Особенности схемных реализаций систем оперативного постоянного тока

Система оперативного постоянного тока (СОПТ) на электрических подстанциях является одной из важных и ответственных систем. От её бесперебойного функционирования зависит работа как подстанции, так и энергосистемы в целом.

Типовым решением по построению систем ОПТ, предлагаемым компанией ООО «ЭНЭЛТ.КОМ», является система с централизованным распределением питания нагрузок.

В схемах реализуется двухуровневая защита потребителей, а при применении дополнительных местных шкафов распределения оперативного тока (ШРОТ) — трёхуровневая. При использовании выносных шкафов ввода АБ (ШВАБ) с предохранителями, которые устанавливаются на внешней стене аккумуляторного помещения при длине кабеля от АБ более 20 м, также реализуется трёхуровневая защита.

В данном варианте обеспечивается 100% резервирование питания нагрузок, используются две линии ввода от аккумуляторной батареи. Линии питания силовых цепей, потребляющих ток только в аварийных режимах (шины питания, приводы высоковольтных выключателей), и цепей управления и защит разделены начиная от вводных шин. При этом минимизируется влияние процессов, происходящих при авариях в силовых цепях (например, при коротких замыканиях), на системы управления и защиты.

Схема является наиболее универсальной. Данная архитектура позволяет обесточить любую из секций шин постоянного тока, в том числе вводную, для проведения профилактических или ремонтных работ. Также она позволяет обслуживать АБ (разряд, заряд, уравнительный заряд) от любого из имеющихся ЗВУ без нарушения уровня напряжения других секций.

В зависимости от типов нагрузок, питаемых системой ОПТ, существует три основных типа её реализации.

1. Для новых и реконструируемых подстанций, где устанавливаются современные высоковольтные выключатели с пружинными приводами, как правило, применяется система ОПТ с рабочим напряжением 232 В. В качестве источников электрической энергии используются аккумуляторная батарея (АБ), состоящая из 104 элементов без отпаек, и одноканальные зарядно-выпрямительные устройства (схема № 1).

2. Для реконструируемых подстанций, где имеются высоковольтные выключатели с электромагнитными приводами, может применяться СОПТ с рабочим напряжением выше 232 В. В качестве источников электрической энергии также используются аккумуляторная батарея (АБ) без отпаек и одноканальные зарядно-выпрямительные устройства (ЗВУ). При этом происходят ограничение и стабилизация напряжения в цепях управления и защит (ШУ) в нормальном режиме работы, а также при проведении ускоренного заряда. Это достигается включением в цепь их питания группы последовательно включённых силовых диодов, шунтируемых во время аварийного режима (пропадания напряжения собственных нужд 0,4 кВ) либо подключаемых автоматически при превышении напряжения на шинах питания цепей управления и сигнализации. Данный способ применим при количестве элементов в батарее, равном 104—112 (схема № 2).

3. Для реконструируемых подстанций, где имеются высоковольтные выключатели с электромагнитными приводами, существует другой способ регулирования напряжения. Это реализация СОПТ с применением «хвостовых» элементов АБ для питания мощных и удалённых нагрузок повышенным напряжением, например, для питания электромагнитных приводов высоковольтных выключателей.

Схемное решение заключается в разделении аккумуляторной батареи на основную (обычно 104 эл.) и дополнительную «хвостовую» части, а также в применении независимых зарядно-выпрямительных устройств для основной и «хвостовой» групп аккумуляторов (двухканальные ЗВУ).

Питание цепей управления и защит (ШУ) происходит от основной части АБ и основных ЗВУ (напряжение 232 В). При этом «хвостовые» элементы АБ находятся в режиме поддерживающего заряда независимо от степени нагрузки основного канала ЗВУ и не испытывают перенапряжения.

Питание цепей мощных удалённых потребителей происходит от всей аккумуляторной батареи. Также возможно переключение питания от основной части на всю АБ при снижении напряжения до определённого уровня во время аварийного режима.

Данный способ применяется при количестве двухвольтовых элементов в батарее от 112 до 120 (схема № 3).

При реконструкции системы оперативного постоянного тока энергетического объекта реализация схемных решений с применением гасящих диодов для питания ШУ или двухканальных ЗВУ при использовании аккумуляторных батарей с «хвостовой» группой позволяет отказаться от применения в СОПТ элементных коммутаторов и балластных сопротивлений (реостатов) для нагрузки «хвостовых» элементов АБ. Это заметно продлевает срок службы аккумуляторных батарей.

Все оборудование СОПТ непрерывно контролируется системой мониторинга, включающей устройства контроля изоляции и автоматического поиска отходящей линии с нарушенной изоляцией.

