Quellen und Netze für Wechselstrom und gleichgerichteten Betriebsstrom

Um die Kosten für elektrische Geräte zu senken und deren Betrieb in Umspannwerken bis 110 kV zu vereinfachen, verwenden sie Wechsel- und Gleichstrom. Als Quellen für den Betrieb von Wechselstrom dienen konventionelle oder spezielle Hilfstransformatoren mit geringer Leistung sowie Strom- und Spannungsmesstransformatoren.

Die Steuer- und Signalkreise können über das Hilfsnetz des Umspannwerks oder über spezielle Leistungstransformatoren mit geringer Leistung gespeist werden, die an die 6- oder 10-kV-Sammelschienen auf der Versorgungsseite (neben den Schaltern) angeschlossen sind.

Im Gegensatz zu Batterien sind Wechsel- und Gleichstromquellen nicht autonom, da ihr Betrieb nur bei Vorhandensein von Spannung im Netz möglich ist. Daher werden an die Stromversorgungskreise besondere Anforderungen gestellt, um die Zuverlässigkeit ihres Betriebs zu erhöhen: Die Arbeitskreise müssen von mindestens zwei Transformatoren gespeist werden, die Spannung in den Sekundärkreisen muss stabilisiert werden, die Sekundärkreise müssen vom Stromkreis getrennt sein Schaltkreise. N.

Die kritischsten elektrischen Empfänger müssen mit betriebsbereiten automatischen Notstromversorgungsgeräten (ATS) mit Strom versorgt werden.

In Abb. Fig. 1 zeigt den Versorgungskreis der Wechselstrom-Betriebskreise zweier Transformatoren TSH1 und TSH2. Die kritischsten elektrischen Empfänger sind speziellen SHOP-Sammelschienen zugeordnet, die über einen automatischen Notstromschalter (ATS) mit Strom versorgt werden.

Die Steuerbusse SHU und die Signalisierungsbusse SHS werden von den Bussen SHOP über die Stabilisatoren CT1, CT2 mit Strom versorgt, sodass Spannungsschwankungen in den Schaltkreisen weniger Auswirkungen auf den Betrieb der Steuer- und Signalschaltkreise haben. Die Elektromagnete zum Einschalten der Ölschalter werden von den Gleichrichtern VU1 und VU2 gespeist, die an verschiedene Abschnitte der Leiterplatte angeschlossen sind.

Reis. 1. Stromversorgungskreis für Arbeitskreise mit Wechselstrom: TCH1, TСН2 – Transformatoren p.n., AVR – automatischer Umschalter, ST1, ST2 – Spannungsstabilisatoren, VU1, VU2 – Gleichrichter, SHU, SHP, SHS – Steuer-, Strom- und Signalsammelschienen , AO – Notbeleuchtung, TU – TS – Fernbedienung und Fernsignalisierung, SHOP – Reifen für verantwortungsbewusste Verbraucher

Auf der Seite der gleichgerichteten Spannung arbeiten VU1 und VU2 auf gemeinsamen Bussen.Wenn in der Anlage Schalter mit Federantrieb (PP-67 usw.) verwendet werden, die mit Wechselstrom betrieben werden, ändert sich die Schaltung entsprechend: Die Gleichrichter werden ausgeschaltet, die Schaltelektromagnete werden über die ShU-Sammelschienen mit Strom versorgt, da die Schaltelektromagnete solcher Antriebe dies tun erfordern keine große Kraft, da der Eingriff durch die vorgespannten Antriebsfedern erfolgt.

Neben Allzweck-Leistungstransformatoren werden auch Spezialtransformatoren zur Versorgung von Sekundärkreisen eingesetzt. Zur Versorgung von Steuerstromkreisen von Umspannwerken werden beispielsweise TM-2/10-Transformatoren mit einer Leistung von 2 kVA, einer Nennspannung von 6 oder 10 kV auf der Oberseite und 230 V auf der Unterseite eingesetzt.

Messstromwandler (CT) und Spannungswandler (VT) werden auch als Wechselstromquellen und zur Versorgung der Gleichrichter mit Wechselstrom in Systemen mit gleichgerichtetem Betriebsstrom eingesetzt.

An die Sekundärwicklung des TT können mehrere Geräte und Relais in Reihe geschaltet werden.

Der Fehler von Stromwandlern und der Wert ihrer Sekundärlast hängen eng miteinander zusammen. Mit zunehmender Belastung nimmt der Fehler des Stromwandlers zu, daher sollte die Sekundärlast für den Stromwandler den zulässigen Wert nicht überschreiten, bei dem die entsprechende Genauigkeitsklasse gewährleistet ist.

