Surse și rețele de curent continuu de lucru

În substații pentru alimentarea circuitelor de lucru curent continuu de obicei se folosesc baterii acide (staţionare şi portabile) şi în unele cazuri baterii alcaline. Bateriile staționare constau din baterii individuale, de obicei conectate în serie.

O baterie se numește sursă secundară de curent chimic a cărei sarcină este să acumuleze energie electrică (încărcare) și să returneze această energie utilizatorului (descărcare).

Părțile principale ale bateriei cu acid (Fig. 1) sunt plăcile cu plumb pozitiv 2 și negativ 1, benzile de plumb de conectare 5, electrolitul, separatoarele 3 și un vas. Plăcile de plumb cu un număr mare de margini sunt folosite ca pozitive, ceea ce mărește suprafața de lucru a plăcilor, ca negative - plăci de tip cutie. După formarea plăcilor pozitive, se formează dioxid de plumb PbO2, iar pe plăcile negative se formează plumbul burete Pb.

Orez. 1. Acumulatoare tip SK -24 într-un recipient din lemn: 1 — placă negativă, 2 — placă pozitivă, 3 — separator, 4 — sticlă de reținere, 5 — bandă de legătură, 6 — vârful ramului

Electrolitul constă din acid sulfuric de înaltă puritate și apă distilată.Densitatea electrolitului unei baterii încărcate staționare la 25 ° C este de 1,21 g / cm3.

Între plăcile pozitive și negative ale bateriei sunt instalate pereți izolatori - separatoare care împiedică închiderea plăcilor în caz de posibilă deformare și căderea masei active din ele.

Bateria se caracterizează prin capacitate, EMF, curenți de încărcare și descărcare. Capacitatea nominală a bateriei (în amperi-ore) este capacitatea acesteia la o descărcare de 10 ore și temperatura normală (25 ° C) și densitatea (1,21 g / cm3) a electrolitului.

În substații se folosesc în principal baterii de 220 V, asamblate din baterii C, SK, SN.

Bateriile C (staționare) sunt proiectate pentru descărcări de 3 până la 10 ore sau mai mult. Bateriile CK (staționare pentru modurile de descărcare de scurtă durată) permit descărcarea timp de 1-2 ore, prin urmare, în bateriile CK, între plăci se folosesc benzi de legătură întărite, concepute pentru curent ridicat.

Vasele bateriei C și CK sunt deschise, pentru camerele C -16, CK -16 și mai mici - sticlă, iar pentru încăperile mari - din lemn, căptușite cu plumb (sau ceramică) în interior. Acumulatorii de tip CH se caracterizează prin faptul că sunt plasați în recipiente închise etanș. Aceste baterii au greutate și dimensiuni relativ mici, putând fi instalate într-o cameră cu alte echipamente electrice.

Numărul bateriei (după desemnarea literei) caracterizează capacitatea acesteia. Capacitatea amperi-oră este egală cu numărul de baterii înmulțit cu capacitatea unitară a unei baterii individuale cu numărul 1. Pentru bateriile de tipurile C-1 și SK-1, această capacitate este de 36 Ah, iar pentru tipurile C- 10 și SK - 10 — 360 Ah.

În substațiile mici, în absența sarcinilor semnificative de pornire și a fluctuațiilor bruște în rețeaua curentului de funcționare (când întrerupătoarele sunt pornite etc.), se folosesc baterii portabile de pornire de capacitate mică, cu o tensiune de 24 și 48 V. În astfel de substații, bateria funcționează de obicei mult timp într-un mod normal de descărcare și după un anumit timp — după pierderea capacității nominale (care este determinată de măsurătorile de control ale tensiunii bateriei) — este înlocuită cu una de rezervă. Uneori sunt folosite baterii alcaline, în care o soluție apoasă de potasiu caustic cu o densitate de 1,19-1,21 g / cm3 servește drept electrolit.

În plăcile pozitive ale bateriilor alcaline, substanța activă este oxidul de nichel hidrat, iar în plăcile negative - cadmiul cu un amestec de fier (baterii cu nichel-cadmiu) sau numai fier (baterii cu nichel-fier). La substații, bateriile fier-nichel ale elementelor de tip NZh și TNZh sunt cel mai des folosite.

