Общие положения по оперативным постоянным токам

    Система оперативного постоянного тока может быть выполнена централизованной или децентрализованной. В централизованной системе оперативного тока (СОПТ) устройства вторичной коммутации питаются от общего комплекса преобразователей и накопителей. Допускается применение нескольких централизованных СОПТ, разделенных по определенному признаку. В децентрализованной СОПТ каждое присоединение, или терминал, имеет в схеме питания индивидуальные накопители.

Система оперативного постоянного тока включает:

— аккумуляторные батареи;

— устройства заряда-подзаряда (ЗПУ);

— устройства стабилизации напряжения (при необходимости);

— преобразователи напряжения;

— распределительные щиты и шкафы с защитной и коммутационной аппаратурой;

— устройства контроля и автоматики;

— блок формирования нейтрали СОПТ;

— силовые и контрольные кабели.

    В режиме ускоренного заряда напряжение на шинах не должно превышать 10% от номинального значения (достигается выбором величины максимального напряжения заряда, не превышающего этой величины, или применением схемы с дополнительными балластными диодами).

    Уравнительный заряд проводится в соответствии с требованиями инструкций по эксплуатации и обслуживанию выбранного типа аккумуляторной батареи (АБ). Продолжительность режима уравнительного заряда зависит от состояния АБ и должна быть не менее 6 часов.

    Для определения фактической емкости АБ выполняется контрольный разряд АБ.

    Система оперативного постоянного тока  должна препятствовать распространению электромагнитных помех в цепях постоянного тока и таким образом защищать микропроцессорные устройства.

     Конфигурация СОПТ зависит от системы релейной защиты и управления и проектируется с учетом особенностей этой системы. Конфигурация построения СОПТ должна обеспечивать питание комплектов релейной защиты и автоматики (РЗА), взаимно резервирующих друг друга, а также электромагнитов отключения высоковольтных выключателей, которое должно быть максимально независимым. Индивидуальное резервирование питания каждого из взаимно резервирующих комплектов РЗА не требуется.

Требования к системе оперативного постоянного тока

СОПТ должна обеспечивать бесперебойное электропитание:

— устройств РЗА;

— устройств управления высоковольтными коммутационными аппаратами (без питания приводов разъединителей и заземляющих ножей; питание приводов выключателей возможно при соответствующем обосновании);

— устройств связи, обеспечивающих передачу сигналов и команд РЗА;

— устройств коммуникации, обеспечивающих передачу сигналов и команд между устройствами РЗА;

— устройств нижнего и среднего уровня АСУ ТП;

— устройств сбора информации для АСУ ТП;

— приводов автоматических вводных и секционных выключателей щитов собственных нужд (ЩСН) напряжением 0,4 кВ;

— устройств сигнализации;

— инверторов резервного питания АСУ ТП, светильников аварийного освещения помещений аккумуляторной батареи, ОПУ, релейного щита, ЗРУ, насосных, камер задвижек пожаротушения (резервное питание).

В системе оперативного тока  применяется система заземления IT.

Номинальное значение напряжения СОПТ должно составлять 220 В.

    Напряжение на шинах щита постоянного тока (ЩПТ) в нормальных условиях эксплуатации допускается поддерживать в пределах, не превышающих ±5% от номинального напряжения.

    Предельно допустимый разброс напряжений на клеммах потребителей постоянного тока допустим в рамках -15% ÷ +10% от номинального значения, в том числе при аварийных разрядах АБ и ускоренных и уравнительных зарядах АБ.

    Аккумуляторная батарея должна обеспечивать возможность формирования максимального расчетного толчкового тока после двухчасового разряда током нагрузки. Для наиболее ответственных ПС без постоянного оперативного персонала должна быть обеспечена продолжительность работы СОПТ на время, достаточное для прибытия персонала, выявления им неисправности в СОПТ и принятия мер по восстановлению нормального режима работы.

    Срок службы оборудования, используемого в СОПТ, составляет не менее 20 лет, за исключением нестационарных АБ, применяемых в шкафах оперативного тока (ШОТ), для которых допустимо снижение срока службы оборудования до 12 лет.

    Система оперативного тока  должна удовлетворять требованиям термической и динамической стойкости при близких КЗ в цепях СОПТ.

