Что такое оперативный ток

Оперативным называется ток, при помощи которого производится управление первичной коммутационной аппаратурой (выключателями, отделителями и т. д.), а также питание цепей релейной защиты и автоматики, разных видов управления и сигнализации. Основное требование – источники оперативного тока должны быть всегда готовы к действию во всех необходимых случаях (независимость от режима работы сети).

Используют два вида оперативного тока – постоянный и переменный.

1) Оперативный постоянный ток.

Источниками постоянного тока являются аккумуляторные батареи, работающие в режиме постоянного подзаряда. Рабочее напряжение батарей 110–220 В. В качестве подзарядного устройства используется мощный тиристорный преобразователь, снабженный элементным коммутатором, с помощью которого можно изменять число участвующих в химической реакции пластин. Для повышения надежности сеть оперативного тока секционируют на ряд участков, имеющих самостоятельное питание от сборных шин батареи.

Основные достоинства:

– простой источник тока, работа которого не зависит от состояния основной системы;

– возможность работы при одном замыкании на землю одного из полюсов при сохранении междуполюсного напряжения.

Недостатки постоянного оперативного тока:

– сложность выполнения защиты от повреждений в цепях постоянного тока;

– требуют специального помещения;

– требуют квалифицированного обслуживания;

Оперативный постоянный ток в первую очередь используется в электроустановках, где батареи требуются для включения мощных выключателей с электромагнитными приводами и ряда других нужд (например, на ТЭС, мощных ГЭС и подстанциях).

Рис.2.1. Принципиальная схема питания оперативных цепей РЗ, управления и сигнализации оперативным постоянным током

2) Оперативный переменный ток.

Источниками оперативного переменного тока могут быть трансформаторы тока, трансформаторы напряжения и трансформаторы собственных нужд, включаемые соответственно на токи и напряжения элементов защищаемой установки.

Трансформаторы тока могут являться надежными источниками питания защит только от повреждений, сопровождающихся значительными токами, когда они в состоянии отдавать мощность, достаточную кроме всего для работы привода выключателя (при однофазных замыканиях на землю не подходят).

Трансформаторы собственных нужд и трансформаторы напряжения в общем случае, наоборот, непригодны для питания защит от КЗ, сопровождающихся снижением напряжения до нуля, и могут применяться для управления в режимах, характеризуемых напряжениями близкими к рабочим (например, однофазное замыкание на землю).

Таким образом, перечисленные источники питания не являются универсальными (как аккумуляторные батареи), а имеют ограниченные области применения. Поэтому часто используются несколько раздельных источников переменного оперативного тока или комбинированные устройства.

Схемы с использованием переменного оперативного тока:

1) Схемы с дешунтированием катушки отключения привода выключателя.

Однолинейный вид совмещенной схемы токовой защиты с реле тока КАТ с выдержкой времени с имеющим специальный переключающий контакт без разрыва цепи представлена на рис. 4.

В рабочих режимах процессе срабатывания реле тока КАТ размыкающей частью своего контакта, имеющей большую отключающую способность (с дугогасящим устройством), шунтирует цепь катушки электромагнита отключения выключателя YAT (нормально разорвана замыкающей частью контакта).

Нагрузка трансформатора тока ТА определяется относительно небольшой мощностью цепи обмотки реле тока, и трансформатор работает с необходимой точностью (e£10%). После срабатывания защиты электромагнит выключателя включается последовательно с обмоткой реле и через нее проходит полный вторичный ток трансформатора тока, определяющий отключение выключателя. При этом трансформатор тока сильно перегружается (e>10%), но для срабатывания защиты это уже несущественно.

Главное, чтобы ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока был больше или равен току срабатывания катушки электромагнита отключения выключателя и был не меньше тока возврата реле тока.

Достоинствами схем с дешунтированием катушки отключения привода выключателя являются простота и экономичность. А недостатками являются: зависимость от режима работы сети; оборудование на переменном токе имеет большие габариты; вибрация контактов.

