Главная Статьи Система оперативного питания распределительных устройств 6, 10кВ подстанций, РП, ТРП, ТП с вакуумными выключателями серии ВВ/TEL. Особенности выбора и подключения блоков управления ВВ/TEL в различных системах оперативного питания.

Система оперативного питания распределительных устройств 6, 10кВ подстанций, РП, ТРП, ТП с вакуумными выключателями серии ВВ/TEL. Особенности выбора и подключения блоков управления ВВ/TEL в различных системах оперативного питания.

Добавлено: 28.08.12 | Авторство: М.В. Ивашков | Просмотров: 21128

I. Общие сведения

В основу устройства вакуумных выключателей серии ВВ/TEL заложен принцип использования пофазных электромагнитных приводов с «магнитной защелкой». Это означает, что во включенном состоянии выключателя контакты главной цепи удерживаются в замкнутом состоянии за счет созданного магнитного поля во время процесса включения выключателя. Естественно, для создания магнитного поля необходим источник энергии.

Такими источниками энергии являются:

  1. Цепи оперативного питания распределительных устройств (РУ, КРУ, КРУН) 6, 10кВ системных, районных, городских, сельских подстанций.
  2. Цепи оперативного питания распределительных устройств, пунктов, трансформаторных подстанций (РУ, РП, ТРП, ТП) 6, 10 кВ промышленных и сельскохозяйственных предприятий, городских и районных электрических сетей.
  3. Блоки автономного включения (изделие ООО «Предприятие «Таврида Электрик Украина») или переносная аккумуляторная батарея 12-24 В, с помощью которых производится первое включение выключателя ВВ/TEL ячейки ввода, подача напряжения 6, 10 кВ на сборные шины и последующее образование цепей оперативного питания.

Иными словами, для нормального функционирования выключателей серии ВВ/TEL необходимо наличие оперативного питания. По типу источника оперативного питания все РУ, КРУ, КРУН, РП, ТРП, ТП 6, 10 кВ разделены на две основные группы:

  1. Распределительные устройства с постоянным (выпрямленным) оперативным напряжением 24, 48, 110, 220 В. Это, как правило, РУ 6, 10 кВ системных подстанций 330, 220, 110 кВ, районных и крупных городских подстанций 110, 35 кВ (мощность силовых трансформаторов подстанции 10 МВА и выше), РУ, РП 6, 10 кВ крупных промышленных предприятий.

    Источниками постоянного оперативного напряжения являются аккумуляторные батареи с зарядным выпрямительным устройством.Оперативное выпрямленное напряжение 110, 220 В применяется на небольших районных, городских подстанциях 110, 35 кВ, РП, РУ 6,10 кВ предприятий, реже в РУ, РП 6,10 кВ городских электрических сетей и сельских подстанций 35 кВ.

    Основными источниками выпрямленного оперативного напряжения являются схемные связки блоков питания:

    а) блоки питания по напряжению БПН-1002 и току БПТ-1002;
    б) блоки питания, стабилизированные по напряжению БПНС и току БПТ-1002;
    в) устройства питания, стабилизированные по напряжению УПНС и току БПТ-1002.

    Как правило, блоки и устройства питания по напряжению подключаются к трансформаторам собственных нужд подстанций, РП, РУ 6 10 кВ, которые в свою очередь подключены по схеме до выключателя ввода распределительного устройства. Блоки питания по току подключаются к вторичным обмоткам трансформаторов тока вводных ячеек РУ 6, 10 кВ, трансформаторов тока, установленных на сборных шинах 6, 10 кВ, трансформаторов тока на стороне 35, 110 кВ. Схемная связка блоков, устройств питания по напряжению и току необходима для обеспечения гарантированного питания схем релейной защиты и автоматики, цепей вторичной коммутации ВВ/TEL, при аварийных режимах (близкие короткие замыкания, провалы напряжения). Особенности подключения блоков управления ВВ/TEL к оперативным цепям на постоянном и выпрямленном напряжении рассмотрены ниже.

  2. Распределительные устройства с переменным оперативным напряжением 100, 220 В. Это, как правило, типовые городские и сельские подстанции 35 кВ, реже 110 кВ (мощностью силовых трансформаторов 1,6, 2,5, 4,0, 6,3, 10,0 МВА), РУ, РП, ТРП, ТП 6, 10 кВ малых и средних предприятий, городских электрических сетей.