    Система оперативного тока  должна иметь защиту от коммутационных перенапряжений и импульсных помех, проникающих через распределительную сеть из первичных силовых цепей и из контура заземления ПС.

    Система оперативного тока  должна иметь защитные устройства, позволяющие селективно и с необходимым быстродействием локализовать повреждения в цепях вторичной коммутации.

    Система оперативного тока  должна иметь устройства низкоомного (15÷30 кОм) шунтирования изоляции полюсов относительно земли, уменьшающего порог опасного снижения изоляции (до 20 кОм), способного спровоцировать ложную работу электромагнитов управления и дискретных входов терминалов при замыканиях на землю.

Система оперативного тока  должна иметь устройство сигнализации снижения изоляции.

    Система оперативного тока  должна иметь устройство автоматического поиска фидера с пониженной изоляцией (только для ПС с МП РЗА) и устройство замера величины изоляции полюсов относительно земли.

    РУ питания конечных потребителей могут иметь радиальную или кольцевую схему питания. При любой схеме питания должны обеспечиваться чувствительность, быстродействие и селективность защитных устройств СОПТ с достаточным коэффициентом надежности.

    Система оперативного тока  должна иметь устройства мониторинга положения коммутационных аппаратов и параметров СОПТ.

    Система оперативного тока  должна иметь устройства сигнализации положения коммутационных аппаратов и устройства измерения основных параметров СОПТ.

    Допускается объединение в одном устройстве функций мониторинга, сигнализации и измерений.

Основные параметры системы оперативного тока  , подлежащие регистрации в устройствах РАС:

— напряжение АБ;

— напряжение секций, связанных с АБ через вольтодобавочные устройства или ограничители напряжения;

— напряжение одного либо двух полюсов АБ относительно земли всех гальванически развязанных цепей СОПТ;

— токи АБ и вторичные токи преобразователей.

    Проводники СОПТ должны удовлетворять требованиям термической стойкости и невозгораемости.

    Все компоненты и электроприемники СОПТ должны быть защищены от токов КЗ и перегрузки отключающими защитными аппаратами: плавкими предохранителями, автоматическими выключателями.

    Для защиты от коротких замыканий и перегрузок должна использоваться трехуровневая система отключающих защитных аппаратов:

— первый (верхний) уровень — вводные защитные аппараты АБ. Для каждой секции СОПТ рекомендуется устанавливать отдельные защитные аппараты;

— второй (средний) уровень — групповые защитные аппараты ЩПТ, питающие шинки управления или сигнализации группы присоединений;

— третий (нижний) уровень — индивидуальные защитные аппараты, питающие электроприемники.

    На ПС 35 кВ, а также ПС 110 (150) кВ с тремя и менее выключателями 110 (150) кВ возможно использование двухуровневой системы отключающих защитных аппаратов (с исключением групповых защитных аппаратов ЩПТ, питающих шинки управления или сигнализации группы присоединений).

    Защитные аппараты должны обеспечивать отключение КЗ в любой точке СОПТ, сопровождающихся снижением напряжения на сборках ЩПТ и ШРОТ (шкафа распределения оперативного тока) глубиной более 30%, со временем, не превышающим 1 с, и глубиной более 60% со временем, не превышающим 100 мс.

    Должно быть обеспечено резервирование автоматических выключателей действием плавких предохранителей среднего уровня при трехуровневой системе защиты, действием плавких предохранителей верхнего уровня при двухуровневой системе защиты. Резервирование плавких предохранителей не требуется.

    Поиск «земли» должен обеспечиваться без отключения электроприемников и без инжекции в сеть СОПТ токов, способных вызвать ложное срабатывание устройств РЗАУ и ПА. Устройства поиска «земли» должны работать без отключения блока формирования нейтрали или иметь собственные внутренние сопротивления полюсов на землю того же порядка, что и сам блок.

    Питание цепей сигнализации устройств, находящихся за пределами здания, периферийных цепей АСУ ТП осуществляется с шинки блока шкафа питания вспомогательных цепей из-под одного индивидуального автомата для каждого присоединения.