Рассмотренные схемы могут применяться в сетях с номинальным напряжением до 35 кВ при пружинных приводах у выключателей (преимущественно на тупиковых подстанциях, где ток дешунтирования не превышает 50 А). Современные специальные реле тока и промежуточные реле имеют контакты, способные отключить ток до 150 А.

2) Схемы с блоками питания выпрямленным током, напряжением.

Под блоками питания понимаются устройства, питаемые от трансформаторов тока, трансформаторов напряжения и трансформаторов собственных нужд, выпрямляющие ток, напряжение и обеспечивающие напряжение, используемое для оперативных цепей.

Блоки делятся на токовые (БПТ), напряжения (БПН) и комбинированные, состоящие из БПТ и БПН, работающих параллельно на стороне выпрямленного напряжения. На рис. 5 представлен пример схемы комбинированного блока питания оперативным выпрямленным током.

БПН обеспечивает питание при замыканиях между двумя фазами за силовым трансформатором с группой соединения обмоток Y/D, D/Y, а также при однофазном КЗ за трансформатором с группой соединения обмоток Y/Y-0 с нулевым проводом, когда разность токов с питающей стороны равна нулю, но междуфазное напряжение близко к рабочему.

Рис. 2.5. Схема комбинированного блока питания выпрямленным током

Достоинства схем с блоками питания выпрямленным током и напряжением:

– возможность индивидуального обеспечения питания оперативным током одного защищаемого присоединения (однако при значительном числе присоединений экономически целесообразным оказывается групповое питание);

– возможность применения защитной аппаратуры, изготовляемой для установок с аккумуляторными батареями.

Недостатки схем с блоками питания выпрямленным напряжением и током:

– недостаточная мощность для питания катушек включения электромагнитных приводов (обычно осуществляется от выпрямительных блоков, питаемых от трансформаторов собственных нужд подстанции);

– невозможность использования для минимальных защит напряжения, а также при отключении подстанции с упрощенной схемой соединений со стороны высшего напряжения для управления отделителем в бестоковую паузу;

– необходимость отдельных сердечников трансформаторов тока, когда требуется большая отдаваемая мощность.

Схемы с блоками питания выпрямленным током широко применяются на понижающих подстанциях с номинальным напряжением до 35 кВ, а также на подстанциях с номинальным напряжением 110–220 кВ с упрощенными схемами электрических соединений со стороны высшего напряжения (не имеется выключателей на этом напряжении).

Читайте также:  Максимальная годовая зарплата для расчета пенсионных баллов

Некоторые из недостатков могут быть устранены при одновременном использовании энергии предварительно заряженных конденсаторов.

3) Схемы с предварительно заряженными конденсаторами.

Состоит из зарядного устройства, условно показанного на схеме промежуточным трансформатором TL, и блока конденсаторов С, заряжаемого через выпрямитель VD. Для предотвращения разряда конденсаторов через обратное сопротивление выпрямителя блок конденсаторов автоматически отключается от зарядного устройства замыкающим контактом минимального реле напряжения KV при значительном понижении выходного напряжения зарядного устройства.

Основным недостатком схем с предварительно заряженным конденсатором является импульсность действия, поэтому каждый элемент должен присоединяться к отдельному блоку конденсаторов.

Достоинствами схемы является возможность проведения оперативных операций на подстанции, потерявшей питание (например, отключение отделителей в бестоковую паузу) и возможность отключения выключателей с любыми тяжелыми приводами.

Основная область применения: питание цепей отключения выключателей и отделителей.

Рис.2. 6. Схема с предварительно заряженным конденсатором

4) Схемы с реле прямого действия.

Защиты с реле прямого действия также могут быть условно отнесены к работающим на оперативном переменном токе. Простота и автономность защит с реле прямого действия обуславливают продолжающееся их использование для осуществления защит, если их параметры и погрешности являются приемлемым (обмотки реле питаются непосредственно от трансформаторов тока и трансформаторов напряжения, а исполнительные органы действуют непосредственно на отключение выключателей).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Сдача сессии и защита диплома – страшная бессонница, которая потом кажется страшным сном. 8926 – | 7234 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

5.1.Назначение оперативного тока.

Оперативным называется ток, при помощи которого производится управление выключателями, а также питание цепей защит, автоматики и различного вида сигнализации.