    Источниками переменного оперативного напряжения являются:

  3. а) трансформаторы собственных нужд ТСН 6, 10/0,4 кВ мощностью 16, 25, 40 кВА;
    б) силовые трансформаторы 6, 10/0,4 кВ ТРП, ТП мощностью 250-2500 кВА;
    в) измерительные трансформаторы напряжения НТМИ, НОМ, НАМИТ, НАМИ 6-10 кВ;
    г) трансформаторы собственных нужд малой мощности типа 0ЛС,0ЛМ-063 (1,25) кВА 6, 10кВ/100, 220В.

По схеме подключения источники оперативного переменного напряжения подразделяются на две группы:

  1. Источник подключен до выключателя ввода распределительного устройства 6, 10 кВ подстанции, РУ, РП, ТРП предприятий, городских электрических сетей.

    Это типовая схема, обеспечивающая образование оперативного напряжения при включении силового трансформатора подстанции или появления напряжения 6, 10 кВ на вводной ячейке РУ, РП, ТРП. Образованное оперативное питание позволяет нормально оперировать выключателями вводных ячеек и ячеек отходящих линий с ВВ/TEL.

  2. Источник подключен со сборных шин 6, 10 кВ распределительного устройства.

    Встречается реже. Как правило, это распределительные устройства предприятий, городских электрических сетей постройки и ввода в эксплуатацию в 70-80-х годах прошлого века. Данная схема предусматривала "ручное" включение выключателя ввода на ненагруженную секцию сборных шин, подключение к ним источника и образование оперативного напряжения в распределительном устройстве. Для включения ВВ/TEL вводной ячейки необходим автономный источник. Например, блок автономного включения (изделие производства ООО «Предприятие «Таврида Электрик Украина») или переносная аккумуляторная батарея 12-24 В. Особенности подключения блоков управления ВВ/TEL к оперативному переменному напряжению рассмотрены ниже. Все рассмотренное выше относится к подстанциям, РУ, РП, ТРП имеющим оперативное питание.

    На практике нередко встречаются распределительные устройства 6, 10 кВ не имеющие оперативного питания. Это городские РП, ТРП, распределительные устройства 6, 10 кВ предприятий, небольшие сельские подстанции 35 кВ, которые построены и введены в эксплуатацию в 50-70-х годах прошлого века. Ячейки этих распределительных устройств оборудованы выключателями нагрузки, масляными выключателями с ручным, ручным грузовым или пружинным приводом и защитами прямого действия типа РТВ, РТМ, РНВ. При возникновении вопроса о модернизации их с применением вакуумных выключателей ВВ/TEL, естественно возникает вопрос о выборе источника и формировании оперативных цепей, а также выбора аппаратуры релейной защиты, так как ВВ/TEL с реле прямого действия не работает. Также, этот вопрос актуален и при проектировании новых распределительных устройств 6, 10 кВ, в которых в качестве коммутационных аппаратов выбраны ВВ/TEL. Некоторые варианты формирования оперативных цепей распределительного устройства, выбора оптимального блока управления ВВ/TEL и особенности подключения его рассмотрены ниже.

II. Особенности выбора и подключения блоков управления ВВ/TEL к оперативным цепям на постоянном и выпрямленном напряжении

1. Распределительные устройства 6, 10 кВ подстанций, РУ, РП, с постоянным оперативным напряжением.

Источником оперативного постоянного напряжения, как указывалось выше, является аккумуляторная батарея напряжением 110, 220В с зарядным выпрямительным устройством. Реже встречаются системы оперативного питания с аккумуляторными батареями на 24, 48, 60 В (РУ с ячейками производства стран СЭВ, ГДР, ПНР, Югославия, Чехия, Болгария).

При оперативном напряжении на подстанции 24, 48, 60 В рекомендуем к применению:

Рис.1.  Пример подключения блока питания BP/TEL-220-02A и блока управления  ВU/TEL-220-05A при оперативном постоянном напряжении

а) блоки управления БУ/TEL-24/60-12-02A, БУ/TEL-24/60-12-03A, если при реконструкции остается существующая релейная защита косвенного действия (электромеханическая или с дешунтированием) или проектируется новая, аналогичного действия;

б) блоки управления БУ/TEL-24/60-12-01A, если проектируется современная микропроцессорная защита.

