Zdroje a sítě stejnosměrného pracovního proudu

V rozvodnách pro napájení pracovních obvodů stejnosměrný proud obvykle se používají kyselinové baterie (stacionární a přenosné) a v některých případech se používají alkalické baterie. Stacionární baterie se skládají z jednotlivých baterií, obvykle zapojených do série.

Baterie se nazývá sekundární zdroj chemického proudu, jehož úkolem je akumulovat elektrickou energii (nabíjet) a vracet tuto energii uživateli (vybíjení).

Hlavními částmi kyselinového akumulátoru (obr. 1) jsou olověné kladné 2 a záporné 1 desky, spojovací olověné pásky 5, elektrolyt, separátory 3 a nádoba. Olověné desky s velkým počtem hran se používají jako pozitivní, což zvětšuje pracovní plochu desek, jako negativní - krabicové desky. Po vytvoření kladných desek vzniká oxid olovnatý PbO2 a na záporných deskách houbovité olovo Pb.

Rýže. 1. Akumulátory typu SK -24 v dřevěném obalu: 1 — záporná deska, 2 — kladná deska, 3 — separátor, 4 — přídržné sklo, 5 — spojovací lišta, 6 — hrot odbočky

Elektrolyt se skládá z vysoce čisté kyseliny sírové a destilované vody.Hustota elektrolytu stacionárně nabité baterie při 25 °C je 1,21 g/cm3.

Mezi kladnou a zápornou deskou baterie jsou instalovány izolační přepážky - separátory, které zabraňují uzavření desek v případě možného zkreslení a vypadnutí aktivní hmoty z nich.

Baterie se vyznačuje kapacitou, EMF, nabíjecími a vybíjecími proudy. Jmenovitá kapacita baterie (v ampérhodinách) je její kapacita při 10hodinovém vybíjení a normální teplotě (25 °C) a hustotě (1,21 g/cm3) elektrolytu.

V rozvodnách se používají především baterie 220 V sestavené z baterií C, SK, SN.

C (stacionární) baterie jsou určeny pro vybíjení 3 až 10 hodin a více. Baterie CK (stacionární pro režimy krátkodobého vybíjení) umožňují vybíjení 1-2 hodiny, proto se v bateriích CK používají zesílené spojovací pásy mezi deskami, určené pro vysoký proud.

Bateriové nádoby C a CK jsou otevřené, pro místnosti C -16, CK -16 a menší - skleněné a pro velké místnosti - dřevěné, uvnitř vyložené olovem (nebo keramikou). Akumulátory typu CH se vyznačují tím, že jsou umístěny v uzavřených uzavřených obalech. Tyto baterie mají relativně malou hmotnost a rozměry, lze je instalovat v jedné místnosti s dalším elektrickým zařízením.

Číslo baterie (za písmenným označením) charakterizuje její kapacitu. Ampérhodinová kapacita se rovná počtu baterií vynásobených jednotkovou kapacitou jednotlivé baterie s číslem 1. U baterií typů C-1 a SK-1 je tato kapacita 36 Ah a u typů C- 10 a SK - 10 — 360 Ah.

V malých rozvodnách, při absenci významného nárazového zatížení a prudkých výkyvů v síti provozního proudu (když jsou spínače zapnuty atd.), se používají přenosné startovací baterie o malé kapacitě s napětím 24 a 48 V. v takových rozvodnách baterie obvykle pracuje dlouhou dobu v režimu běžného vybíjení a po určité době — po ztrátě své jmenovité kapacity (která je určena kontrolním měřením napětí baterie) — je vyměněna za náhradní. Někdy se používají alkalické baterie, ve kterých jako elektrolyt slouží vodný roztok žíravého draslíku o hustotě 1,19-1,21 g / cm3.

V kladných deskách alkalických baterií je účinnou látkou hydrát oxidu nikelnatého a v negativních deskách kadmium s příměsí železa (nikl-kadmiové baterie) nebo pouze železo (nikl-železné baterie). V rozvodnách se nejčastěji používají železo-niklové baterie prvků typu NZh a TNZh.