Bateriile cu plumb și alcaline au avantajele și dezavantajele lor: bateriile plumb-acid au tensiuni de descărcare mai mari (1,8-2 și 1,1-1,3 V) decât bateriile alcaline, capacitate și eficiență energetică mai mare. Prin urmare, atunci când alcătuiesc o baterie de aceeași tensiune, bateriile cu plumb-acid necesită aproape jumătate mai mult. Caracteristicile bateriilor alcaline sunt compactitatea, densitatea, rezistența mecanică, autodescărcare scăzută și capacitatea de a lucra la temperaturi scăzute.

Bateriile reîncărcabile sunt cea mai fiabilă sursă de alimentare pentru dispozitivele secundare, deoarece oferă alimentare independentă (autonomă) circuitelor de operare în cazul unei căderi de tensiune AC.

În modul de urgență, bateriile preiau sarcina tuturor consumatorilor de curent continuu, oferind protecție și automatizare a releului, precum și capacitatea de a porni și opri întrerupătoare... Durata limită a regimului de urgență se presupune egală cu 0,5 h pentru toate receptoarele electrice și circuitele de lucru cu curent continuu, iar pentru comunicații și telemecanică 1-2 ore., 0 h).

Utilizarea bateriilor reîncărcabile este limitată datorită costului ridicat și complexității de funcționare. Prin urmare, acestea sunt instalate în cele mai mari substații. În stațiile de 500 kV și mai sus, sunt instalate două sau mai multe baterii.

În prezent, redresoare statice numite încărcătoare de baterii sunt folosite pentru a încărca bateriile. În vechile substații, un număr semnificativ de generatoare de motoare sunt încă în funcțiune.

În timpul funcționării, energia electrică stocată în baterie este consumată continuu. Pentru a-l reumple, se folosesc dispozitive reîncărcabile, care pot fi folosite și ca generatoare de motoare și redresoare statice. Puterea încărcătoarelor este de obicei de 20-25% din puterea încărcătoarelor. În unele cazuri, același dispozitiv poate îndeplini funcțiile unui dispozitiv de încărcare și reîncărcare.

Generatoarele de motoare constau dintr-un motor cu inducție și un generator de curent continuu cu excitație paralelă. Ambele mașini sunt montate pe același cadru, iar arborii lor sunt legați printr-un cuplaj elastic. La încărcarea bateriei, tensiunea generatorului încărcătorului trebuie să se schimbe, prin urmare, generatorul de curent continuu este selectat cu o gamă largă de reglare a tensiunii prin schimbarea excitației sale cu un reostat șunt.Redresoarele din silicon sunt utilizate pe scară largă ca dispozitive de încărcare și reîncărcare statică.

Spre deosebire de motor-generator, redresoarele statice sunt mai ieftine, nu au piese mobile, sunt mai convenabile de întreținut, au o durată de viață lungă și o capacitate mare de suprasarcină și, prin urmare, sunt cele mai comune.

Distribuția curentului continuu, conectarea dispozitivelor de încărcare și reîncărcare-încărcare la acumulator se realizează prin intermediul plăcilor de circuite de curent continuu (DCB), pe care se află echipamentele și instrumentele de comutare. Pentru comoditatea acțiunilor personalului de serviciu, la DCS se aplică circuite mnemonice DC DC.

Bateriile, sursele de alimentare DC, dispozitivele de încărcare și reîncărcare, receptoarele electrice DC sunt conectate între ele prin linii de cablu și în unele cazuri prin bare.Împreună formează un circuit electric pentru rețeaua DC.

Există trei moduri principale de funcționare a bateriilor reîncărcabile: încărcare cu jet, încărcare-descărcare și încărcare-repaus-descărcare.

În substații, bateriile funcționează de obicei în modul de încărcare continuă... În acest caz, încărcătorul echipat cu un dispozitiv de stabilizare a tensiunii (cu o precizie de ± 2%) alimentează întotdeauna receptoarele electrice pornite constant ale rețelei pentru curent de funcționare (lămpi de semnalizare, bobine de relee, contactoare) și, de asemenea, reîncarcă bateria, compensând autodescărcarea acesteia.

Ca urmare, bateria este complet încărcată în orice moment. Socurile de sarcină pe termen scurt sunt absorbite în principal de baterie.

