На современных подстанциях в качестве источника оперативного тока обычно применяются свинцовые аккумуляторные батареи из аккумуляторов типа СК. В обозначении типа аккумулятора С означает стационарный, К - для кратковременного разряда Кроме букв СК в обозначение аккумуляторной батареи входит типовой номер 1Который показывает, во сколько раз основные параметры одного аккумулятора больше параметров аккумулятора СК-1. Например, ток получасового разряда аккумулятора СК-1 равен 25 А, а аккумулятора СК-10 будет 25-10 - 250 А Ток пятисекундного разряда СК-1 равен 46 А, а СК-10 будет 46-10 = 460 А.

Аккумулятор СК-1 состоит нз одной положительной и двух боковых отрицательных пластин. Для получения аккумуляторов с большим увеличивается количество пластин аккумулятора СК-1 или же применяются пластины больших размеров.

Всего применяется три стандартных размера пластин, из которых набирается нужное значение Л. Каждый аккумулятор помещается в свой сосуд (стеклянный для небольших или деревянный с внутренней свинцовой облицовкой). Кроме Л, каждая аккумуляторная батарея характеризуется количеством последовательно включенных аккумуляторов п Количество аккумуляторов п выбирается таким, чтобы обеспечить необходимое напряжение на нагрузке. Как правило, на современных подстанциях и электростанциях номинальное напряжение оперативного постоянного тока принимается 220 В. Более подробные сведения об аккумуляторах можно найти в [1,2]

На современных подстанциях принята схема включения аккумуляторных батарей по рис. 1 [3], Батарея состоит из п элементов (л=120, 128, 140) с отпайками от 100-го и 108-го элементов В нормальном режиме от 108

элементов питаются устройства релейной защиты, автоматики и сигнализации РЗА; аварийное освещение АО и электромагниты включения ЭВ выключателей с номинальным током не более 185 А. Электромагниты включения выключателей с номинальным током более 185 А питаются от полного числа элементов.

Батарея работает в режиме постоянного подзаряда от подзарядного агрегата ПВ (обычно от выпрямителя с автоматическим управлением), без элементного коммутатора Резистор R имитирует постоянную нагрузку концевых элементов от 108-го до д-го и обеспечивает одинаковый режим для всех элементов батареи. Подзаряд-ный агрегат питает всю нагрузку нормального режима и подзаряжает батарею, компенсируя ее саморазряд

Между шинами ( + ) и (-108) в нормальном режиме поддерживается напряжение 232-243 В по 2,2±0,05В на элемент с точностью ±2 %*.

Для релейной аппарат}ры, нормально находящейся под напряжением, длительно допустимое напряжение составляет 110% номинального (при номинальном напряжении 220 В допустимое составляет 242 В). Для электромагнитов включения выключателей напряжение ПО % номинального допустимо; однако кабели к электромагнитам рассчитываются таким образом, чтобы в любом режиме напряжение на электромагните в момент включения не превышало 105 % номинального.

/7=Ю0

rriZOrf о L.

Рис 1. Типовая схема включения аккумуляторных батарей на подстанциях.

Рис 2 Расчетная схема аккумуляторной батареи

* По [2] напряжение должно быть 2,2±0,05 В на элемент, по [3] - 2,15 В на элемент.

Один раз в 3 мес батарея должна подзаряжаться при напряжении 2,3-2,35 В на элемент. Напряжение на 108 элементах в этом режиме будет 249-255 В, поэтому переключателем П шины релейной защиты переводятся на отпайку от 100-го элемента и напряжение на них сохраняется в пределах допустимого - 230-235 В. Заряд продолжается до достижения электролитом плотности 1,2-1,21 г/см, но не менее 6 ч.

Для определения Nun батареи производят специальный расчет с учетом следующих условий.

При включении наиболее мощного и наиболее удаленного от батареи выключателя напряжение на его электромагните включения должно быть не менее минимального напряжения надежной работы, обычно 80- 85 % номинального. Условия расчетного режима: под-заряд отключен, батарея разряжается током аварийной нагрузки и через 0,5 ч производится включение выключателя. Аварийная нагрузка определяется в каждом частном случае по местным условиям; в среднем для большинства подстанций она составляет примерно 5 Л/ А. В этом же режиме в момент включения выключателя напряжение на шинах, питающих устройства релейной защиты и автоматики, не должно быть ниже 80 % номинального.

В режиме подзаряда батареи напряжение на ближайшем 1К батарее электромагните включения выключателя при его включении должно быть не более 105 % номинального, чтобы избежать увеличенных механических усилий.

По этим условиям рассчитывается несколько вариантов с разными Л и гг и из них выбирается наиболее экономичный вариант, в котором минимальны сечение кабелей, количество свинца в батарее и стоимость всей сети постоянного тока и батареи с учетом стоимости помещения батареи, подзарядного агрегата и т. п.

Для аккумуляторных батарей электростанций характерна очень большая аварийная и нормальная нагрузка, состоящая главным образом из двигателей масляных насосов уплотнения подшипников, систем смазки и регулирования и других двигателей постоянного тока, для которых снижение напряжения недопустимо, а пусковые токи велики. Поэтому на электростанциях чаще применяются батареи с автоматическим элементным коммутатором и автоматическим подзарядом.

