Zdroje a siete jednosmerného pracovného prúdu

V rozvodniach na napájanie pracovných okruhov priamy prúd zvyčajne sa používajú kyselinové batérie (stacionárne a prenosné) av niektorých prípadoch alkalické batérie. Stacionárne batérie pozostávajú z jednotlivých batérií, zvyčajne zapojených do série.

Batéria sa nazýva sekundárny zdroj chemického prúdu, ktorého úlohou je akumulovať elektrickú energiu (nabíjanie) a túto energiu vracať používateľovi (vybíjanie).

Hlavnými časťami kyselinovej batérie (obr. 1) sú olovené kladné 2 a záporné 1 dosky, spojovacie olovené pásiky 5, elektrolyt, separátory 3 a nádoba. Olovené platne s veľkým počtom hrán sa používajú ako pozitívne, čím sa zväčšuje pracovná plocha platní, ako negatívne - krabicové platne. Po vytvorení kladných platní vzniká oxid olovnatý PbO2 a na negatívnych platniach hubovité olovo Pb.

Ryža. 1. Akumulátory typu SK -24 v drevenom obale: 1 — záporná doska, 2 — kladná doska, 3 — separátor, 4 — prídržné sklo, 5 — spojovacia lišta, 6 — hrot odbočky

Elektrolyt pozostáva z vysoko čistej kyseliny sírovej a destilovanej vody.Hustota elektrolytu stacionárne nabitej batérie pri 25 ° C je 1,21 g / cm3.

Medzi kladnými a zápornými platňami batérie sú inštalované izolačné priečky - separátory, ktoré zabraňujú uzavretiu platní v prípade možného skreslenia a vypadnutiu aktívnej hmoty z nich.

Batéria sa vyznačuje kapacitou, EMF, nabíjacími a vybíjacími prúdmi. Nominálna kapacita batérie (v ampérhodinách) je jej kapacita pri 10-hodinovom vybíjaní a normálnej teplote (25 °C) a hustote (1,21 g/cm3) elektrolytu.

V rozvodniach sa používajú hlavne batérie 220 V, zostavené z batérií C, SK, SN.

C (stacionárne) batérie sú určené na vybitie 3 až 10 hodín alebo viac. CK batérie (stacionárne pre režimy krátkodobého vybíjania) umožňujú vybíjanie 1-2 hodiny, preto sa v CK batériách používajú zosilnené spojovacie pásiky medzi platňami, určené pre vysoký prúd.

Batériové nádoby C a CK sú otvorené, pre miestnosti C -16, CK -16 a menšie - sklenené a pre veľké miestnosti - drevené, vnútri vyložené olovom (alebo keramikou). Akumulátory typu CH sa vyznačujú tým, že sú umiestnené v hermeticky uzavretých nádobách. Tieto batérie majú relatívne malú hmotnosť a rozmery, môžu byť inštalované v jednej miestnosti s iným elektrickým zariadením.

Číslo batérie (za písmenovým označením) charakterizuje jej kapacitu. Ampérhodinová kapacita sa rovná počtu batérií vynásobených jednotkovou kapacitou jednotlivej batérie s číslom 1. Pre batérie typu C-1 a SK-1 je táto kapacita 36 Ah a pre typy C- 10 a SK - 10 — 360 Ah.

V malých rozvodniach, pri absencii výrazných nárazových zaťažení a prudkých výkyvov v sieti prevádzkového prúdu (keď sú spínače zapnuté atď.), sa používajú prenosné štartovacie batérie s malou kapacitou s napätím 24 a 48 V. v takýchto rozvodniach batéria zvyčajne dlho pracuje v režime normálneho vybíjania a po určitom čase — po strate nominálnej kapacity (ktorá sa zistí kontrolným meraním napätia batérie) — sa vymení za náhradnú. Niekedy sa používajú alkalické batérie, v ktorých ako elektrolyt slúži vodný roztok žieravého draslíka s hustotou 1,19-1,21 g / cm3.

V kladných platniach alkalických batérií je aktívnou látkou hydrát oxidu nikelnatého a v negatívnych platniach - kadmium s prímesou železa (nikel-kadmiové batérie) alebo iba železo (nikel-železné batérie). V rozvodniach sa najčastejšie používajú železo-niklové batérie prvkov typu NZh a TNZh.

Olovené a alkalické batérie majú svoje výhody a nevýhody: olovené batérie majú vyššie vybíjacie napätie (1,8-2 a 1,1-1,3 V) ako alkalické batérie, väčšiu kapacitu a energetickú účinnosť. Preto pri výrobe batérie s rovnakým napätím vyžadujú olovené batérie takmer polovicu. Vlastnosti alkalických batérií sú kompaktnosť, hustota, mechanická pevnosť, nízke samovybíjanie a schopnosť pracovať pri nízkych teplotách.

Dobíjacie batérie sú najspoľahlivejším zdrojom energie pre sekundárne zariadenia, pretože poskytujú nezávislé (autonómne) napájanie operačných obvodov v prípade výpadku striedavého napätia.

V núdzovom režime batérie prevezmú záťaž všetkých DC spotrebičov, poskytujú reléovú ochranu a automatizáciu, ako aj schopnosť zapínať a vypínať prepínače... Pre všetky elektrické prijímače a pracovné obvody s jednosmerným prúdom a pre komunikáciu a telemechaniku 1-2 hod., 0 hod. sa predpokladá obmedzenie trvania núdzového režimu 0,5 h).

Použitie dobíjacích batérií je obmedzené z dôvodu ich vysokej ceny a zložitosti prevádzky. Preto sú inštalované v najväčších rozvodniach. V rozvodniach 500 kV a viac sú nainštalované dve alebo viac batérií.

V súčasnosti sa na nabíjanie batérií používajú statické usmerňovače nazývané nabíjačky batérií. V starých rozvodniach je stále v prevádzke značný počet motorgenerátorov.

Počas prevádzky sa elektrická energia uložená v batérii neustále spotrebúva. Na jej doplnenie sa používajú dobíjacie zariadenia, ktoré sa dajú použiť aj ako motorgenerátory a statické usmerňovače. Výkon nabíjačiek je zvyčajne 20-25% výkonu nabíjačiek. V niektorých prípadoch môže rovnaké zariadenie vykonávať funkcie nabíjacieho a dobíjacieho zariadenia.

Motorgenerátory pozostávajú z indukčného motora a jednosmerného generátora s paralelným budením. Oba stroje sú namontované na rovnakom ráme a ich hriadele sú spojené elastickou spojkou. Pri nabíjaní akumulátora sa musí meniť napätie generátora nabíjačky, preto sa volí DC generátor so širokým rozsahom regulácie napätia zmenou jeho budenia bočníkovým reostatom.Silikónové usmerňovače sú široko používané ako zariadenia na statické nabíjanie a dobíjanie.

Na rozdiel od motorgenerátora sú statické usmerňovače lacnejšie, nemajú pohyblivé časti, sú pohodlnejšie na údržbu, majú dlhú životnosť a veľkú preťažiteľnosť, a preto sú najbežnejšie.

Rozvod jednosmerného prúdu, pripojenie nabíjacích a dobíjacích zariadení k akumulátoru sa uskutočňuje cez dosky plošných spojov jednosmerného prúdu (DCB), na ktorých sú umiestnené spínacie zariadenia a prístroje. Pre uľahčenie činnosti personálu v službe sa na DCS používajú DC mnemotechnické obvody.

Batérie, jednosmerné napájacie zdroje, nabíjacie a dobíjacie zariadenia, jednosmerné elektrické prijímače sú navzájom prepojené káblovým vedením a v niektorých prípadoch aj prípojnicami a spolu tvoria elektrický obvod pre jednosmernú sieť.

Existujú tri hlavné režimy prevádzky dobíjacích batérií: prúdové nabíjanie, nabíjanie-vybíjanie a nabíjanie-zvyšok-vybíjanie.

V rozvodniach sú batérie spravidla prevádzkované v režime udržiavacieho nabíjania... V tomto prípade nabíjačka vybavená zariadením na stabilizáciu napätia (s presnosťou ± 2 %) vždy napája neustále zapnuté elektrické prijímače siete prevádzkového prúdu (signalizačné žiarovky, cievky relé, stýkače) a tiež dobíja batériu, čím kompenzuje jej samovybíjanie.

Vďaka tomu je batéria vždy plne nabitá. Krátkodobé nárazy od záťaže absorbuje hlavne batéria.

Na obr. 2 je znázornená schéma inštalácie batérie v rozvodni 500 kV.Stanica má dva akumulátory a tri dobíjacie a nabíjacie zariadenia, z ktorých jedno je náhradné. Akumulátorové batérie sú zostavené z olovených batérií typu SK používaných ako nabíjacie a dobíjacie zariadenia polovodičové usmerňovače VAZP-380 / 260-40 / 80... DC doska je zostavená z kompletných DC panelov série PSN-1200-71.

Ryža. 2. Schéma inštalácie batérie bez prídavných prvkov: AB1, AB2 — akumulátory, VU1, VU2, VUZ — usmerňovacie zariadenia, UMC — blikacie zariadenie, UKN — zariadenie na kontrolu úrovne napätia, UKI — izolácia riadiaceho zariadenia, SH — riadenie zbernica, SH — signálne zbernice, (+) — blikajúce zbernice, I, II, III, IV — čísla sekcií, SH — výkonové zbernice elektromagnetov na zapínanie spínačov

Štítové pneumatiky sú rozdelené na dve hlavné (I a II) a dve pomocné (III a IV) sekcie. Elektrické prijímače sú napájané sekciou I alebo II, pomocné sekcie slúžia na vzájomné skratovanie zdrojov energie: akumulátorov a usmerňovačov na nabíjanie a dobíjanie.

Elektrické prijímače a napájacie zdroje sa pripájajú pomocou automatických spínačov radu A3700 a AK-63. Tieto spínače plnia funkcie spínacích zariadení a chránia spoje DCB pred skratmi. Doska je vybavená zariadeniami pre blikajúce svetlo UMC, kontrolu izolácie UCI a napäťovú úroveň UCN.

V inštaláciách, kde je potrebné zvýšené napätie na zapnutie výkonných elektromagnetov olejových spínačov, sú nainštalované ďalšie prvky. Batérie s prídavnými článkami pozostávajú zo 120, 128, 140 článkov namiesto 108.V takýchto prípadoch sa obvod trochu zmení.

Aby sa zabránilo sulfatácii dosiek prídavných článkov, medzi záporný pól a vetvy 108. článku je zapojený nastaviteľný odpor, pomocou ktorého sa vytvorí výbojový prúd rovný výbojovému prúdu hlavných článkov. To zaručuje rovnaké prevádzkové podmienky pre hlavné a prídavné články a vylučuje možnosť hlbokého nabitia a vybitia, čo zabraňuje sulfatácii a zvyšuje životnosť batérií. V režime udržiavacieho nabíjania je batéria vždy v nabitom stave a pripravená napájať používateľov jednosmerným prúdom.

V normálnom režime má byť napätie každého zapnutého článku batérie 2,2 V s toleranciou ± 2 %. V prípadoch, keď je na napájanie sekundárnych zariadení potrebný jednosmerný prúd rôznych napätí, používajú sa prenosné batérie a odbočky z medzičlánkov batérie.

Napríklad pre väčšinu reléové ochranné zariadenia je potrebné napätie 220 V, pre telemechanické zariadenia 24, 48 alebo 60 V a pre napájanie výkonných elektromagnetických pohonov olejových spínačov - napätie do 250 V a viac pre kompenzáciu úbytku napätia v kábli z batérie do rozvádzače, kde sú spínače inštalované pri vysokých nábehových prúdoch.

V niektorých inštaláciách akumulátory fungujú v režime nabíjania a vybíjania. Napätie na svorkách akumulátora v tomto prípade nezostáva konštantné, ale mení sa v pomerne širokom rozsahu (pri olovených akumulátoroch sa pri vybíjaní mení napätie z 2 na 1,8-1,75 V a pri nabíjaní z 2, 1 až 2,6 -2, 7 B).

Na udržanie stabilnej úrovne napätia batérie vo všetkých režimoch DC zberníc dosky DC v batériových obvodoch pracujúcich metódou nabíjania a vybíjania je k dispozícii prepínač prvku, ktorý slúži na zmenu počtu batérií pripojených na zbernice inštaláciu alebo do nabíjačky.

Prevádzka batériových zariadení v režime nabitia - pokoja - vybitia sa tu neuvažuje, pretože tento režim sa v rozvodniach nepoužíva.

Batérie s napätím 24, 36 alebo 48 V sa zvyčajne skladajú z niekoľkých prenosných batérií, ktoré sú zapojené do série. Vo väčšine prípadov sú nainštalované dve sady takýchto batérií, z ktorých jedna je náhradná.