În fig. 2 prezintă o diagramă a instalării bateriei la o stație de 500 kV.Substația are două acumulatori și trei dispozitive de reîncărcare și încărcare, dintre care unul de rezervă. Bateriile de acumulator sunt asamblate din baterii plumb-acid de tip SK utilizate ca dispozitive de încărcare și reîncărcare redresoare semiconductoare VAZP-380 / 260-40 / 80... Placa DC este asamblată din panouri DC complete din seria PSN-1200-71.

Orez. 2. Schema schematică a instalării bateriei fără elemente suplimentare: AB1, AB2 — acumulatori, VU1, VU2, VUZ — dispozitive redresoare, UMC — dispozitiv de lumină intermitentă, UKN — dispozitiv de control al nivelului de tensiune, UKI — izolație dispozitiv de control, SH — control magistrală, SH — magistrale de semnal, (+) — magistrală intermitentă, I, II, III, IV — numere de secțiune, SH — magistrale de alimentare ale electromagneților pentru pornirea comutatoarelor

Anvelopele Shield sunt împărțite în două secțiuni principale (I și II) și două auxiliare (III și IV). Receptoarele electrice sunt alimentate de secțiunile I sau II, secțiunile auxiliare sunt folosite pentru scurtcircuitarea reciprocă a surselor de energie: acumulatori și redresoare pentru încărcare și reîncărcare.

Receptoarele electrice și sursele de alimentare sunt conectate folosind întrerupătoare automate din seriile A3700 și AK-63. Aceste întrerupătoare îndeplinesc funcțiile dispozitivelor de comutare și protejează conexiunile DCB de scurtcircuite. Placa este echipata cu dispozitive pentru lumina intermitenta UMC, controlul izolatiei UCI si nivel de tensiune UCN.

În instalațiile în care este necesară o tensiune crescută pentru a porni electromagneții puternici ai întrerupătoarelor de ulei, sunt instalate elemente suplimentare. Bateriile cu celule suplimentare constau din 120, 128, 140 de celule în loc de 108.În astfel de cazuri, circuitul se schimbă oarecum.

Pentru a preveni sulfatarea plăcilor celulelor suplimentare, se conectează un rezistor reglabil între polul negativ și ramurile celulei a 108-a, cu ajutorul căruia se creează un curent de descărcare egal cu curentul de descărcare al celulelor principale. Acest lucru garantează aceleași condiții de funcționare pentru celulele principale și suplimentare și exclude posibilitatea încărcărilor și descărcărilor profunde, ceea ce previne sulfatarea și crește durata de viață a bateriilor. În modul de încărcare continuă, bateria este întotdeauna în stare încărcată și gata să alimenteze utilizatorii cu curent continuu.

În modul normal, tensiunea fiecărei celule de baterie pornită ar trebui să fie de 2,2 V cu o toleranță de ± 2%. În cazurile în care este necesar curent continuu de diferite tensiuni pentru alimentarea dispozitivelor secundare, se folosesc baterii portabile și ramuri din celulele bateriei intermediare.

De exemplu, pentru majoritatea dispozitive de protecție cu relee este necesară o tensiune de 220 V, pentru dispozitivele telemecanice 24, 48 sau 60 V și pentru alimentarea acționărilor electromagnetice puternice ale comutatoarelor de ulei - o tensiune de până la 250 V și mai mult pentru a compensa căderea de tensiune a cablului de la baterie la aparatura de comutare, unde întrerupătoarele sunt instalate la curenți mari de pornire.

În unele instalații, acumulatorii funcționează în modul încărcare-descărcare. În acest caz, tensiunea la bornele bateriei nu rămâne constantă, ci variază într-un interval relativ larg (pentru bateriile plumb-acid, în timpul descărcării, tensiunea se schimbă de la 2 la 1,8-1,75 V, iar la încărcare de la 2, 1 până la 2,6 -2, 7 B).

Pentru a menține un nivel stabil de tensiune a bateriei în toate modurile magistralelor DC ale plăcii DC în circuitele bateriei care funcționează prin metoda de încărcare-descărcare, este prevăzut un comutator de element, care servește la schimbarea numărului de baterii conectate la magistralele instalare sau la încărcător.

Funcționarea instalațiilor de baterii în modul încărcare-repaus-descărcare nu este luată în considerare aici, deoarece acest mod nu este utilizat în substații.

Bateriile cu o tensiune de 24, 36 sau 48 V constau de obicei din mai multe baterii portabile care sunt conectate în serie. În cele mai multe cazuri, sunt instalate două seturi de astfel de baterii, dintre care unul este de rezervă.