Die Besonderheit des Betriebs von Stromwandlern, die die Arbeitsstromkreise über die Gleichrichter speisen, besteht darin, dass ihre Belastung in diesem Modus viel größer ist, als wenn sie nur die Schutz- und Messkreise versorgen. Daher arbeiten CT-Kerne im Sättigungsmodus, was den thermischen Betriebsmodus beeinträchtigt.

Die CT-Fehlerprüfung für eine nichtlineare Last wird ebenso wie für eine lineare Last anhand der Kurven der Grenzmultiplizität des Sekundärstroms durchgeführt. Der Unterschied besteht darin, dass die Kurve der Abhängigkeit des Sekundärstroms von der Last im gesamten Variationsbereich des Stroms von Null bis zur berechneten Multiplizität unterhalb der Kurve der zulässigen Multiplizität (1) liegen muss (Abb. 2). ).

Reis. 2. Kurven des zulässigen Fehlers des Stromwandlers bei nichtlinearer Last: 1 – die Kurve der Grenzmultiplizität, 2, 3 – die Eigenschaften der nichtlinearen Last, K1, K2 – der Sättigungskoeffizient der Stromwandler

Die in dieser Abbildung gezeigten Kurven zeigen, dass die Last entsprechend Kurve 2 bei einer Multiplizität K2 den zulässigen Wert überschreitet und die entsprechende Kurve 3 nicht dazu führt, dass der CT-Fehler über die zulässigen 10 % ansteigt. Daher kann dieser Stromwandler nur zur Versorgung einer Last der Charakteristik 3 verwendet werden.

In einer Reihe von Fällen werden Stromwandler nur als Betriebsstromquellen verwendet, beispielsweise bei der Speisung von BDC-Stromblöcken. In diesen Fällen werden keine hohen Anforderungen an die Genauigkeit des Stromwandlers gestellt, gleichzeitig muss die von den Transformatoren gelieferte Leistung für den Betrieb von Sekundärgeräten ausreichen, die mit gleichgerichtetem Strom versorgt werden. Die Abhängigkeit der CT-Ausgangsleistung vom Primärstrom ist in Abb. dargestellt. 3.

Die Sekundärkreise des Spannungswandlers müssen so ausgelegt sein, dass die Spannungsverluste der Schutztafeln, Automatisierungs- und Messgeräte im Bereich von 1,5 bis 3 % liegen und an den berechneten Wirk- und Blindenergiezählern nicht mehr als 0,5 % betragen. Wie bei Stromwandlern hängt die Genauigkeitsklasse von Spannungswandlern von der Belastung der Sekundärkreise ab.

Reis. 3. Abhängigkeit der vom Stromwandler gelieferten Leistung vom Primärstrom

In Abb. In Abb. 4 zeigt die Abhängigkeiten, die zeigen, welche Lasten der einen oder anderen Klasse der VT-Genauigkeit entsprechen.

Spannungswandler können jedoch mit höheren Lasten als angegeben betrieben werden. In diesem Fall muss die Last jedoch begrenzt werden, damit der Fehler des Spannungswandlers nicht zu einer Fehlfunktion des Relaisschutzes und der Automatisierung führt. Typischerweise arbeiten Spannungswandler, die nur Relaisschutz und automatische Schaltkreise versorgen, in der Genauigkeitsklasse 3.

Als Quellen für gleichgerichteten Gleichstrom werden verschiedene Halbleitergleichrichter und spezielle Netzteile verwendet. Gleichstromquellen lassen sich in drei Hauptgruppen einteilen:

• Batterieladung und Ladequellen,

• Betriebsstromquellen, Versorgungsstromkreise für Steuerung und Signalisierung,

• Quellen, die die Elektromagnete zum Einschalten von Ölschaltern mit Strom versorgen sollen.

Reis. 4. Abhängigkeit der TN-Genauigkeitsklasse von der Last: 1-NOM-6, 2-NOM-10, NTMI-6-66, NTMK-b-48, 3-NTMI-10-66,. NTMK-10, 4-NOM-35-66, 5-NKF-330, NKF-400, NKF-500, 6-NKF-110-57, NKF-220-55, NKF-110-48

Vorgeladene Kondensatoren sollten ebenfalls als Stromquellen klassifiziert werden, da sie über Gleichrichter geladen werden, die von Wechselstromquellen gespeist werden.