    При наличии в СОПТ шинки резервного питания, предназначенной для поиска фидеров с пониженной изоляцией без обесточивания и для выделения их на изолированную работу при невозможности быстрой ликвидации повреждения, схема организация шинки резервного питания выполняется аналогичной схеме организации питания шкафа вспомогательных цепей.

    Конфигурация системы оперативного тока  проектируется таким образом, чтобы обеспечить ремонт и замену основных компонентов с сохранением питания всех основных электроприемников.

    При разработке резервирования необходимо исключить (во взаимно резервируемых комплектах РЗА) цепи и устройства, отказ которых ведет к потере работоспособности одновременно обоих комплектов.

В системе оперативного тока  запрещаются:

— параллельная работа двух и более АБ;

— подключение к сети СОПТ устройств с сопротивлением входных цепей относительно земли менее 1 МОм;

Допускается параллельная работа двух ЩПТ при:

— неисправности одной АБ;

— режимах контрольного разряда;

— техническом обслуживании одной из АБ.

    Аккумуляторные помещения должны быть оборудованы естественной и принудительной приточно-вытяжной вентиляцией во избежание образования взрывоопасных смесей (водорода и кислорода). Запрещается устанавливать в аккумуляторном помещении оборудование, в котором могут возникать искры. Стеллажи под аккумуляторные батареи и сами аккумуляторные батареи выполняются из трудногорючих или негорючих материалов. Все электрические соединения внутри помещений АБ выполняются одножильными многопроволочными кабелями с медной жилой с изоляцией, устойчивой к воздействию паров электролита АБ.

    Вентиляция помещения АБ должна включаться автоматически при переходе ЗПУ в режим ускоренного заряда и отключаться не ранее часа после возвращения в режим подзаряда. При неисправности вентиляции АБ перевод ЗПУ в режимы ускоренного и уравнительного заряда должен блокироваться.

    Оборудование системы оперативного тока  должно соответствовать требованиям стойкости к механическим внешним воздействиям по ГОСТ 17516.1, с учетом места размещения оборудования и сейсмической стойкости, определяемой географическим положением ПС.

    Оборудование СОПТ должно соответствовать требованиям электромагнитной совместимости по ГОСТ Р 51317.6.5, [60] и пройти испытание на помехоустойчивость в соответствии с ГОСТ Р 51317.6.5.

    Оборудование СОПТ должно иметь климатическое исполнение, соответствующее категории размещения по ГОСТ 15543.1.

Аккумуляторные батареи в системе оперативного постоянного тока

    АБ должны обеспечить питание электроприемников постоянного тока при отключении по любой причине зарядно-подзарядных устройств и компенсацию импульсов тока нагрузки, превышающих технические возможности зарядно-подзарядного устройства.

    АБ должна обеспечивать достаточный уровень напряжения у потребителей (не менее 0,85•Uном) в течение всего срока эксплуатации.

Срок службы стационарных аккумуляторных батарей должен быть не менее 20 лет.

    Для нестационарных батарей, применяемых в СОПТ на базе шкафов ШОТ, допускается снижение срока эксплуатации до 10 лет.

    На ПС используются стационарные малообслуживаемые свинцово- кислотные аккумуляторы вентилируемого типа по ГОСТ Р МЭК 60896-11.

    При больших значениях допустимого тока разряда, как при продолжительных разрядах, так и при толчковых нагрузках, применяются АБ с пластинами большой поверхности типа GroE, имеющие малое внутреннее сопротивление. Если токи аварийного разряда невелики и отсутствует значительная толчковая нагрузка, допустимо применять батареи типа OPzS, OCSM.

    Для СОПТ, выполненных на базе шкафов ШОТ, применяются герметизированные необслуживаемые аккумуляторы.

    В строящихся и проектируемых ПС необходимо размещать каждую АБ в отдельном помещении. Для реконструируемых ПС допускается размещение двух АБ в одном помещении при условии выполнения мероприятий по взрывозащищенности и пожарозащищенности.

    При выборе ёмкости АБ необходимо учитывать снижение фактической разрядной емкости в конце срока эксплуатации на величину, указанную заводом-изготовителем в документации на АБ.