Olověné a alkalické baterie mají své výhody a nevýhody: olověné baterie mají vyšší vybíjecí napětí (1,8-2 a 1,1-1,3 V) než baterie alkalické, větší kapacitu a energetickou účinnost. Proto při výrobě baterie o stejném napětí vyžadují olověné baterie téměř polovinu. Charakteristiky alkalických baterií jsou kompaktnost, hustota, mechanická pevnost, nízké samovybíjení a schopnost pracovat při nízkých teplotách.

Dobíjecí baterie jsou nejspolehlivějším zdrojem energie pro sekundární zařízení, protože poskytují nezávislé (autonomní) napájení provozních obvodů v případě výpadku střídavého napětí.

V nouzovém režimu baterie přebírají zátěž všech stejnosměrných spotřebičů, poskytují ochranu relé a automatizaci, stejně jako schopnost zapínat a vypínat přepínače... Omezující doba nouzového režimu se předpokládá 0,5 h pro všechny elektrické přijímače a pracovní obvody se stejnosměrným proudem a pro komunikaci a telemechaniku 1-2 h., 0 h).

Použití dobíjecích baterií je omezeno kvůli jejich vysoké ceně a složitosti provozu. Proto se instalují do největších rozvoden. V rozvodnách 500 kV a více jsou instalovány dvě nebo více baterií.

V současné době se k nabíjení baterií používají statické usměrňovače nazývané nabíječky baterií. Ve starých rozvodnách je stále v provozu značný počet motorgenerátorů.

Během provozu se neustále spotřebovává elektrická energie uložená v baterii. K jeho doplňování se používají dobíjecí zařízení, která lze využít i jako motorgenerátory a statické usměrňovače. Výkon nabíječek je obvykle 20-25% výkonu nabíječek. V některých případech může stejné zařízení plnit funkce nabíjecího a dobíjecího zařízení.

Motorgenerátory se skládají z indukčního motoru a stejnosměrného generátoru s paralelním buzením. Oba stroje jsou namontovány na stejném rámu a jejich hřídele jsou spojeny elastickou spojkou. Při nabíjení akumulátoru se musí měnit napětí generátoru nabíječky, proto se volí stejnosměrný generátor s širokým rozsahem regulace napětí změnou jeho buzení bočníkovým reostatem.Silikonové usměrňovače jsou široce používány jako zařízení pro statické nabíjení a dobíjení.

Na rozdíl od motorgenerátoru jsou statické usměrňovače levnější, nemají pohyblivé části, jsou pohodlnější na údržbu, mají dlouhou životnost a velkou přetížitelnost, a proto jsou nejrozšířenější.

Rozvod stejnosměrného proudu, připojení nabíjecích a dobíjecích zařízení k akumulátoru se provádí přes desky stejnosměrných obvodů (DCB), na kterých jsou umístěny spínací zařízení a přístroje. Pro usnadnění činnosti personálu ve službě jsou na DCS použity DC DC mnemotechnické obvody.

Baterie, stejnosměrné napájecí zdroje, nabíjecí a dobíjecí zařízení, stejnosměrné elektrické přijímače jsou vzájemně propojeny kabelovým vedením a v některých případech přípojnicemi a společně tvoří elektrický obvod pro stejnosměrnou síť.

Existují tři hlavní režimy provozu dobíjecích baterií: proudové nabíjení, nabíjení-vybíjení a nabíjení-zbytek-vybíjení.

V rozvodnách jsou baterie obvykle provozovány v režimu udržovacího nabíjení... V tomto případě nabíječka vybavená zařízením pro stabilizaci napětí (s přesností ± 2 %) vždy napájí trvale zapnuté elektrické přijímače sítě pro provozní proud (signalizační žárovky, cívky relé, stykače) a také dobíjí baterii a kompenzuje její samovybíjení.

Díky tomu je baterie vždy plně nabitá. Krátkodobé rázy od zátěže absorbuje především baterie.

