяются для заряда конденсаторов, которые используются для отключения отделителей, включения короткозамыкателей, отключения выключателей 10(6) кВ защитой минимального напряжения, а также отключения выключателей 35-110 кВ при недостаточной мощности блока питания.