Мониторинг СОПТ обеспечивает автоматический контроль и регистрацию параметров СОПТ, а также оповещение дежурного персонала об отклонениях параметров режима СОПТ от допустимых значений.

При построении СОПТ на электрических станциях (ТЭЦ, ГЭС, ГРЭС) используются схемотехнические решения, которые могут быть аналогичны описанным выше, а также усложнённые появлением в качестве промежуточного уровня распределения электроэнергии постоянного тока между батарейными ЩПТ и сборками (шкафами) автоматических выключателей ещё и блочных (генераторных) щитов постоянного тока. При этом главной задачей при выборе коммутационных и защитных аппаратов является обеспечение полной селективности на всех уровнях защит.

ВЫБОР СОВРЕМЕННЫХ ЗАРЯДНО-ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ
УСТРОЙСТВ ДЛЯ ПИТАНИЯ СОПТ

Большое внимание при выборе элементов СОПТ следует уделить зарядно-подзарядным выпрямителям. При исправной питающей сети выпрямители обеспечивают питание потребителей, а также подзаряд и заряд аккумуляторных батарей. Режим подзаряда (поддерживающего заряда) обеспечивает постоянную готовность аккумуляторной батареи питать нагрузку при повреждениях в питающей сети. При этом режиме аккумуляторная батарея всегда имеет полную ёмкость.

Зарядно-выпрямительные устройства выбираются исходя из ёмкости и числа элементов в батарее. Кроме того, при выборе ЗВУ следует руководствоваться следующими принципами:
• выбор ЗВУ по мощности, номинальный выходной ток каждого ЗВУ рассчитывается как сумма токов 10-часового заряда АБ и тока, потребляемого СОПТ в нормальном режиме;
• выбор по конфигурации, при реализации схемных решений СОПТ с применением «хвостовых» элементов АБ необходимо выбирать ЗВУ двухканального исполнения. Номинальный ток дополнительного зарядного устройства составляет около 30% от номинального тока основного ЗУ;
• выбор по функциональным возможностям (опциям). Современные ЗВУ должны обеспечивать все режимы заряда/подзаряда АБ и питание нагрузки полностью в автоматическом режиме. Обслуживающий персонал должен вмешиваться в работу только в случае сигналов об ошибках или для выполнения стандартных периодических проверок.

Для повышения надёжности и увеличения срока службы элементов СОПТ следует обратить внимание на возможность реализации дополнительных функций ЗВУ, таких как:
• применение АВР на вводе питающей сети ЗВУ;
• температурная компенсация напряжения подзаряда АБ;
• управление вентиляцией аккумуляторного помещения;
• возможность встраивания в систему местной аварийной сигнализации;
• возможность интегрирования ЗВУ в систему АСУТП объекта с передачей данных по протоколу ModBus.

Компания ООО «ЭНЭЛТ.КОМ» предлагает зарядно-выпрямительные устройства серии NLT производства компании GFS (Германия), которые отвечают самым высоким требованиям по качеству питания, надёжности и полностью обеспечивают все режимы работы, рекомендованные производителями современных аккумуляторных батарей.

Благодаря многолетнему опыту, качественной и надёжной работе и постоянному стремлению к улучшению продукции GFS стала ведущим немецким производителем устройств и систем электропитания.

Компания ООО «ЭНЭЛТ.КОМ» является эксклюзивным партнёром компании GFS в России.

Недавно компания «ЭНЭЛТ.КОМ» выпустила новый каталог типовых решений (80702740.343352.01 ТИ) для проектирования щитов постоянного тока.

Каталог позволяет оперативно выбрать одно из нескольких решений по организации СОПТ и определиться с необходимыми габаритными размерами ЩПТ. При создании каталога были учтены все замечания и пожелания специалистов ведущих проектных институтов, монтажноналадочных организаций и служб эксплуатации энергообъектов.

В каталоге приведено подробное описание устанавливаемого в щит постоянного тока оборудования, его технические параметры и функциональное назначение. Большое внимание уделено системам контроля изоляции и передачи данных в АСУ ТП. А для облегчения выбора типоразмеров шкафов в каталоге есть подробная прорисовка вводных и распределительных панелей с отображением коммутирующих аппаратов на различные номинальные токи.

Выпускаемые компанией ООО «ЭНЭЛТ.КОМ» щиты постоянного тока полностью соответствуют стандартам ОАО «ФСК ЕЭС» СО 153-34.20.122- 2006 «Нормы технологического проектирования подстанций с высшим напряжением 35—750 кВ», СТО 56947007-29.120.40.041-2010 «Системы оперативного постоянного тока подстанций, технические требования».