Для выбора параметров защиты необходим расчет токов КЗ /к. При расчете следует учитывать различные режимы сети. Для определения параметров срабатывания рассчитываются максимальные токи в защите, а при определении коэффициентов чувствительности - минимальные, например: для кольцевой сети максимальные токи в защите элементов кольца соответствуют режиму разомкнутого кольца, а минимальные - замкнутого.

Для расчета /к в цепях, питающихся от батареи, на рис. 2 представлена элементарная расчетная схема. Метод расчета разработан в институте «Теплоэлектропро-ект».

Расчетная электродвижущая сила (ЭДС) каждого элемента обозначена £р; полная ЭДС батареи п£р; расчетное сопротивление одного аккумулятора СК-1 в режиме КЗ /?р; сопротивление всей батареи RenR/N, сопротивление внешней цепи от батареи до точек КЗ

.вш-

Ток КЗ определяется по формуле

Значения fp и i?p зависят от /к, режима работы батареи перед КЗ и температуры электролита. Теоретическому определению эти величины не поддаются, поэтому были проведены специальные испытания аккумулятора СК-1 в режиме разряда большими токами, при которых определялось напряжение и внутреннее сопротивление элемента.

Испытания проводились при температуре электролита + 25 °С для полностью заряженного аккумулятора (эти условия соответствуют режимам работы батареи при постоянном подзаряде). По результатам испытаний все батареи в режиме разряда большими токами можно разделить на две группы по току разряда: от 25 до 150 и от 150 до 350 Л. Ток разряда выражен через типовой номер батареи Л в амперах.

В пределах каждой группы значения fp и /?р можно принять постоянными:

при токах (25-1-150)

1,93 В; ;?„-5,4.10- Ом.

а при токах (150--350) N

£р-1,73 В; -4,0-10- Ом.

Для определения группы вводится понятие граничного внешнего сопротивления ?вщ,г Ом, которое соответствует току 150 и определяется по уравнению

БШ,г

Если вычисленное для каждого случая /?вш>-/?вш,г, то ток КЗ находится в пределах (254-150) .V и расчет следует вести по данным (2). Если вш<вш,г, то ток находится в пределах (150-350) и расчет ведется па данным (3).

Важно отметить, что в (2) и (3) Ер и Rp являются не физическими величинами, которые можно измерить, а расчетными, полученными математической обработкой результатов испытаний (например, получено как отношение уменьшения напряжения к увеличению тока).

По предлагаемому методу расчет производится в следующем порядке;

по известным значениям Nun определяется /?вшг по (4);

С учетом длины, сечения и материала проводов от батареи до точки КЗ определяется /?пш. Принимается переходное сопротивление контактов на щите постоянного тока i?n,m = 0,0I5 Ом, сопротивление контактов каждоГг сборки /?п,с = 0,02 Ом;

в результате сравнения Rb:u и -/?вш,г определяются расчетные данные (2) или (3);

в (1) подставляются значения и /?р из (2) или (3) и определяется ток КЗ.

Необходимо учитывать, что расчет приближенный. В нем не учитывается разница между номинальным и действительным сечениями кабелей, условно учитывается сопротивление контактов и другой аппаратуры на щите постоянного тока и сборках, не учитывается сопротивление расцепителей автоматических выключателей и т. п. Поэтому при наладке необходимо измерить действительные сопротивления Rm. сравнить с расчетными и при необходимости уточнить расчеты. Измерение действительного значения Rbu произзодится татже при выборе номинальных токов вставок предохранителей, тока срабатывания расцепителей выключателей и т. п.

Для определения £р и Rp при малых токах КЗ (/к< <25Л) испытания проводились при температуре электролита ±10°С в релиме, при котором батарея разряжалась током 5 Л и в конце получасового разряда происходило КЗ. При Ii,2SN расчетные значения

£р - 1,93 В; /?р = 6,4.10-3 Qm. (5)

Эти значения целесообразно использовать для расчетов величин в цепях релейной защиты и управления при

вш-/?виг,г.

пример 1. Рассчитать токи КЗ в кольце питания эeктpoмaгни-тов включения масляных выключателей по cxeve, приведенной на рис. 3. Исходные данные: батарея СК-8, 128. от сборок Л, Б, В питаются электромагниты включения 7 выключателей МКП-110М с приводом ШПЭ-33 (см. приложение 2). Сопротивлением кабелей от сборок до приводов можно пренебречь.

Ошиновка от батареи Б до выводной доски БД, от БД до щита постоянного тока Щ и ошиновка самого щита выполнены медными шинами сечением 20X3 мм. Общая длина всей оштновки 50 м. От щита до сборок и между сборками проложен кабель АВРГ 2x150 мм. Длины кабелей указаны на рис. 3 (для сокращения вычислений в примере допуи;ен ряд условностей).

Решение. Расчет произведен для точек К1, К2 и КЗ. Для каждой из точек выполнен расчет для режима замкнутого и разомкнутого кольца. Результаты расчета приведены на рис. 4. Определяется значение /?вш,г по (4)

7,5.128-10-3

0,12 Ом.

а) Короткое замыкание в точке KL кольцо замкнуто. Сопротивление ошиновки от батареи до точки К

2р/ 2 0,0175.50

20-3

= 0,0292 Ом,

150м 50м

/55м

Рис. 3. Схемы к расчету токов КЗ в цепях электромагнитов включения.

2 Зак 1744