    Зарядно-подзарядные устройства для аккумуляторных батарей системы оперативного тока

Зарядно-подзарядные устройства должны обеспечивать:

— питание электроприемников постоянного тока;

— подзаряд АБ при постоянном стабилизированном напряжении поддерживающего заряда, рекомендованном производителем АБ.

В СОПТ применяются по два ЗПУ на каждую АБ.

    Мощность двух ЗПУ, работающих параллельно на одну АБ, должна обеспечивать питание всех подключенных к комплекту СОПТ электроприемников ПС с учетом одновременного проведения ускоренного заряда АБ до 90% номинальной ёмкости в течение не более 8 часов.

    Питание ЗПУ должно осуществляться от секций собственных нужд 0,4 кВ. Питание взаиморезервирующих ЗПУ необходимо осуществлять от разных секций ЩСН 0,4 кВ.

     ЗПУ должны обеспечивать точность стабилизации выходного напряжения в режиме поддерживающего заряда не хуже ±1% и термокомпенсацию напряжения поддерживающего заряда.

    Уровень пульсации напряжения при работе зарядно-подзарядного устройства на полную нагрузку комплекта СОПТ при отключенной АБ не должен превышать ±5 % Uном.

    ЗПУ должны иметь блокировку включения режима уравнительного и ускоренного заряда АБ при неработающей приточно-вытяжной вентиляции помещения АБ.

    ЗПУ должно автоматически включаться после перерывов питания со стороны переменного тока и работать в режиме заряда, соответствующем состоянию АБ.

    ЗПУ не должны размещаться в одном шкафу, в расположенных рядом шкафах.

Щиты постоянного тока для системы оперативного тока

    Щит постоянного тока (ЩПТ) должен обеспечивать подключение источников питания, устройств стабилизации напряжения и распределения электроэнергии по группам электроприемников СОПТ.

Шкафы ЩПТ должны удовлетворять следующим требованиям:

— количество ЩПТ на ПС равно числу АБ;

— в пределах каждого ЩПТ обеспечивается размещение коммутационных и защитных аппаратов, устройств контроля изоляции, устройств мониторинга, устройств защиты от перенапряжений, местной сигнализации, рядов клемм для присоединения КЛ;

— размещение аппаратуры и рядов клемм в шкафах ЩПТ обеспечивает свободный доступ к любому из них для замены, выполнения ремонтных работ и работ по техническому обслуживанию;

— ЩПТ размещается в шкафах двухстороннего обслуживания, имеет открывающиеся дверцы на лицевой и тыльной стороне, позволяющие выполнять применяется при соответствующем обосновании;

— электрические соединения аппаратов внутри щита выполнены изолированными проводами с медными жилами и медными шинами;

— на ЩПТ применяются коммутационные устройства, предназначенные для выполнения операций под нагрузкой и позволяющие выполнять операции включения-отключения без дополнительных защитных средств;

— измерительная аппаратура, аппаратура управления и сигнализации устанавливаются на дверях шкафа;

— размещение органов управления и средств отображения информации о состоянии СОПТ соответствует рекомендациям ГОСТ 12.2.033. По требованию заказчика ЩПТ может иметь устройство «мигающего плюса».

Шкафы распределения оперативного постоянного тока для системы оперативного тока

    Шкафы распределения оперативного тока (ШРОТ) должны обеспечивать распределение электроэнергии по цепям питания конечных электроприемников, размещение коммутационных и защитных отключающих аппаратов.

    Конструкция шкафа распределения оперативного постоянного тока должна соответствовать ГОСТ Р 51321.1.

    ШРОТ с отключающими защитными аппаратами нижнего уровня устанавливаются в непосредственной близости к электроприемникам.

    ШРОТ имеют вводы питания от разных секций одного ЩПТ. Каждый ввод подключается через коммутационный аппарат, обеспечивающий возможность проведения ремонтных работ в ШРОТ.

    Запрещается объединение на одной сборке цепей питания электроприемников, чувствительных к перенапряжениям и высокочастотным помехам (микропроцессорные устройства, устройства связи и т.п.), и цепей, выходящих за пределы помещения, в котором размещен ШРОТ.

    Запрещается установка индивидуальных ключей выбора питания устройств РЗАУ, ПА и других электроприемников, имеющих полноценный аппаратный резерв.