Izvori i mreže istosmjerne radne struje

U trafostanicama za napajanje radnih krugova istosmjerna struja obično se koriste kiselinske baterije (stacionarne i prijenosne), au nekim slučajevima i alkalne baterije. Stacionarne baterije sastoje se od pojedinačnih baterija, obično spojenih u seriju.

Baterija se naziva sekundarni kemijski izvor struje čija je zadaća akumulirati električnu energiju (punjenje) i vraćanje te energije korisniku (pražnjenje).

Glavni dijelovi kiselinskog akumulatora (slika 1) su olovne pozitivne 2 i negativne 1 ploče, spojne olovne trake 5, elektrolit, separatori 3 i posuda. Kao pozitiv koriste se olovne ploče s velikim brojem rubova, čime se povećava radna površina ploča, kao negativ - kutijaste ploče. Nakon formiranja pozitivnih ploča nastaje olovni dioksid PbO2, a na negativnim pločama spužvasto olovo Pb.

Riža. 1. Akumulatori tipa SK-24 u drvenom spremniku: 1 — negativna ploča, 2 — pozitivna ploča, 3 — separator, 4 — potporno staklo, 5 — spojna traka, 6 — vrh grane.

Elektrolit se sastoji od sumporne kiseline visoke čistoće i destilirane vode.Gustoća elektrolita stacionarno napunjene baterije na 25 ° C je 1,21 g / cm3.

Između pozitivne i negativne ploče akumulatora ugrađene su izolacijske pregrade - separatori koji sprječavaju zatvaranje ploča u slučaju mogućeg iskrivljenja i ispadanja aktivne mase iz njih.

Bateriju karakteriziraju kapacitet, EMF, struje punjenja i pražnjenja. Nazivni kapacitet baterije (u amper satima) je njen kapacitet pri 10-satnom pražnjenju i normalnoj temperaturi (25 ° C) i gustoći (1,21 g / cm3) elektrolita.

U podstanicama se uglavnom koriste baterije od 220 V, sastavljene od baterija C, SK, SN.

C (stacionarne) baterije dizajnirane su za pražnjenje od 3 do 10 sati ili više. CK baterije (stacionarne za kratkotrajne načine pražnjenja) dopuštaju pražnjenje 1-2 sata, stoga se u CK baterijama između ploča koriste ojačane spojne trake, dizajnirane za veliku struju.

Baterijske posude C i CK su otvorene, za prostorije C -16, CK -16 i manje - staklene, a za velike prostorije - drvene, iznutra obložene olovom (ili keramikom). Akumulatori tipa CH karakteristični su po tome što se nalaze u hermetički zatvorenim spremnicima. Ove baterije imaju relativno malu težinu i dimenzije, mogu se instalirati u jednoj prostoriji s drugom električnom opremom.

Broj baterije (nakon oznake slova) karakterizira njen kapacitet. Amper-satni kapacitet jednak je broju baterija pomnoženom s jediničnim kapacitetom pojedine baterije s brojem 1. Za baterije tipova C-1 i SK-1 taj kapacitet iznosi 36 Ah, a za tipove C- 10 i SK - 10 — 360 Ah.

U malim trafostanicama, u nedostatku značajnih udarnih opterećenja i oštrih fluktuacija u mreži radne struje (kada su prekidači uključeni, itd.), Koriste se prijenosne startne baterije malog kapaciteta s naponom od 24 i 48 V. U takve trafostanice, baterija obično radi dugo vremena u normalnom načinu pražnjenja i nakon određenog vremena - nakon gubitka nazivnog kapaciteta (koji se utvrđuje kontrolnim mjerenjima napona baterije) - zamjenjuje se rezervnom. Ponekad se koriste alkalne baterije, u kojima kao elektrolit služi vodena otopina kaustičnog kalija gustoće 1,19-1,21 g / cm3.

U pozitivnim pločama alkalnih baterija aktivna tvar je nikal oksid hidrat, au negativnim pločama kadmij s primjesom željeza (nikl-kadmijeve baterije) ili samo željezo (nikl-željezne baterije). U podstanicama se najčešće koriste željezno-nikal baterije tipa NZh i TNZh.