При оперативном напряжении на подстанции 110, 220 В рекомендуем к применению:

Рис.2. Пример подключения блока управления БУ/TEL-100/220(24/60)-XX при оперативном постоянном напряжении

а) блоки управления БУ/TEL-100/220-12-02A, БУ/TEL-100/220-12-03A, если при реконструкции остается существующая релейная защита косвенного действия (электромеханическая) или проектируется новая аналогичного действия;

б) схемную связку блока питания BP/TEL-220-02A и блока управления ВU/TEL-220-05A и адаптацией их с применением дополнительных реле и резисторов, если при реконструкции остается существующая релейная защита косвенного действия (электромеханическая) или проектируется новая аналогичного действия;

в) блоки управления БУ/TEL-100/220-12-01A, схемную связку блока питания BP/TEL-220-02A и блока управления ВU/TEL-220-05A, если проектируется современная микропроцессорная защита.

Пример подключения блоков при оперативном постоянном напряжении показан на рис. 1 и 2.

2. Распределительные устройства 6, 10 кВ подстанций, РУ, РП с выпрямленным оперативным напряжением 110, 220В.

Источниками оперативного выпрямленного напряжения, как указывалось выше, являются схемные связки блоков, устройств (стабилизированных и не стабилизированных) питания по напряжению и току. Для блоков 12-й серии БУ/TEL-100/220-12-01A, БУ/TEL-100/220-12-02A, БУ/TEL-100/220-12-03A, имеющих гальваническую развязку по входу питания, нет необходимости в установке дополнительных фильтров (защита от пульсации, бросков амплитудного значения напряжения). При использовании схемной связки блока питания BP/TEL-220-02A и блока управления ВU/TEL-220-05A, не имеющих гальванической развязки по входу питания (вход оперативного питания в BP/TEL-220-02A), установка дополнительного фильтра Ф/TEL-220-02 (изделие производства ООО «Предприятие «Таврида Электрик Украина») обязательна. При выборе блоков управления ВВ/TEL предлагаем следующее:

а) блоки управления БУ/TEL-100/220-12-02A, БУ/TEL-100/220-12-03A, если при реконструкции остается существующая релейная защита косвенного действия (электромеханическая или с дешунтированием) или проектируется новая, аналогичного действия;

б) схемную связку блока питания BP/TEL-220-02A и блока управления ВU/TEL-220-05A и адаптацией их с применением дополнительных реле и резисторов, если при реконструкции остается существующая релейная защита косвенного действия (электромеханическая или с дешунтированием) или проектируется новая аналогичного действия;

в) блоки управления БУ/TEL-100/220-12-01A, схемную связку блока питания BP/TEL-220-02A и блока управления ВU/TEL-220-05A, если проектируется современная микропроцессорная защита.

Пример подключения блоков при оперативном выпрямленном напряжении показан на рис. 3, 4, 5, 6.

  • Рис.3. Пример подключения блока питания BP/TEL-220-02A и блока управления ВU/TEL-220-05A при оперативном выпрямленном напряжении
  • Рис.4. Пример подключения блока питания BP/TEL-220-02A и блока управления ВU/TEL-220-05A при оперативном выпрямленном напряжении
  • Рис.5. Пример подключения блока питания BP/TEL-220-02A и блока управления ВU/TEL-220-05A при оперативном выпрямленном напряжении
  • Рис.6. Пример подключения блока управления БУ/TEL-100/220-XX при оперативном выпрямленном напряжении

