Главная Статьи Системы независимого оперативного питания комплектных распределительных устройств серии TEL

Системы независимого оперативного питания комплектных распределительных устройств серии TEL

Добавлено: 18.02.12 | Авторство: Р.И. Мудрак, А.Н. Пасько, П.Б. Кирнычук | Просмотров: 3704

Системы независимого оперативного питания комплектных распределительных устройств серии TEL

Функциональные показатели распределительного устройства среднего класса напряжений во многом определяются характеристиками системы релейной защиты и автоматики (РЗиА). Применение современных микропроцессорных устройств в значительной мере способствовало повышению быстродействия, селективности, надёжности и чувствительности релейной защиты. Несмотря на широкий диапазон напряжений постоянного, переменного и выпрямленного тока, приемлемых для оперативного питания микропроцессорных реле, одним из обязательных условий повышения надёжности систем РЗиА является его гарантированное наличие.

Системы питания, напряжение на выходе которых зависит от внешнего источника, по определению не обеспечивают достаточно надежного энергоснабжения цепей релейной защиты и автоматики. Именно поэтому для применения совместно с комплектными распределительными устройствами (КРУ) серии TEL рекомендуются системы независимого оперативного питания.

Один из вариантов такого решения представлен на рис.1. В помещении распределительного пункта, выполненного по типовому проекту [1], установлены КРУ серии TEL с системой независимого оперативного питания постоянного тока.

Рис.1. КРУ серии TEL с системой независимого питания.

Система независимого оперативного питания 220В постоянного тока - наиболее надежный вариант организации бесперебойного оперативного питания цепей релейной защиты и автоматики распределительного устройства.

Рис.2. Система независимого питания постоянного тока.

Упрощенная структурная схема реализации источника бесперебойного питания, представленная на рис.2, содержит два выпрямительных модуля, соединенных в параллель, и аккумуляторную батарею в качества буферного устройства. Наличие двух выпрямителей, подключенных к разным источникам переменного напряжения, обеспечивает горячее резервирование системы в случае выхода из строя одного из выпрямительных модулей или исчезновении напряжения питания на его входе. При полном отсутствии переменного напряжения на входе системы, оперативное питание обеспечивается аккумуляторной батареей, емкость которой зависит от необходимой длительности автономной работы и мощности нагрузки. Такая схема позволяет обеспечить постоянный подзаряд аккумуляторной батареи, непрерывное оперативное питание и, как следствие, высоконадежное снабжение электроэнергией цепей РЗиА.

Системы оперативного питания постоянного тока для КРУ серии TEL [2] ООО «Предприятия «Таврида Электрик Украина» выполняются по аналогичной схеме и обеспечивают:

  • длительное бесперебойное питание оперативных цепей распределительного устройства при наличии входного напряжения 2х220В переменного тока;
  • автономное питание оперативных цепей распределительного устройства при отсутствии внешних источников напряжения в течение заданного времени;
  • защиту элементов системы и шинок питания от замыканий на землю, коротких замыканий и перегрузки;
  • защиту аккумуляторной батареи от глубокого разряда и короткого замыкания;
  • возможность визуального контроля уровней напряжения и тока нагрузки;
  • местную индикацию неисправности системы питания;
  • местную индикацию и дистанционную (сухой контакт) сигнализацию неисправности распределительного устройства;
  • местную индикацию и дистанционную (сухой контакт) сигнализацию срабатывания устройств релейной защиты и автоматики.

Как правило, независимая система питания содержит зарядно-питающие модули с параллельным подключением к нагрузке и аккумуляторной батарее (АКБ). Их выходное напряжение является и напряжением оперативного питания системы РЗиА и зарядным напряжением аккумуляторов. Кроме того, выпрямительные модули, обеспечивают стабилизацию и контроль уровня напряжения, а также ограничение уровня тока заряда АКБ.