Источники оперативного тока должны иметь достаточную величину напряжения и мощности во время к.з. и ненормального режима для действия устройств релейной защиты и автоматики, а также для надежного отключения и включения выключателей.

5.2.Постоянный оперативный ток.

В качестве источника постоянного тока используется аккумуляторные батареи с зарядными устройствами, осуществляющие централизованное питание оперативным током цепей всех присоединений.

Ряд стандартных напряжений постоянного оперативного тока: 24, 48, 110 и 220В.

Для питания устройств РЗА, управления выключателями, аварийной и предупредительной автоматики создается специальная сеть оперативного тока. Для обеспечения надежного питания оперативным током распределительная сеть делится на отдельные участки (секционируются), имеющие самостоятельное питание от сборных шин батареи. А также цепи защищаются от к.з. максимальными автоматами и плавкими предохранителями.

Наиболее ответственными потребителями являются цепи оперативного тока релейной защиты, автоматики и управления выключателями. Эти цепи питаются от отдельных шинок управления, которые делятся на несколько секций для повышения надежности рубильниками. От шинок управления питания на цепи релейной защиты, автоматики и управления подается через отдельные автоматы или предохранители для каждого выключателя.

Хотя аккумуляторные батареи и являются наиболее надежными источниками питания, обеспечивающие необходимые уровни напряжения и мощности вне зависимости от исполнения основной схемы, они в свою очередь являются и самыми дорогими, требующие специальные помещения, зарядные устройства и квалифицированного обслуживания. Поэтому в настоящее время наибольшее распространение получает питание оперативных цепей от источников переменного тока. А постоянный оперативный ток в первую очередь используется на установках, где аккумуляторные батареи требуются как для включения мощных выключателей, так и для ряда других нужд.

В качестве примера исполнения на постоянном оперативном токе рассмотрим однолинейную схему максимальной токовой защиты (МТЗ) с индукционным реле тока РТВ1, имеющим ограниченно-зависимую характеристику выдержки времени.

При срабатывании защиты РТВ1 своим контактом подает напряжение, как правило “+”, на катушку отключения КО выключателя В2 и последний разрывает цепь тока защищаемого присоединения. После этого реле РТВ возвращается в исходное состояние. При этом цепь отключения разрывается контактом БК цепи привода выключателя до размыкания контактов РТВ, что исключает разрыв последним обычно недопустимых токов КО.

Исправность цепи отключения, включая автомат (или предохранитель), БК, КО контролируются промежуточным реле положения выключателя РПВ отпускающемся при исчезновении в нем тока, замыкающегося по цепи отключения, этот ток ограничивается до значений много меньших тока срабатывания КО, сопротивлением самого реле и сопротивлением добавочного резистора. Для исключения сигнализации о нарушении при отключении выключателя размыкающий контакт РПВ соединяется последовательно с размыкающимся контактом реле РПО, контролирующий цепь включения выключателя, размыкающимся при его отключении и разрывающим цепь. Плюс на цепь сигнализации подается от шинок сигнализации.

Возможным видом повреждений в сетях постоянного тока может быть замыкание одного полюса на землю. При появлении второй “земли” возможно шунтирование контакта РТВ и ложное отключение В2. Поэтому предусматривается общая для всей сети постоянного тока защита от замыкания полюса на землю.

5.3.Схема управления выключателя.

Рассмотрим упрощенную схему управления выключателя с электромагнитным приводом. Она содержит катушки КВ и КО электромагнитов включения и отключения, ключ управления КУ, непосредственно управляющий цепью отключения и через контактор КП цепью включения ( токи при включении КВ могут достигать 200-400А), контакты вспомогательных цепей БК1, БК2,связанные с валом выключателя, промежуточное реле РБМ с удерживающей обмоткой и промежуточные реле РПВ и РПО, включенные последовательно соответственно с КО и КП. Схема управления питается от шинок ШУ постоянного тока через автомат АВ, катушка КВ присоединяется к шинкам ШВ, через второй максимальный автомат ( при предохранители). Иногда контакты ключа управления действуют в схеме через промежуточное реле команд.