III. Особенности выбора и подключения блоков управления ВВ/TEL к оперативным цепям на переменном напряжении

Источниками оперативного переменного напряжения 100, 220В, как указывалось выше, являются силовые, специальные, измерительные трансформаторы, трансформаторы собственных нужд, которые включаются по схеме как до выключателя ввода, так и со сборных шин. Существенным недостатком системы оперативного питания на переменном напряжении является то, что при близких коротких замыканиях, запуске технологических агрегатов большой единичной мощности, просто резким «набросам» нагрузки возможны провалы его уровня до величин, при которых схемы релейной защиты и автоматики становятся не работоспособными. Поэтому очень важно, чтобы выбранный вами блок совместно с существующей схемой релейной защиты или вновь проектируемой, обеспечил надежную команду «ОТКЛ» выключателю при достижении током или напряжением величин равных или больше выставленных уставок защиты. Важным моментом является наличие автоматического ввода резерва (АВР) оперативного питания на двух трансформаторных подстанциях, РУ, РП, ТРП с двумя вводами от разных источников, существенно увеличивающих надежность системы оперативного питания. Кроме того, необходимо учитывать то, что при применении схемной связки блока питания BP/TEL-220-02A и блока управления ВU/TEL-220-05A, обязательно использование разделительного трансформатора 220/220В, 100/220В по входу питания (вход оперативного питания в BP/TEL-220-02A). Блок 12-й серии БУ/TEL-100/220-12-03A, имеющий гальваническую развязку по оперативному питанию и командным цепям, не требует установки дополнительного развязывающего трансформатора. Исходя из изложенного выше, при выборе блока управления ВВ/TEL, рекомендуем следующее:

а) блок управления БУ/TEL-100/220-12-03A, если при реконструкции остается существующая релейная защита косвенного действия (электромеханическая, защита с дешунтированием). В этом случае дополнительной комплектации (реле, резисторы) не требуется;

б) схемную связку разделительного трансформатора 220/220В (100/220В), блока питания BP/TEL-220-02A, блока управления ВU/TEL-220-05A. В этом случае необходима дополнительная комплектация (реле, резисторы) для адаптации вторичных цепей ВВ/TEL в существующую схему.

Если производится реконструкция как силовой части ячейки, так и аппаратуры релейной защиты, то в зависимости от типа выбираемых реле, состояния системы оперативного питания рекомендуем следующее:

а) в качестве реле выбираются современные микропроцессорные блоки, естественно требующие качественного и надежного оперативного питания. В этом случае оптимальный вариант это реконструкция и замена оперативного переменного питания на постоянное 110, 220В. При этом используются блоки управления БУ/TEL-100/220-12-01A или схемная связка блока питания BP/TEL-220-02A и блока управления ВU/TEL-220-05A;

б) в качестве реле выбираются современные микроэлектронные, статические аналоги индукционных реле (реле серии РС- 80М2,3-... и др.), моторных токовых реле времени (реле серии РСВ-13-18 и др.), которые не требуют оперативного питания. Система оперативного переменного напряжения при этом остается прежней, если она находится в хорошем состоянии. Оптимальным в этом случае будет применение схемной связки разделительного трансформатора 220/220В (100/220В), блока питания BP/TEL-220-02A и блока управления ВU/TEL-220-05A.

Пример подключения блоков при оперативном переменном напряжении приведен на рис. 7, 8, 9, 10.

  • Рис.7. Пример подключения блока питания BP/TEL-220-02A и блока управления ВU/TEL-220-05A при оперативном переменном напряжении
  • Рис.8. Пример подключения блока питания BP/TEL-220-02A и блока управления ВU/TEL-220-05A при оперативном переменном напряжении
  • Рис.9. Пример подключения блока питания BP/TEL-220-02A и блока управления ВU/TEL-220-05A при оперативном переменном напряжении
  • Рис.10. Пример подключения блока управления БУ/TEL-100/220-XX при оперативном переменном напряжении

IV. Особенности реконструкции распределительных устройств 6, 10 кВ без оперативного питания. Выбор оперативного питания и блоков управления ВВ/TEL

Иногда в практической деятельности приходится сталкиваться с распределительными устройствами 6,10 кВ, в которых отсутствует оперативное напряжение или оно когда-то было, а сейчас масляные выключатели включаются только «вручную» и защита на них представлена реле прямого действия типа РТМ, РТВ, РНВ. При решении вопроса о реконструкции таких объектов, прежде всего, необходимо определиться с типом и объемом релейной защиты и автоматики, оптимально удовлетворяющим Техническим Условиям (Техническому Заданию) на реконструкцию распределительного устройства.