Батарея набирается из герметизированных аккумуляторов со сроком службы не менее 10 лет, не требующих обслуживания при эксплуатации. Конструкция аккумуляторов допускает промышленное применение, что позволяет устанавливать шкафы оперативного питания в помещении распределительного пункта. Система питания в обязательном порядке оснащается устройством контроля изоляции цепей постоянного тока и расцепителем минимального напряжения, предотвращающим глубокий разряд аккумуляторной батареи. Эти функции могут осуществляться микропроцессорным модулем (контроллером), который измеряет ток и напряжение на выходе системы питания, обеспечивает индикацию измеряемых величин, контролирует изоляцию шинок питания и процесс зарядки (разрядки) аккумуляторной батареи. В случае если уровень заряда АКБ оказывается ниже допустимого значения, контроллер отключает батарею от нагрузки, не допуская её повреждения. Защиту элементов системы и шинок питания от перегрузки и коротких замыканий выполняют автоматические выключатели постоянного тока.

Характеристики и элементная база такой системы оперативного питания определяются количеством присоединений, типом реле защиты и требуемым временем автономной работы цепей управления и релейной защиты распределительного устройства.

Системы независимого оперативного питания могут быть выполнены и на 220В переменного тока. Они отличаются сравнительно низкой стоимостью, но, к сожалению, имеют ряд ограничений, в том числе и по выходной мощности. Упрощенная структурная схема такой системы питания представлена на рис.3. Входное напряжение питания 380В переменного тока подается параллельно на понижающий трансформатор 380/220В и зарядное устройство, к которому подключается аккумуляторная батарея. Для достижения необходимой емкости аккумуляторы могут соединяться параллельно. К аккумуляторной батарее подключаются два инвертора, преобразующих 12В постоянного тока в переменное напряжение 220В частотой 50Гц. При основном режиме работы оперативное питание обеспечивается от развязывающего трансформатора. Если напряжение на выходе трансформатора отсутствует или оказывается ниже допустимого уровня, происходит переключение цепи нагрузки на выход первого инвертора. Если на его выходе напряжение также отсутствует, нагрузка подключается к выходу второго инвертора. Отсутствие возможности параллельного соединения выходов трансформатора и инверторов вынуждает использовать коммутационные устройства для переключения нагрузки с одного источника на другой - это одна из основных причин ограничения выходной мощности данной системы питания.

Рис.3. Система независимого питания переменного тока.

Системы независимого оперативного питания переменного тока рекомендуется использовать для распределительных устройств с количеством присоединений не более 9 и потребляемой оперативными цепями мощностью, не превышающей 300ВА.

Следующим ограничением является то, что в составе распределительного устройства с системой питания переменного тока могут применяться только микропроцессорные реле с энергонезависимыми дискретными входами. Основная же масса устройств защиты, выпускаемых отечественными и зарубежными производителями, имеет дискретные входы, активируемые постоянным напряжением.

Тем не менее, если данные ограничения учтены, такие системы позволяют организовать достаточно надежное оперативное питание распределительных устройств с небольшим количеством присоединений.

Рис.4. Шкаф оперативного питания постоянного тока.

Конструктивно системы питания постоянного или переменного тока выполняются в виде шкафа с габаритными размерами 680 x 550 x 2000мм, внешний вид которого представлен на рис.4.

Шкаф разделен на два отсека: отсек аккумуляторов содержит аккумуляторную батарею необходимой емкости и напряжения, а отсек управления - все остальные элементы системы питания. В зависимости от типа применяемых зарядных устройств, в аккумуляторном отсеке может устанавливаться датчик температурной компенсации заряда.

На подстанции шкаф питания может быть размещён как в общем ряду шкафов главных цепей КРУ серии TEL, так и отдельно в пределах помещения РП.

В зависимости от требуемой конфигурации РУ 6(10) кВ, ООО «Предприятие «Таврида Электрик Украина» предложит комплексную поставку КРУ серии TEL с оптимизированными для надёжной работы распределительного устройства системами релейной защиты и автоматики, независимого оперативного питания и SCADA.

Литература

  1. Типовое проектное решение У.407-3-0653.2000. Распределительный пункт 10(6)кВ совмещённый с трансформаторной подстанцией 10(6)/0,4 кВ. – Киев. ГНИПИТИ «Энергоперспектива», 2000.
  2. А.Н. Пасько, С.В. Малинин, И.Т. Голиков, Комплектные распределительные устройства серии TEL, Электрические сети и системы, 2006, №2.

Опубликовано: «Электрические сети и системы» № 3, 2006 г.