Дистанционное отключение выключателя производится вручную ключом КУ, переводимым в положение “отключить” или при срабатывании релейной защиты ее замыкающим контактом, присоединенным параллельно контакту КУ. При этом образуется цепь от +ШУ через КУ, рабочую обмотку реле РБМ, замыкающий контакт КЦО, КО к -ШУ . Сердечник КО втягивается и своим бойком расцепляет защелку и выключатель отключается. При этом замыкается размыкающийся контакт КЦВ, подготавливая цепь включения, и размыкается контакт КЦО, который применяется для того, чтобы:

Читайте также:  Проводка в обход счетчика

– предотвратить длительное прохождение тока через не рассчитанную на это КО (как и КВ), например, при заедании ключа или если не разомкнется контакт РЗ при отключении защищаемого элемента;

– исключить работу контакта РЗ на размыкание КО, обычно не рассчитанного на это.

Дистанционное включение выключателя производится вручную тем же ключом КУ, переводимым в положение “включить” или при срабатывании автоматики РЗ. При этом образуется цепь от +ШУ через КУ, размыкающие контакты РБМ и КЦВ, обмотку КП к -ШУ. Контактор КП, замыкая свои контакты, подает напряжение на КВ и выключатель включается. Контакт КЦВ размыкается (КВ не рассчитана на длительное прохождение тока), а КЦО замыкается, подготавливая цепь отключения.

Реле РБМ предотвращает возможность многократного включения выключателя на не устранившиеся к.з. ( осуществляет блокировку от многократного включения), опасность которого может возникнуть, например, если при включении выключателя на к.з., ключ КУ будет длительно задержан или из-за неисправности останется в положении “включить” и выключатель будет многократно отключаться релейной защитой и вновь включаться. Это исключается размыканием цепи включения контактом РБМ и включением вторым контактом РБМ удерживающей обмотки. При этом РБМ держит цепь включения разомкнутой до размыкания КУ.

Вторым назначением РБМ является фиксация подачи отключающего сигнала (например, от защит). Срабатывая при подачи “+” на КО через КУ или РЗ, реле РБМ замыкает свой контакт, через который “+” непосредственно от ШУ подается на его рабочую обмотку и реле РБМ самоудерживается. Самоудерживание снимается при размыкании КЦО. Наличие самоудерживания в РБМ может исключить необходимость иметь его в выходных цепях защит, имеющих, например, недостаточно надежный, вибрирующий контакт.

Промежуточные многоконтактные реле РПВ и РПО предназначены для сигнализации положения выключателя (называются реле “положения”) и для контроля исправности цепей отключения и включения. Это достигается включением обмоток реле последовательно соответственно в цепи отключения и включения, параллельно контактом КУ (РПО, минуя размыкающий контакт РБМ). Ток, проходящий через обмотки реле, определяемый их большим сопротивлением, весьма мал и не влияет на работу КО и КП.

Сигнализация неисправности.

Приводы электромагнитных выключателей снабжаются также набором других блокировочных контактов (типа КСА), связанных с приводом выключателя. Однако они часто считается менее надежными, чем КЦО и КЦВ и управляемые или реле РПВ и РПО. Поэтому в случае необходимости для цепей защиты используется последние.

5.4.Оперативный переменный ток.

Источниками переменного тока могут быть измерительные трансформаторы тока (ТТ), трансформаторы напряжения (ТН) и трансформаторы собственных нужд, включаемые соответственно на токи и напряжения элементов защищаемой установки.

Для выполнения РЗ линий, трансформаторов, генераторов и другого оборудования на переменном оперативном токе применяется несколько способов:

| следующая лекция ==>
Трансформаторы напряжения | Схемы с использованием ТТ. ТТ – это наиболее надежные источники оперативного тока

Дата добавления: 2014-01-11 ; Просмотров: 2128 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Реле косвенного действия воздействуют на включение и отключение выключателей через специальные включающие и отключающие электромагниты путём подачи в них тока, называемого оперативным током.