Olovne i alkalne baterije imaju svoje prednosti i nedostatke: olovne baterije imaju veće napone pražnjenja (1,8-2 i 1,1-1,3 V) od alkalnih baterija, veći kapacitet i energetsku učinkovitost. Stoga, za izradu baterije istog napona, olovne baterije zahtijevaju gotovo upola manje. Karakteristike alkalnih baterija su kompaktnost, gustoća, mehanička čvrstoća, nisko samopražnjenje i sposobnost rada na niskim temperaturama.

Punjive baterije su najpouzdaniji izvor napajanja za sekundarne uređaje, jer omogućuju neovisno (autonomno) napajanje radnih krugova u slučaju nestanka izmjeničnog napona.

U hitnom načinu rada baterije preuzimaju opterećenje svih DC potrošača, osiguravajući relejnu zaštitu i automatizaciju, kao i mogućnost uključivanja i isključivanja sklopke... Ograničenje trajanja stanja u nuždi pretpostavlja se jednakim 0,5 h za sve električne prijemnike i radne krugove s istosmjernom strujom, a za komunikaciju i telemehaniku 1-2 sata., 0 h).

Upotreba punjivih baterija ograničena je zbog njihove visoke cijene i složenosti rada. Stoga se ugrađuju u najveće trafostanice. U trafostanicama od 500 kV i više ugrađene su dvije ili više baterija.

Trenutno se za punjenje baterija koriste statički ispravljači koji se nazivaju punjači baterija. U starim trafostanicama još uvijek radi značajan broj motornih generatora.

Tijekom rada, električna energija pohranjena u bateriji se kontinuirano troši. Za njegovu nadopunu koriste se punjivi uređaji koji se također mogu koristiti kao motorni generatori i statički ispravljači. Snaga punjača je obično 20-25% snage punjača. U nekim slučajevima isti uređaj može obavljati funkcije uređaja za punjenje i ponovno punjenje.

Motor generatori sastoje se od asinkronog motora i istosmjernog generatora s paralelnom uzbudom. Oba stroja montirana su na isti okvir, a osovine su im spojene elastičnom spojkom. Prilikom punjenja akumulatora mora se mijenjati napon generatora punjača, stoga se odabire istosmjerni generator s regulacijom napona širokog raspona mijenjanjem njegove pobude reostatom za usmjeravanje.Silikonski ispravljači naširoko se koriste kao uređaji za statičko punjenje i ponovno punjenje.

Za razliku od motor-generatora, statički ispravljači su jeftiniji, nemaju pokretnih dijelova, lakši su za održavanje, imaju dug životni vijek i veliku preopterećenost, pa su stoga najčešći.

Distribucija istosmjerne struje, veza uređaja za punjenje i punjenje-punjenje na akumulatorsku bateriju provodi se preko ploča istosmjerne struje (DCB), na kojima se nalazi rasklopna oprema i instrumenti. Za praktičnost radnji osoblja na dužnosti, DC DC mnemonički krugovi primjenjuju se na DCS.

Baterije, istosmjerni izvori napajanja, uređaji za punjenje i punjenje, istosmjerni električni prijamnici međusobno su povezani kabelskim vodovima, au nekim slučajevima i sabirnicama.Zajedno čine električni krug za istosmjernu mrežu.

Postoje tri glavna načina rada punjivih baterija: mlazno punjenje, punjenje-pražnjenje i punjenje-odmor-pražnjenje.

U trafostanicama baterije obično rade u režimu kratkotrajnog punjenja... U ovom slučaju, punjač opremljen uređajem za stabilizaciju napona (s točnošću od ± 2%) uvijek napaja stalno uključene električne prijemnike mreže radnom strujom. (signalne svjetiljke, zavojnice releja, kontaktori), a također puni bateriju, kompenzirajući njeno samopražnjenje.

Kao rezultat, baterija je potpuno napunjena u svakom trenutku. Kratkotrajne udare opterećenja uglavnom apsorbira baterija.

