Извори и мреже једносмерне радне струје

У трафостаницама за напајање радних кола једносмерна струја обично се користе киселинске батерије (стационарне и преносиве) а у неким случајевима и алкалне батерије. Стационарне батерије се састоје од појединачних батерија, обично повезаних у серију.

Батерија се назива секундарни извор хемијске струје чији је задатак да акумулира електричну енергију (пуњење) и ову енергију врати кориснику (пражњење).

Главни делови киселинске батерије (сл. 1) су оловне позитивне 2 и негативне 1 плоче, спојне оловне траке 5, електролит, сепаратори 3 и посуда. Као позитивне се користе оловне плоче са великим бројем ивица, што повећава радну површину плоча, као негативне - плоче кутијастог типа. Након формирања позитивних плоча формира се оловни диоксид ПбО2, а на негативним плочама сунђераст олово Пб.

Пиринач. 1. Акумулатори типа СК-24 у дрвеној посуди: 1 — негативна плоча, 2 — позитивна плоча, 3 — сепаратор, 4 — потпорно стакло, 5 — спојна трака, 6 — врх гране

Електролит се састоји од сумпорне киселине високе чистоће и дестиловане воде.Густина електролита стационарно напуњене батерије на 25 ° Ц је 1,21 г / цм3.

Између позитивне и негативне плоче батерије постављене су изолационе преграде - сепаратори који спречавају затварање плоча у случају могућег изобличења и испадања активне масе из њих.

Батерију карактеришу капацитет, ЕМФ, струје пуњења и пражњења. Номинални капацитет батерије (у ампер-сатима) је њен капацитет при 10-часовном пражњењу и нормалној температури (25 ° Ц) и густини (1,21 г / цм3) електролита.

У подстаницама се углавном користе батерије од 220 В, састављене од Ц, СК, СН батерија.

Ц (стационарне) батерије су дизајниране за пражњење од 3 до 10 сати или више. ЦК батерије (стационарне за режиме краткотрајног пражњења) омогућавају пражњење 1-2 сата, стога се у ЦК батеријама између плоча користе ојачане спојне траке, дизајниране за велику струју.

Посуде за батерије Ц и ЦК су отворене, за просторије Ц -16, ЦК -16 и мање - стаклене, а за велике просторије - дрвене, изнутра обложене оловом (или керамиком). Акумулатори типа ЦХ се одликују чињеницом да су смештени у затвореним затвореним контејнерима. Ове батерије имају релативно малу тежину и димензије, могу се инсталирати у једној просторији са другом електричном опремом.

Број батерије (после словне ознаке) карактерише њен капацитет. Капацитет ампер-часова једнак је броју батерија помноженим јединичним капацитетом појединачне батерије са бројем 1. За батерије типа Ц-1 и СК-1 овај капацитет је 36 Ах, а за типове Ц- 10 и СК - 10 — 360 Ах.

У малим подстаницама, у одсуству значајних ударних оптерећења и оштрих флуктуација у мрежи радне струје (када су прекидачи укључени и сл.), користе се преносиве стартер батерије малог капацитета напона од 24 и 48 В. У У таквим трафостаницама батерија обично ради дуже време у нормалном режиму пражњења и након одређеног времена — након губитка номиналног капацитета (који се утврђује контролним мерењем напона батерије) — замењује се резервном. Понекад се користе алкалне батерије у којима као електролит служи водени раствор каустичног калијума са густином од 1,19-1,21 г / цм3.

У позитивним плочама алкалних батерија активна супстанца је никл оксид хидрат, а у негативним плочама - кадмијум са примесом гвожђа (никл-кадмијум батерије) или само гвожђа (никл-гвоздене батерије). На подстаницама се најчешће користе гвожђе-никл батерије елемената типа НЗх и ТНЗх.

Оловне и алкалне батерије имају своје предности и мане: оловно-киселинске батерије имају већи напон пражњења (1,8-2 и 1,1-1,3 В) од алкалних батерија, већи капацитет и енергетску ефикасност. Стога, када се прави батерија истог напона, оловно-киселинским батеријама је потребно скоро упола мање. Карактеристике алкалних батерија су компактност, густина, механичка чврстоћа, ниско самопражњење и способност рада на ниским температурама.

Пуњиве батерије су најпоузданији извор напајања за секундарне уређаје, јер обезбеђују независно (аутономно) напајање радних кола у случају нестанка наизменичног напона.

У хитном режиму, батерије преузимају оптерећење свих ДЦ потрошача, обезбеђујући релејну заштиту и аутоматизацију, као и могућност укључивања и искључивања прекидачи... Претпоставља се да је ограничење трајања хитног режима 0,5 х за све електричне пријемнике и радна кола са једносмерном струјом, а за комуникацију и телемеханику 1-2 сата., 0 х).

Употреба пуњивих батерија је ограничена због њихове високе цене и сложености рада. Због тога се уграђују у највеће трафостанице. У трафостаницама од 500 кВ и више уграђују се две или више батерија.

Тренутно се за пуњење батерија користе статички исправљачи који се називају пуњачи батерија. У старим трафостаницама и даље је у функцији значајан број моторних агрегата.

Током рада, електрична енергија ускладиштена у батерији се непрекидно троши. За његово допуњавање користе се пуњиви уређаји, који се могу користити и као моторни генератори и статички исправљачи. Снага пуњача је обично 20-25% снаге пуњача. У неким случајевима, исти уређај може обављати функције уређаја за пуњење и пуњење.

Моторни генератори се састоје од индукционог мотора и генератора једносмерне струје са паралелном побудом. Обе машине су постављене на исти рам, а њихове осовине су повезане еластичном спојницом. Приликом пуњења батерије, напон генератора пуњача мора да се промени, стога се ДЦ генератор бира са широком регулацијом напона променом његове побуде помоћу шанта реостата.Силицијумски исправљачи се широко користе као уређаји за статичко пуњење и пуњење.

За разлику од мотор-генератора, статички исправљачи су јефтинији, немају покретне делове, погоднији су за одржавање, имају дуг радни век и велики капацитет преоптерећења, па су стога и најчешћи.

Дистрибуција једносмерне струје, повезивање уређаја за пуњење и пуњење-пуњење на акумулаторску батерију врши се преко плоча једносмерне струје (ДЦБ), на којима се налазе склопна опрема и инструменти. За погодност деловања особља на дужности, на ДЦС се примењују ДЦ ДЦ мнемоничка кола.

Батерије, извори једносмерне струје, уређаји за пуњење и пуњење, ДЦ електрични пријемници су међусобно повезани кабловским водовима, а у неким случајевима и сабирницама.Заједно чине електрично коло за ДЦ мрежу.

Постоје три главна начина рада пуњивих батерија: млазно пуњење, пуњење-пражњење и пуњење-одмор-пражњење.

У подстаницама батерије обично раде у режиму пуњења... У овом случају, пуњач опремљен уређајем за стабилизацију напона (са тачношћу од ± 2%) увек напаја радну струју стално укључене електричне пријемнике мреже. (сигналне лампе, намотаји релеја, контактори), а такође пуни батерију, надокнађујући њено самопражњење.

Као резултат тога, батерија је потпуно напуњена у сваком тренутку. Краткотрајне ударе оптерећења углавном апсорбује батерија.

На сл. На слици 2 приказан је дијаграм уградње батерије у трафостаници 500 кВ.Трафостаница има две акумулаторске батерије и три уређаја за пуњење и пуњење, од којих је један резервни. Акумулаторске батерије су састављене од оловних батерија типа СК које се користе као уређаји за пуњење и пуњење полупроводнички исправљачи ВАЗП-380 / 260-40 / 80... ДЦ плоча је састављена од комплетних ДЦ панела серије ПСН-1200-71.

Пиринач. 2. Шематски дијаграм уградње батерија без додатних елемената: АБ1, АБ2 — акумулаторске батерије, ВУ1, ВУ2, ВУЗ — исправљачки уређаји, УМЦ — трепћуће светло, УКН — уређај за контролу нивоа напона, УКИ — изолација управљачког уређаја, СХ — контрола магистрала, СХ — сигналне магистрале, (+) — трепћуће магистрале, И, ИИ, ИИИ, ИВ — бројеви секција, СХ — струјне магистрале електромагнета за укључивање прекидача

Штит гуме су подељене на два главна (И и ИИ) и два помоћна (ИИИ и ИВ) секције. Електрични пријемници се напајају од секција И или ИИ, помоћне секције служе за међусобно спајање извора напајања: акумулаторске батерије и исправљачи за пуњење и допуњавање.

Електрични пријемници и извори напајања повезани су помоћу аутоматских прекидача серије А3700 и АК-63. Ови прекидачи обављају функције склопних уређаја и штите ДЦБ везе од кратких спојева. Плоча је опремљена уређајима за трепћуће светло УМЦ, контролу изолације УЦИ и ниво напона УЦН.

У инсталацијама где је потребан повећан напон за укључивање моћних електромагнета уљних прекидача, уграђују се додатни елементи. Батерије са додатним ћелијама се састоје од 120, 128, 140 ћелија уместо 108.У таквим случајевима, коло се донекле мења.

Да би се спречила сулфатизација плоча додатних ћелија, између негативног пола и грана 108. ћелије је повезан подесиви отпорник, уз помоћ којег се ствара струја пражњења једнака струји пражњења главних ћелија. Ово гарантује исте услове рада за главне и додатне ћелије и искључује могућност дубоких пуњења и пражњења, чиме се спречава сулфатизација и продужава век трајања батерија. У режиму пуњења, батерија је увек у напуњеном стању и спремна да снабдева кориснике једносмерном струјом.

У нормалном режиму, напон сваке укључене ћелије батерије треба да буде 2,2 В са толеранцијом од ± 2%. У случајевима када је за напајање секундарних уређаја потребна једносмерна струја различитих напона, користе се преносиве батерије и гране из средњих батеријских ћелија.

На пример, за већину уређаји за релејну заштиту потребан је напон од 220 В, за телемеханичке уређаје 24, 48 или 60 В и за напајање моћних електромагнетних погона уљних прекидача - напон до 250 В и више за компензацију пада напона у каблу од акумулатора до расклопна постројења, где се прекидачи уграђују при високим ударним струјама.

У неким инсталацијама, батерије за складиштење раде у режиму пуњења-пражњења. У овом случају напон на терминалима акумулатора не остаје константан, већ варира у релативно широком опсегу (код оловних батерија, током пражњења, напон се мења од 2 до 1,8-1,75 В, а при пуњењу од 2, 1 до 2,6 -2, 7 Б).

За одржавање стабилног нивоа напона батерије у свим режимима рада ДЦ сабирница ДЦ плоче у круговима акумулатора који раде по методи пуњење-пражњење, предвиђен је прекидач елемента који служи за промену броја батерија прикључених на магистрале уређаја. инсталацију или на пуњач.

Овде се не разматра рад батеријских инсталација у режиму пуњење-одмор-пражњење, јер се овај режим не користи у подстаницама.

Батерије напона 24, 36 или 48 В обично се састоје од неколико преносивих батерија које су повезане у серију. У већини случајева се уграђују два сета таквих батерија, од којих је једна резервна.