Оперативный ток также используется для питания вспомогательных реле в схемах релейной защиты и автоматики (промежуточных, реле времени, указательных), а также для работы световой и звуковой сигнализации

Таким образом, оперативным током называется ток, питающий цепи дистанционного управления выключателями, оперативные цепи релейной защиты, автоматики и различные виды сигнализации.

Источники оперативного тока должны обеспечивать высокую степень надёжности, быть постоянно готовы к действию и обеспечивать необходимую величину напряжения или тока в обмотках электромагнитов включения и отключения коммутационных аппаратов (выключателей и разъединителей).

Для управления выключателями и питания устройств РЗА в электроустановках используются два вида оперативного тока: постоянный и переменный.

Постоянный оперативный ток

Основными источниками постоянного оперативного тока являются аккумуляторные батареи (АБ) с зарядными устройствами. Стандартными величинами номинальных напряжений постоянного оперативного тока приняты 24, 48, 110 и 220 В.

Для питания устройств РЗА, управления выключателями, аварийной и предупредительной сигнализации, а также других устройств, требующих независимого источника постоянного тока создаётся распределительная сеть (рисунок 12). Для заряда АБ используются зарядные агрегаты выпрямительные или электромашинные.

Распределительная сеть постоянного оперативного тока делится на отдельные участки так, чтобы повреждение на одном из них не нарушало работу других.

Рисунок 12 – Пример принципиальной схемы распределительной сети постоянного тока.

Все потребители оперативного тока делятся по степени их ответственности на категории. Наиболее ответственными потребителями являются цепи оперативного

тока релейной защиты, автоматики и катушек отключения выключателей, питаемые от шинок управления ШУ. Вторым очень важным участком являются цепи катушек включения, питаемые от отдельных шинок ШВ вследствие больших токов, потребляемых катушками включения масляных выключателей. Третьим, менее ответственным потребителем оперативного тока, является сигнализация, питающаяся от шинок ШС.

Обычно питание ответственных цепей осуществляется от двух аккумуляторных батарей работающих на разные секции щитов постоянного тока.

В распределительных сетях постоянного тока широко используется секционирование и резервирование.

На каждой линии, отходящей от шин щита постоянного тока, устанавливаются автоматические выключатели (или предохранители) осуществляющие защиту сети при к.з. на отходящих линиях.

Ток к.з. определяется по формуле:

, где

Читайте также:  Как переставить розетку на другое место

е – э.д.с. одного элемента батареи, В;

Rэ – внутреннее сопротивление одного элемента батареи, Ом;

n – число элементов в цепи разряда, шт.;

– сопротивление цепи от шин батареи до места к.з. в оба конца, Ом.

ℓ – расстояние по трассе кабеля от шин батареи до места к.з., м;

γ – удельная проводимость, равная примерно 57 для меди и 34 для алюминия; м/Оммм 2 .

S – сечение жил кабеля, мм 2 .

Нарушение изоляции относительно земли сети постоянного тока может привести к замыканиям на землю и образованию обходных цепей и ложным отключением оборудования, поэтому щиты постоянного тока оборудуются устройствами контроля изоляции, осуществляющими непрерывный контроль состояния изоляции сети постоянного тока относительно земли.

Схема простейшего устройства контроля изоляции приведена на рисунке 13 и состоит из двух вольтметров, включенных между каждым полюсом и землёй.

Рисунок 13 – Схема контроля изоляции цепей постоянного тока с помощью двух вольтметров.

В нормальных условиях, когда сопротивления изоляции каждого полюса относительно земли R(+) и R(-) одинаковы, напряжение каждого полюса относительно земли равно половине напряжения между полюсами, т.е. U(+) =U(-) = 0,5U.

Если один из полюсов, например (+), замкнётся на землю, т.е. R(+) = 0, то соответственно U(+) также станет равным нулю, а напряжение U(-) возрастёт до полного напряжения между полюсами, т.е. U(+) = 0 и U(-) = U. Следовательно, при снижении сопротивления изоляции на одном из полюсов напряжение этого полюса относительно земли, равное в нормальном режиме 0,5U, понижается, а напряжение другого полюса относительно земли увеличивается на ту же величину.