Если в ТУ (ТЗ) заложено применение современных микропроцессорных блоков защиты и автоматики, то, как указывалось выше, оптимальным является формирование системы постоянного оперативного напряжения 220В. В отличие от классической системы постоянного оперативного напряжения, в нашем случае нет необходимости в создании энергоемкой «шинки питания», так как ВВ/TEL имеет конденсаторное включение и отключение от внутреннего источника (конденсаторы блока питания, блока управления). Это существенно снижает затраты на приобретение, комплектацию оборудования и материалов, выполнение монтажных и наладочных работ. Затраты на эксплуатацию также существенно снижаются, так как применяются современные аккумуляторные батареи небольшой емкости, практически не требующие обслуживания в течение всего срока эксплуатации. Комплекты (шкафы) оперативного питания 220В (зарядное устройство, аккумуляторная батарея, защита, контроль и автоматика) выпускаются многими зарубежными и отечественными производителями. ООО «Предприятие «Таврида Электрик Украина» также выпускает шкаф оперативного питания типа СОП-КРУ/TEL. Шкаф оснащен герметизированными, необслуживаемыми аккумуляторными батареями типа Genesis или Pover Save VFT фирмы HAWKER со сроком службы 10 лет и номинальной емкостью от 13 до 40 Ач. Данный шкаф производится нашим предприятием на протяжении 10 лет в составе малогабаритного распределительного устройства 6, 10 кВ типа КРУ/TEL. Замечаний, рекламаций на изделие СОП-КРУ/TEL со стороны Заказчиков и эксплуатационного персонала нет.

При выборе, проектировании системы оперативного питания на постоянном напряжении и современных микропроцессорных реле защит и автоматики, мы рекомендуем применять блок управления ВВ/TEL типа БУ/TEL-100/220-12-01A или схемную связку блока питания BP/TEL-220-02A и блока управления ВU/TEL-220-05A.

Если в Технических Условиях заложено применение относительно дешевых, индукционных, электромеханических, микроэлектронных, статических токовых защитных реле без оперативного питания, то оптимальным является формирование системы переменного оперативного напряжения 220 В, а для управления ВВ/TEL использование схемной связки блока питания BP/TEL-220-02A и блока управления ВU/TEL-220-05A.

Рис.11. Модернизация вводной ячейки РУ для организации оперативных шин

Отдел технического сопровождения «Таврида Электрик Украина» имеет определенный практический опыт оказания помощи Заказчикам, проектным организациям в проектировании, комплектации, монтаже и наладке простых и достаточно надежных систем оперативного питания на переменном напряжении.

Это смонтированные и сданные в эксплуатацию системы оперативного питания на объектах:

  • РУ-6,0 кВ обжигового цеха Побужского ферроникелевого комбината. Монтаж и наладка выполнялись в 2001 году. Эксплуатируется 5 лет.
  • Городское РП-6 кВ № 1 г. Улан-Батор Республика Монголия. Монтаж и наладка выполнялись специалистами отдела технического сопровождения «Таврида Электрик Украина» в 2000 году. Эксплуатируется 6 лет.

На рис. 11 и 12 представлена базовая схема, положенная в основу формирования системы оперативного питания на этих объектах. Источником напряжения в этих системах являются специальные трансформаторы собственных нужд типа ОЛС (ОЛМ)-1,25 6(10)/0,23 кВ, включаемые до выключателя ввода. В качестве контакторов (КМ1, КМ2) применены магнитные пускатели серии ПМЛ 10А, 380В с насадкой блок контактов, в качестве реле задержки (РП) применено реле типа РП-251 с диодным мостиком, автоматические выключатели АП502МТ АВ1, АВ2-6А, АВ3-4А.

Рис.12. Щит оперативного напряжения 220B переменного тока

АВ1, АВ2 - автоматические выключатели 6А, 220В, 50 Гц;
АВ3 - автоматический выключатель 4А, 220В, 50 Гц;
КМ1, КМ2 - магнитные пускатели ПМЛ 1-й величины 10 А, 220 В;
РП - 251 реле с выпрямительным мостом.

Данная схема формирования системы оперативного питания проста, надежна в эксплуатации и минимальна по затратам.

По конкретным вопросам, предложениям и проблемам, возникающим при выборе источника питания, формирования системы оперативного питания и выборе блоков управления выключателями серии ВВ/TEL просим обращаться в отдел технического сопровождения ООО «Предприятие «Таврида Электрик Украина».

Контактный телефон: (0692) 92-09-34, e-mail telu@tavrida.com