Na sl. 2 prikazuje dijagram instalacije baterije na trafostanici 500 kV.Trafostanica ima dvije akumulatorske baterije i tri uređaja za punjenje i punjenje od kojih je jedan rezervni. Akumulatorske baterije sastavljene su od olovno-kiselinskih baterija tipa SK koje se koriste kao uređaji za punjenje i punjenje poluvodički ispravljači VAZP-380 / 260-40 / 80... DC ploča je sastavljena od kompletnih DC ploča serije PSN-1200-71.

Riža. 2. Shema instalacije baterija bez dodatnih elemenata: AB1, AB2 — akumulatorske baterije, VU1, VU2, VUZ — ispravljački uređaji, UMC — uređaj za treptanje svjetla, UKN — uređaj za regulaciju napona, UKI — izolacija uređaja za upravljanje, SH — upravljanje. sabirnica, SH — signalne sabirnice, (+) — trepćuće sabirnice, I, II, III, IV — brojevi sekcija, SH — energetske sabirnice elektromagneta za uključivanje prekidača

Štitne gume dijele se na dva glavna (I i II) i dva pomoćna (III i IV) odjeljka. Električni prijamnici se napajaju iz sekcija I ili II, pomoćne sekcije služe za međusobno kratko spajanje izvora energije: akumulatorskih baterija i ispravljača za punjenje i dopunu.

Električni prijemnici i izvori napajanja povezani su pomoću automatskih sklopki serije A3700 i AK-63. Ove sklopke obavljaju funkcije sklopnih uređaja i štite DCB priključke od kratkih spojeva. Ploča je opremljena uređajima za bljeskanje UMC, kontrolu izolacije UCI i naponsku razinu UCN.

U instalacijama gdje je potreban povećani napon za uključivanje snažnih elektromagneta uljnih sklopki ugrađuju se dodatni elementi. Baterije s dodatnim ćelijama sastoje se od 120, 128, 140 ćelija umjesto od 108.U takvim slučajevima, krug se donekle mijenja.

Kako bi se spriječilo sulfatiranje ploča dodatnih ćelija, između negativnog pola i grana 108. ćelije spojen je podesivi otpornik, uz pomoć kojeg se stvara struja pražnjenja jednaka struji pražnjenja glavnih ćelija. To jamči iste uvjete rada za glavne i dodatne ćelije i isključuje mogućnost dubokih punjenja i pražnjenja, što sprječava sulfatizaciju i produljuje životni vijek baterija. U načinu punjenja baterija je uvijek napunjena i spremna za opskrbu korisnika istosmjernom strujom.

U normalnom načinu rada, napon svake uključene baterije trebao bi biti 2,2 V s tolerancijom od ± 2%. U slučajevima kada je za napajanje sekundarnih uređaja potrebna istosmjerna struja različitih napona, koriste se prijenosne baterije i grane međubaterijskih ćelija.

Na primjer, za većinu uređaji relejne zaštite potreban je napon od 220 V, za telemehaničke uređaje 24, 48 ili 60 V i za napajanje snažnih elektromagnetskih pogona uljnih sklopki - napon do 250 V i više za kompenzaciju pada napona u kabelu od akumulatora do razvodna postrojenja, gdje su sklopke ugrađene na visoke udarne struje.

U nekim instalacijama, akumulatorske baterije rade u načinu punjenja i pražnjenja. U tom slučaju napon na stezaljkama baterije ne ostaje konstantan, već varira u relativno širokom rasponu (za olovne baterije, tijekom pražnjenja, napon se mijenja od 2 do 1,8-1,75 V, a pri punjenju od 2, 1 V). do 2,6 -2,7 B).

Za održavanje stabilne razine napona baterije u svim načinima istosmjernih sabirnica DC ploče u krugovima baterija koje rade metodom punjenja i pražnjenja, predviđena je sklopka elementa koja služi za promjenu broja baterija spojenih na sabirnice instalaciju ili na punjač.

Rad baterijskih instalacija u načinu punjenja-mirovanja-pražnjenja ovdje nije razmatran, budući da se ovaj način ne koristi u trafostanicama.

Baterije napona 24, 36 ili 48 V obično se sastoje od nekoliko prijenosnih baterija koje su spojene u seriju. U većini slučajeva ugrađuju se dva seta takvih baterija, od kojih je jedna rezervna.