При помощи кнопок К(+) и К(-) и вольтметров можно определить величину изоляции сети относительно земли (поочерёдно размыкаются кнопки К(+) и К(-) и записываются показания вольтметров U(-) и U(+). Сопротивление изоляции сети относительно земли определяют по формулам:

; ,

где Rв – внутреннее сопротивление вольтметров;

В эксплуатации могут использоваться и другие устройства контроля изоляции, в том числе и автоматически действующие на предупредительный сигнал при снижении изоляции сети до определенного значения.

Аккумуляторные батареи являются независимыми наиболее надёжными источниками оперативного тока и поэтому они нашли широкое применение на электростанциях и подстанциях для питания оперативных цепей релейной защиты, автоматики и управления выключателями.

Однако аккумуляторные батареи имеют высокую стоимость, требуют специальное помещение и наличие зарядного устройства; а обслуживать их должен специально обученный квалифицированный персонал. Кроме того, выполнение распределительной сети постоянного тока требует большого количества контрольного кабеля.

В России питание оперативных цепей от источников постоянного оперативного тока получило распространение на электростанциях и на подстанциях напряжением 110 кВ и выше.

Переменный оперативный ток

Для питания оперативных цепей переменным током используется ток или напряжение сети. При этом в качестве источников переменного оперативного тока служат: трансформаторы тока, трансформаторы напряжения и трансформаторы собственных нужд.

Трансформаторы тока являются надёжным источником питания оперативных цепей защит от к.з. При к.з. ток и напряжение на зажимах трансформатора тока увеличиваются и следовательно возрастает мощность трансформаторов тока чем обеспечивается надёжное питание оперативных цепей.

Схема питания оперативных цепей защиты переменным оперативным током непосредственно от трансформаторов тока показана на рисунке 14 а). В нормальном режиме катушка отключения выключателя 2 зашунтирована контактами реле 1 и ток в ней отсутствует. При к.з. реле 1 срабатывает, его контакты размыкаются, и ток от трансформаторов тока поступает в катушку отключения 2, приводя её в действие.

Однако трансформаторы тока не обеспечивают необходимой мощности при повреждениях и ненормальных режимах, не сопровождающихся увеличением тока. Их нельзя использовать для питания устройств релейной защиты от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью, защит от витковых замыканий электрических машин и для защит от ненормальных режимов электроустановок, таких как повышение или понижение напряжения и понижение частоты. В этих случаях в качестве источников оперативного тока должны использоваться трансформаторы напряжения или трансформаторы собственных нужд.

Схема питания оперативным током от трансформатора напряжения и от трансформатора собственных нужд приведена на рисунке 14 б), в). Схема б) применяется для питания оперативных цепей защит, а для питания цепей управления выключателями обычно используется схема в), где для питания цепей управления используется выпрямленный ток.

Рисунок14 – Схема питания оперативных цепей защиты переменным оперативным током

а) непосредственно от трансформаторов тока; б) от трансформаторов напряжения; в) от трансформатора собственных нужд

Однако, трансформаторы напряжения и трансформаторы собственных нужд непригодны для питания оперативных цепей защит от к.з. т.к. при к.з. напряжение сети резко снижается, и они могут использоваться для таких защит как, например, защиты от перегрузки, от замыканий на землю, повышения напряжения и др.

Помимо непосредственного использования мощности трансформаторов тока и напряжения можно использовать энергию, накопленную в предварительно заряженных конденсаторах. Заряд конденсатора обычно осуществляется в нормальном режиме от напряжения сети. При исчезновении напряжения на электроустановке запасённая конденсатором энергия сохраняется и её можно использовать для питания защит, которые должны работать при исчезновении напряжения.

Схема с питанием от заряженного конденсатора изображена на рисунке 15. Конденсатор 1питается от трансформатора напряжения через выпрямитель2. В нормальном режиме конденсатор заряжен. При действии защиты он замыкается на катушку отключения, питая её током разряда.

Рисунок 15 – Схема питания оперативных цепей защиты переменным током с использованием энергии заряженного конденсатора

В России питание оперативных цепей от источников переменного тока получило широкое распространение в электрических сетях напряжением 6-35 кВ.

Оставьте ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *