Меню Рубрики

Установки постоянного тока с аккумуляторными батареями

Источники и сети постоянного оперативного тока

На подстанциях для питания оперативных цепей постоянного тока используются, как правило, кислотные аккумуляторные батареи (стационарные и переносные) и в отдельных случаях щелочные. Стационарные аккумуляторные батареи составляют из отдельных аккумуляторов, обычно соединенных последовательно.

Аккумулятором называют вторичный химический источник тока, работа которого заключается в накоплении электрической энергии (заряд) и отдаче этой энергии потребителю (разряд).

Основными частями кислотного аккумулятора (рис. 1) являются свинцовые положительные 2 и отрицательные 1 пластины, соединительные свинцовые полосы 5, электролит, сепараторы 3 и сосуд. В качестве положительных используются свинцовые пластины с большим числом ребер, что увеличивает рабочую поверхность пластин, в качестве отрицательных— пластины коробчатого типа. После формовки на положительных пластинах образуется двуокись свинца РbO2, а на отрицательных — губчатый свинец Рb.

Рис. 1. Аккумуляторы типа СК-24 в деревянном сосуде: 1 — отрицательная пластина, 2 — положительная пластина, 3 — сепаратор, 4 — подпорное стекло, 5 — соединительная полоса, 6 — наконечник для ответвления

Электролит состоит из серной кислоты повышенной чистоты и дистиллированной воды. Плотность электролита стационарного заряженного аккумулятора при 25 °С равна 1,21 г/см3.

Между положительными и отрицательными пластинами аккумулятора установлены изоляционные перегородки — сепараторы, препятствующие замыканию пластин при их возможном короблении и выпадению из них активной массы.

Аккумулятор характеризуется емкостью, ЭДС, зарядным и разрядным токами. Номинальной емкостью аккумулятора (в ампер-часах) является его емкость при 10-часовом разряде и нормальной температуре (25 °С) и плотности (1,21 г/см3) электролита.

На подстанциях преимущественно применяют аккумуляторные батареи напряжением 220 В, собранные из аккумуляторов С, СК, СН.

Аккумуляторы С (стационарные) предназначены для разрядов длительностью от 3 до 10 ч и более. Аккумуляторы СК (стационарные для кратковременных режимов разряда) допускают разряд в течение 1—2 ч. Поэтому в аккумуляторах СК применяют усиленные соединительные полосы между пластинами, рассчитанные на большой ток.

Сосуды аккумуляторов С и СК — открытые, для номеров С-16, СК-16 и меньше — стеклянные, а для больших номеров — деревянные, выложенные изнутри свинцом (или керамические). Аккумуляторы типа СН характерны тем, что они помещаются в герметичных закрытых сосудах. Эти аккумуляторы имеют сравнительно небольшую массу и габариты, их можно устанавливать в одном помещении с другим электрооборудованием.

Номер аккумулятора (после буквенного обозначения) характеризует его емкость. Емкость в ампер-часах равна номеру аккумулятора, умноженному на единичную емкость отдельного аккумулятора с типовым номером 1. Для аккумуляторов типов С-1 и СК-1 эта емкость равна 36 А-ч, а для типов С-10 и СК-10 — 360 А-ч.

На небольших подстанциях при отсутствии значительных толчковых нагрузок и резких колебаний в сети оперативного тока (при включении выключателей и т. д.) применяют переносные стартерные аккумуляторные батареи небольшой емкости напряжением 24 и 48 В. На таких подстанциях батарея обычно длительно работает в нормальном режиме разряда и через определенное время — после потери ею своей номинальной емкости (что определяют контрольными замерами напряжения батареи) — заменяется резервной. Иногда применяют щелочные аккумуляторы, у которых электролитом служит водный раствор едкого калия с плотностью 1,19—1,21 г/см3.

В положительных пластинах щелочных, аккумуляторов активным веществом служит гидрат окиси никеля, а в отрицательных — кадмий с примесью железа (никель-кадмиевые аккумуляторы) или только железо (никель-железные аккумуляторы). На подстанциях чаще всего находят применение железоникелевые аккумуляторы из элементов типов НЖ и ТНЖ.

Свинцовые и щелочные аккумуляторы имеют свои преимущества и недостатки: свинцовые имеют по сравнению со щелочными более высокое разрядное напряжение (1,8— 2 и 1,1—1,3 В), более высокую отдачу емкости и энергии. Поэтому при составлении батареи одинакового напряжения свинцовых аккумуляторов требуется почти вдвое меньше. Особенностями щелочных аккумуляторов являются компактность, герметичность, механическая прочность, малый саморазряд и возможность эксплуатации в условиях низких температур.

Аккумуляторные батареи являются наиболее надежным источником питания вторичных устройств, так как они обеспечивают независимое (автономное) питание оперативных цепей при исчезновении напряжения переменного тока.

В аварийном режиме батареи принимают нагрузку всех электроприемников постоянного тока, обеспечивая действие релейной защиты и автоматики, а также возможность включения и отключения выключателей. Предельная продолжительность аварийного режима принимается равной 0,5 ч для всех электроприемников и цепей оперативного постоянного тока, а для средств связи и телемеханики 1— 2 ч. Таким образом обеспечивается наличие оперативного тока в течение времени, необходимого для ликвидации аварии (0,5—2,0 ч).

Применение аккумуляторных батарей ограничено из-за их высокой стоимости и сложности эксплуатации. Поэтому они устанавливаются на наиболее крупных подстанциях. На подстанциях 500 кВ и выше устанавливают по две батареи и больше.

В настоящее время для заряда аккумуляторов используют статические выпрямительные устройства, называемые зарядными агрегатами. На старых подстанциях пока продолжает эксплуатироваться значительное количество двигателей-генераторов.

При эксплуатации электрическая энергия, накопленная в аккумуляторе, непрерывно расходуется. Для ее пополнения служат подзарядные агрегаты, в качестве которых также могут быть использованы двигатели-генераторы и статические выпрямительные устройства. Мощность подзарядных агрегатов обычно составляет 20—25 % мощности зарядных агрегатов. В ряде случаев один и тот же агрегат может выполнять функции зарядного и подзарядного агрегата.

Читайте также:  Установка буржуйки в помещении

Двигатели-генераторы состоят из приводного асинхронного электродвигателя и генератора постоянного тока с параллельным возбуждением. Обе машины устанавливаются на одной раме, а их валы соединяются эластичной муфтой. При заряде аккумуляторной батареи напряжение генератора зарядного агрегата должно изменяться, поэтому генератор постоянного тока выбирают с регулированием напряжения в широких пределах путем изменения его возбуждения шунтовым реостатом. В качестве статических зарядных и подзарядных агрегатов широко используются кремниевые выпрямительные устройства.

В отличие от двигателя-генератора статические выпрямительные устройства дешевле, не имеют движущихся частей, более удобны в обслуживании, имеют большой срок службы и большую перегрузочную способность и поэтому наиболее распространены.

Распределение постоянного тока, связь зарядных и подзарядно-зарядных агрегатов с аккумуляторной батареей осуществляется через щиты постоянного тока (ЩПТ), на которых размещаются коммутационная аппаратура и контрольно-измерительные приборы. Для удобства действий дежурного персонала на ЩПТ наносятся мнемонические схемы постоянного тока.

Аккумуляторные батареи, ЩПТ, зарядные и подзарядные агрегаты, электроприемники постоянного тока связаны между собой кабельными линиями, а в отдельных случаях шинопроводами. В совокупности они образуют схему электрических соединений сети постоянного тока.

Различают три основных режима работы аккумуляторных батарей: постоянный подзаряд, заряд—разряд и заряд—покой—разряд.

На подстанциях аккумуляторные батареи обычно работают в режиме постоянного подзаряда . В этом случае подзарядный агрегат, оснащенный устройством стабилизации напряжения (с точностью ±2%), все время питает постоянно включенные электроприемники сети оперативного тока (сигнальные лампы, обмотки реле, контакторов), а также подзаряжает аккумуляторную батарею, компенсируя ее саморазряд.

Вследствие этого аккумуляторная батарея все время полностью заряжена. Кратковременные толчки нагрузки воспринимаются в основном батареей.

На рис. 2 представлена схема аккумуляторной установки подстанции напряжением 500 кВ. На подстанции установлены две аккумуляторные батареи и три подзарядно-зарядных агрегата, один из которых резервный. Аккумуляторные батареи собраны из кислотных свинцовых аккумуляторов типа СК, в качестве зарядно-подзарядных агрегатов использованы полупроводниковые выпрямительные устройства ВАЗП-380/260-40/80 . Щит постоянного тока собран из комплектных панелей постоянного тока серии ПСН-1200-71.

Рис. 2. Принципиальная схема аккумуляторной установки без дополнительных элементов: АБ1, АБ2 — аккумуляторные батареи, ВУ1, ВУ2, ВУЗ — выпрямительные устройства, УМС — устройство мигающего света, УКН — устройство контроля уровня напряжения, УКИ — устройство контроля изоляции, ШУ — шинки управления, ШС — шинки сигнализации, ( + ) —шинка мигания, I, II, III, IV — номера секций, ШП — шины питания электромагнитов включения выключателей

Шины щита разделены на две основные (I и II) и две вспомогательные (III и IV) секции. Электроприемники питаются от I или II секции, вспомогательные секции служат для взаимного резервирования источников питания: аккумуляторных батарей и выпрямительных зарядно-подзарядных агрегатов.

Подключение электроприемников и источников питания осуществляется с помощью автоматических выключателей серий А3700 и АК-63. Эти выключатели выполняют функции коммутационных аппаратов и защищают присоединения ЩПТ от КЗ. Щит оборудован устройствами мигающего света УМС, контроля изоляции УКИ и уровня напряжения УКН.

В установках, где для включения мощных электромагнитов масляных выключателей требуется повышенное напряжение, устанавливают дополнительные элементы. Батареи с дополнительными элементами состоят из 120, 128, 140 элементов вместо 108. В таких случаях схема несколько изменяется.

Чтобы предотвратить сульфатацию пластин дополнительных элементов, между отрицательным полюсом и ответвлениями от 108-го элемента включается регулируемый резистор, с помощью которого создается ток разряда, равный току разряда основных элементов. Таким образом обеспечиваются одинаковые условия работы основных и дополнительных элементов и исключается возможность глубоких зарядов и разрядов, что предотвращает сульфатацию и увеличивает срок службы аккумуляторов. В режиме постоянного подзаряда батарея всегда находится в заряженном состоянии и готова к питанию потребителей постоянным током.

В нормальном режиме напряжение на каждом включенном элементе батареи должно быть 2,2 В с допустимым колебанием ±2 %. В тех случаях, когда для питания вторичных устройств необходим постоянный ток различного напряжения, используют переносные аккумуляторные батареи и ответвления от промежуточных элементов батареи.

Например, для большинства устройств релейной защиты необходимо напряжение 220 В, для устройств телемеханики 24, 48 или 60 В, а для питания мощных электромагнитных приводов масляных выключателей — напряжение до 250 В и выше, чтобы при больших токах включения компенсировать падение напряжения в кабеле от батареи до РУ, где установлены выключатели.

В некоторых установках аккумуляторные батареи эксплуатируют в режиме заряда—разряда. В этом случае напряжение на зажимах аккумуляторов не остается постоянным, а изменяется в сравнительно широких пределах (для свинцовых батарей при разряде напряжение меняетсz от 2 до 1,8—1,75 В, а при заряде от 2,1 до 2,6—2,7 В).

Для поддержания стабильного уровня напряжения батареи во всех режимах на сборных шинах щита постоянного тока ЩПТ в схемах батарей, работающих по методу заряд—разряд, предусматривается элементный коммутатор, служащий для изменения числа аккумуляторов, подключенных к сборным шинам установки или к зарядному агрегату.

Работа аккумуляторных установок в режиме заряд — покой — разряд здесь не рассматривается, поскольку этот режим на подстанциях не применяется.

Аккумуляторные батареи напряжением 24, 36 или 48 В обычно составляют из нескольких переносных батарей, которые соединяют последовательно. В большинстве случаев устанавливают два комплекта таких батарей, из которых один является резервным.

Читайте также:  Установка лезвий на фигурные ботинки

источник

Установки постоянного тока с аккумуляторными батареями

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ НП «ИНВЭЛ»

АККУМУЛЯТОРНЫЕ УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ

ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

ОКС 29.160.30
ОКП 33 2000
33 3000

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения стандарта организации — ГОСТ Р 1.4-2004 Стандарты национальные Российской Федерации. Стандарты организаций. Общие положения.

Сведения о стандарте

1. РАЗРАБОТАН Филиалом ОАО «Инженерный центр ЕЭС» — «Фирма ОРГРЭС»

2. ВНЕСЕН Комиссией по техническому регулированию НП «ИНВЭЛ»

Стандарт организации «Аккумуляторные установки электрических станций. Организация эксплуатации и технического обслуживания. Нормы и требования» (далее стандарт) разработан в соответствии с требованиями Федерального закона N 184-ФЗ «О техническом регулировании».

Стандарт определяет нормы и требования к организации эксплуатации и технического обслуживания аккумуляторных установок, определяющие их надежную и безопасную работу на ТЭС.

При разработке стандарта рассмотрены относящиеся к области его применения, действовавшие в электроэнергетике нормативно-технические документы или отдельные разделы этих документов. В стандарт включены апробированные, подтвержденные опытом эксплуатации технические нормы и требования.

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт определяет объекты стандартизации, распространяется на аккумуляторные установки электрических станций, и устанавливает нормы и требования к безопасности и надежности их работы при эксплуатации.

1.2 Положения настоящего стандарта предназначены для применения эксплуатационными, наладочными и проектными организациями независимо от форм собственности.

1.3 Настоящий стандарт устанавливает методы и нормы эксплуатации и технического обслуживания аккумуляторных установок электрических станций, определяет общий порядок, последовательность и условия выполнения основных технологических операций при включении, выключении и нормальной эксплуатации аккумуляторных установок, а также при аварийных режимах работы, обеспечивающих их надежную, экономичную и безопасную работу.

1.4 Настоящий стандарт основывается на действующих межгосударственных, государственных и национальных российских стандартах, нормативных и правовых требованиях заводов-изготовителей аккумуляторных установок электрических станций.

1.5 Требования настоящего стандарта являются минимально необходимыми для обеспечения безопасности эксплуатируемого оборудования, если оно используется по прямому назначению в соответствии с эксплуатационными инструкциями, не противоречащими конструкторской (заводской) документации, на протяжении срока, установленного технической документацией, с учетом возможных нештатных (опасных) ситуаций.

1.6 Настоящий стандарт не учитывает все возможные конструктивные и компоновочные особенности исполнения аккумуляторных установок электрических станций. На основе настоящего стандарта каждая энергокомпания, эксплуатирующая аккумуляторные установки разных типов, в установленном порядке разрабатывает, утверждает и применяет собственную инструкцию, учитывающую особенности конкретного оборудования и не противоречащую требованиям настоящего стандарта, конструкторской (заводской) документации.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие документы:

Федеральный закон от 27.12.2002 N 184-ФЗ «О техническом регулировании»

ГОСТ 24291-90 Электрическая часть электростанций и электрической сети. Термины и определения

ГОСТ Р МЭК 60896-2-99 Свинцово-кислотные стационарные батареи. Общие требования и методы испытаний. Часть 2. Закрытые типы

ГОСТ Р МЭК 896-1-95 Свинцово-кислотные стационарные батареи. Общие требования и методы испытаний. Часть 1. Открытые типы

ГОСТ Р 1.4-2004 Стандартизация в Российской Федерации. Стандарты организаций. Общие положения

ГОСТ Р 1.12-2004 Стандартизация в Российской Федерации. Термины и определения

ГОСТ 2.601-2006 Единая система конструкторской документации. Эксплуатационные документы

ГОСТ 27.002-89* Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения

ГОСТ 15467-79 Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения

ГОСТ 16504-81 Система государственных испытаний продукции. Испытания

ГОСТ 19431-84 Энергетика и электрификация. Термины и определения;

ГОСТ Р 51977-2002 Моноблоки аккумуляторные пластмассовые. Технические условия

ГОСТ 18142.1-85 Выпрямители полупроводниковые мощностью свыше 5 кВт. Общие технические условия

ГОСТ 20859.1-89 Приборы полупроводниковые силовые. Общие технические требования

ГОСТ 22789-94* (МЭК 439-1-85) Устройства комплектные низковольтные. Общие технические требования и методы испытаний
________________
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ Р 51321.1-2007, здесь и далее по тексту. — Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 24376-91 Инверторы полупроводниковые. Общие технические условия

ГОСТ 26567-85 Преобразователи электроэнергии полупроводниковые. Методы испытаний

ГОСТ 28668-90 Низковольтные комплектные устройства распределения и управления. Часть 1. Требования к устройствам, испытанным полностью или частично

ГОСТ 28668.1-91 Низковольтные комплектные устройства распределения и управления. Часть 2. Частные требования к системам сборных шин (шинопроводам)

ГОСТ 26881-86 Аккумуляторы свинцовые стационарные. Общие технические условия

ГОСТ 29176-91 Короткие замыкания в электроустановках. Методика расчета в электроустановках постоянного тока

ГОСТ 16140-77 Стеллажи сборно-разборные. Технические условия

ГОСТ 24291-90 Электрическая часть электростанции и электрической сети. Термины и определения

СТО 70238424.27.100.017-2009 Тепловые электростанции. Ремонт и техническое обслуживание оборудования, зданий и сооружений. Организация производственных процессов. Нормы и требования

СТО 70238424.27.100.018-2009 Тепловые электростанции. Организация эксплуатации и технического обслуживания. Нормы и требования

СТО 70238424.29.220.20.002-2009 Аккумуляторные установки электрических станций. Условия поставки. Нормы и требования

СТО 70238424.27.100.004-2008 Системы питания собственных нужд ТЭС. Организация эксплуатации и технического обслуживания. Нормы и требования

СТО 70238424.27.010.001-2008 Электроэнергетика. Термины и определения

Примечание — При пользовании Стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

Читайте также:  Установки для общественных транспортов

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 1.4, ГОСТ Р 1.12, ГОСТ 2.601, ГОСТ 27.002, ГОСТ 15467, ГОСТ 16504, ГОСТ 19431, ГОСТ 24291 и СТО 70238424.27.010.001-2008, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 аккумулятор (элемент): Совокупность электродов и электролита, образующая основу устройства аккумулятора и корпуса.

3.2 аккумуляторная установка: Два или более аккумуляторов (элементов), соединенных между собой и используемых в качестве источника электрической энергии, работающих в режиме заряда, подзаряда от одного или более выпрямительно-зарядного устройства.

3.3 батарейный поддон: Контейнер со стенками для размещения нескольких аккумуляторов или батарей.

3.4 выпрямительный зарядно-подзарядный агрегат: предназначен для зарядки аккумуляторных батарей, параллельной работы с аккумуляторными батареями на нагрузку и для формовки отдельных аккумуляторов.

3.5 вентиляционная пробка: Деталь, закрывающая заливочное отверстие, которое также используется для удаления газа.

3.6 вторичная система электростанции (подстанции): Совокупность устройств управления, сигнализации, автоматики, защиты и измерений электростанции (подстанции), связанных между собой вторичными цепями.

3.7 газовыделение: Газообразование в процессе электролиза электролита.

3.8 главная электрическая схема электростанции (подстанции): Схема соединений основного оборудования электрической части электростанции (подстанции) с указанием типов и основных электрических параметров оборудования.