Na Obr. 2 znázorňuje schéma instalace baterie v rozvodně 500 kV.Stanice má dva akumulátory a tři dobíjecí a nabíjecí zařízení, z nichž jedno je náhradní. Akumulátorové baterie jsou sestaveny z olověných baterií typu SK používaných jako nabíjecí a dobíjecí zařízení polovodičové usměrňovače VAZP-380 / 260-40 / 80... DC deska je sestavena z kompletních DC panelů řady PSN-1200-71.

Rýže. 2. Schematické schéma instalace baterie bez přídavných prvků: AB1, AB2 — akumulátory, VU1, VU2, VUZ — usměrňovače, UMC — zábleskové světlo, UKN — zařízení pro regulaci úrovně napětí, UKI — izolace řídicího zařízení, SH — řízení sběrnice, SH — signální sběrnice, (+) — blikající sběrnice, I, II, III, IV — čísla úseků, SH — výkonové sběrnice elektromagnetů pro zapínání spínačů

Štítové pneumatiky jsou rozděleny na dvě hlavní (I a II) a dvě pomocné (III a IV) sekce. Elektrické přijímače jsou napájeny z I. nebo II. sekce, pomocné sekce slouží k vzájemnému zkratování napájecích zdrojů: akumulátorů a usměrňovačů pro nabíjení a dobíjení.

Elektrické přijímače a napájecí zdroje se připojují pomocí automatických spínačů řady A3700 a AK-63. Tyto spínače plní funkce spínacích zařízení a chrání připojení DCB před zkratem. Deska je vybavena zařízeními pro blikající světlo UMC, kontrolu izolace UCI a napěťovou hladinu UCN.

V instalacích, kde je vyžadováno zvýšené napětí pro zapnutí výkonných elektromagnetů olejových spínačů, jsou instalovány další prvky. Baterie s extra články se skládají ze 120, 128, 140 článků místo 108.V takových případech se obvod poněkud změní.

Aby nedocházelo k sulfataci desek přídavných článků, je mezi záporný pól a větve 108. článku zapojen nastavitelný rezistor, pomocí kterého vzniká vybíjecí proud rovný vybíjecímu proudu hlavních článků. Tím jsou zaručeny stejné provozní podmínky pro hlavní i přídavné články a vyloučena možnost hlubokého nabití a vybití, což zabraňuje sulfataci a zvyšuje životnost baterií. V režimu udržovacího nabíjení je baterie vždy v nabitém stavu a připravena napájet uživatele stejnosměrným proudem.

V normálním režimu by napětí každého zapnutého článku baterie mělo být 2,2 V s tolerancí ± 2 %. V případech, kdy je pro napájení sekundárních zařízení vyžadován stejnosměrný proud různých napětí, se používají přenosné baterie a odbočky z mezičlánků baterie.

Například pro většinu reléová ochranná zařízení je potřeba napětí 220 V, pro telemechanická zařízení 24, 48 nebo 60 V a pro napájení výkonných elektromagnetických pohonů olejových spínačů - napětí do 250 V a více pro kompenzaci úbytku napětí v kabelu z baterie do el. rozvaděče, kde jsou spínače instalovány při vysokých zapínacích proudech.

V některých instalacích akumulátory pracují v režimu nabíjení-vybíjení. Napětí na svorkách akumulátoru v tomto případě nezůstává konstantní, ale pohybuje se v poměrně širokém rozmezí (u olověných akumulátorů se při vybíjení mění napětí z 2 na 1,8-1,75 V a při nabíjení z 2, 1 až 2,6-2,7 B).

Pro udržení stabilní úrovně napětí baterie ve všech režimech stejnosměrných sběrnic stejnosměrné desky v bateriových obvodech pracujících metodou nabíjení-vybíjení je k dispozici spínač prvku, který slouží ke změně počtu baterií připojených ke sběrnicím instalaci nebo do nabíječky.

Provoz bateriových instalací v režimu nabíjení-zbytek-vybíjení zde není uvažován, protože tento režim se v rozvodnách nepoužívá.

Baterie s napětím 24, 36 nebo 48 V se obvykle skládají z několika přenosných baterií, které jsou zapojeny do série. Ve většině případů jsou instalovány dvě sady takových baterií, z nichž jedna je náhradní.