Gleichrichter werden zum Laden und Wiederaufladen von Batterien verwendet: VAZP, RTAB-4, VAZ, VSS, VSA, VU usw.

In Abb. 5 Übertragungsblockdiagramm des Reglers RTAB-4 wird in Mosenergo-Umspannwerken verwendet und ist ein Gleichrichter-Halbleiterladegerät, dessen Ausgangsspannung entsprechend der angegebenen Einstellung automatisch konstant gehalten wird.

Das Gerät ist für die Zusammenarbeit mit wiederaufladbaren Batterien im Lademodus ausgelegt. Der RTAB-4-Regler deckt die Gleichstromlast des Umspannwerks sowie die natürliche Selbstentladung ab und sorgt gleichzeitig für die Stabilisierung der angezeigten Spannungen und Ströme.

Es besteht aus zwei Spannungsreglern – primär und sekundär –, die unabhängig voneinander arbeiten und auf die primären und sekundären Elemente der Batterie wirken. Die Regelung der Ausgangsspannung in jedem der Regler erfolgt durch einen eigenen Steuerkreis (Messblock IB und Steuerblock CU), der auf den Gleichrichter des Leistungskreises einwirkt.

Reis. 5. Blockschaltbild des Reglers RTAB -4: RNDE – Spannungsregler der Zusatzelemente, ORN – Hauptspannungsregler, DC – Zwischentransformator, UV-gesteuerter Gleichrichter, BU1, BU2 – Steuerblöcke, IB1, IB2 – Messeinheiten, UVM – Gesteuerter Gleichrichter, BOTR – Regulatorischer Strombegrenzer, BKN – Spannungssteuereinheit, SEB – Hauptbatteriezellen, BPA – Zusätzliche Batteriezellen, Rd – Lastwiderstand zusätzlicher Zellen, W – Shunt

Der Spannungspegel in den DC-Bussen wird von einer speziellen BKN-Einheit gesteuert, die ein Signal aussendet, wenn die Spannung um 10 % des angegebenen Werts abnimmt oder ansteigt. Der Hauptregler ist mit einem BOTR-Ausgangsstrombegrenzer zum Überlastschutz bei Ausfall des Gleichstromkreises und niedrigem Batteriebetrieb ausgestattet.

Der RTAB-4-Regler arbeitet mit natürlicher Luftkühlung bei -5–+30 °C, die Versorgungsspannung ist dreiphasiger Wechselstrom 220 oder 380 V, die gleichgerichtete Nennspannung am Ausgang des Reglers beträgt 220 V, die Nennleistung Der Strom beträgt -50 A, der Bereich der Ausgangsstrombegrenzung liegt bei 40-80 A, die Regelgenauigkeit beträgt ± 2 %.

Der Spannungsregler für Zusatzelemente wird in zwei Versionen hergestellt: für 20-40 und 40-80 V. Sein maximaler Ausgangsstrom im Normalbetrieb beträgt 1-3 A. Der Widerstand Rd wird als Ballastlast verwendet, um eine Entladung zusätzlicher Elemente zu vermeiden Sulfatierung.

Die Betriebsstromkreise werden von Stromblöcken (BPT) und Spannungsblöcken (BPN) gespeist.

Blöcke BPT (Abb. 6) bestehen aus einem zwischengesättigten Transformator PNT, einem Gleichrichter B sowie Hilfselementen: einer Drossel Dp und einem Kondensator C, die in der Ausgangsspannungsstabilisierungsschaltung enthalten sind.

Reis. 6. Schematische Darstellung der Netzteile BPT-1002 und BPN-1002

BPN-Einheiten bestehen aus einem Zwischentransformator PT, einem Gleichrichter B, einem Gleichrichter SV und einigen anderen Elementen.

Reis. 7. Netzteil BPN-1002

BPT-Einheiten werden von TT und BPN von VT oder Transformatoren usw. versorgt. BPT- und BPN-Einheiten oder mehrere BPT- und BPN-Einheiten werden normalerweise an gemeinsamen gleichgerichteten Spannungsschienen betrieben. Ein charakteristischer Unterschied zwischen BPT- und BPN-Geräten besteht darin, dass BPN-Geräte die Betriebsstromkreise unter normalen Betriebsbedingungen mit Strom versorgen, wenn bekannt ist, dass das Umspannwerk unter Spannung steht, und BPT-Geräte – im Kurzschlussmodus, wenn BPN-Geräte das Umspannwerk nicht mit Strom versorgen können Sekundärgeräte aufgrund des großen Spannungsabfalls in den Primärkreisen.