3.9 двухступенчатый заряд, двухрежимный заряд: Заряд, который начинается при заданном токе, а с определенного момента продолжается при меньшем токе.

3.10 емкость батареи: Количество электричества или электрический заряд, которые полностью заряженная батарея может отдать в заданных условиях. Емкость обычно выражается в ампер-часах (А·ч).

3.11 закрытый аккумулятор: Аккумулятор, который закрыт в обычных условиях, но имеет устройство, позволяющее выделяться газу, когда внутреннее давление превышает определенное значение. Обычно доливка электролита в такой аккумулятор невозможна.

3.12 заряд при постоянном значении тока: Заряд, в процессе которого поддерживается постоянное значение тока.

3.13 заряд при постоянном значении напряжения: Заряд, в процессе которого поддерживается постоянное значение напряжения на выводах батареи.

3.14 конечное напряжение разряда: Заданное напряжение, при котором разряд батареи считается законченным.

3.15 модифицированный заряд при постоянном значении напряжения: Заряд при постоянном значении напряжения методом ограниченного тока.

3.16 начальный заряд: Подготовительный заряд с целью приведения батареи в состояние полной заряженности.

3.17 намазная (пастированная) пластина: Пластина, содержащая токопроводящую решетку, которая служит основой для активной массы.

3.18 номинальная емкость: Соответствующее приближенное количество электричества, используемое для идентификации емкости аккумулятора или батареи. Эта величина обычно выражается в ампер-часах.

3.19 пластина Планте: Пластина очень большой эффективной поверхности, обычно изготавливаемая из свинца, активная масса которой формируется в тонких слоях свинца путем электрохимического окисления.

3.20 перезаряд (элемента или батареи): Продолжение заряда после достижения полного заряда вторичного химического источника тока.

3.21 постоянный подзаряд (непрерывный заряд малым током): Непрерывный заряд длительным режимом, который компенсирует саморазряд и поддерживает батарею в состоянии почти полной заряженности.

3.22 принципиальная электрическая схема электростанции (подстанции): Схема, отображающая состав оборудования и его связи, дающая представление о принципе работы электрической части электростанции (подстанции).

3.23 разряд батареи: Операция, в процессе которой батарея отдает ток во внешнюю цепь в результате превращения химической энергии в электрическую.

3.24 работы со снятием напряжения: Работа, когда с токоведущих частей электроустановки, на которой будут проводиться работы, отключением коммутационных аппаратов, отсоединением шин, кабелей, проводов снято напряжение и приняты меры, препятствующие подаче напряжения на токоведущие части к месту работы.

3.25 режим разряда: Ток, при котором батарея разряжается.

3.26 свинцово-кислотная аккумуляторная батарея: Аккумуляторная батарея, в которой электроды изготовлены главным образом из свинца, а электролит представляет собой раствор серной кислоты.

3.27 сведения о процессе эксплуатации: Длительность и условия работы, проведение технического обслуживания, ремонта и другие данные.

3.28 сезонное техническое обслуживание: Техническое обслуживание, выполняемое для подготовки изделия к использованию в осенне-зимних или весенне-летних условиях.

3.29 сигнализация: Устройство, обеспечивающее подачу звукового и светового сигнала при достижении предупредительного значения контролируемого параметра.

3.30 тепловой разгон: Критическое состояние, возникающее в процессе заряда при постоянном напряжении, когда ток и температура батареи производят совокупный взаимно усиливающий эффект, который может привести к разрушению батареи.

3.31 трубчатая (панцирная) пластина: положительная пластина, которая состоит из комплекта пористых трубок, заполненных активной массой.

3.32 уравнительный заряд: Продолжительный заряд, обеспечивающий полный заряд всех аккумуляторов в батарее.

3.33 форсированный заряд: Частичный заряд, обычно в ускоренном режиме, в течение короткого периода времени.

4 Обозначения и сокращения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения и сокращения:

источник

Добавить комментарий