Оперативный ток в цепях защиты и автоматики

Системы оперативного постоянного тока. В качестве источника не-зависимого постоянного оперативного тока служит аккумуляторная батарея, преимуществом которой является независимое и устойчивое напряжение. К основным недостаткам систем оперативного постоянного тока относятся следующие:

• — удорожание стоимости сооружения подстанции за счет аккумуляторной батареи и сооружения для нее специального отапливаемого помещения;
• — необходимость ухода за батареей;
• — наличие разветвленной сети постоянного тока, затруднительность отыскания в ней замыканий на землю, возможность ложных отключений из-за появления обходных цепей, двойных замыканий на землю.

Системы оперативного переменного тока. В качестве источника оперативного переменного тока служат трансформаторы собственных нужд подстанций, трансформаторы тока и напряжения. К основным преимуществам переменного и выпрямленного оперативного тока перед постоянным оперативным током относятся следующие:

• — отсутствие отдельного независимого источника питания для управления, сигнализации, релейной защиты и автоматики, что снижает стоимость установки и эксплуатационные расходы;
• — отсутствие общей электрически связанной сети оперативного тока, что снижает капитальные затраты и повышает надежность работы установки; исключаются ложные действия защиты и автоматики;
• — возможность применения схем с реле прямого действия для максимальных и дифференциальных защит, которые являются наиболее распространенными, особенно в распределительных схемах электроснабжения напряжением 3−35 кВ и других устройств защиты и автоматики.

Рисунок 6 — Схема питания цепей оперативного тока от трансформатора собственных нужд подстанции 6/35 кВ.

Схемы питания от трансформаторов собственных нужд переменным оперативным током могут быть рекомендованы к применению для понизительных подстанций 35/6−10 кВ и для подстанций 110 кВ с двухобмоточными или трехобмоточными трансформаторами без выключателей на стороне высшего напряжения. Место подключения трансформаторов собственных нужд и их количество в общем случае определяются схемой электрических соединений подстанций, числом и мощностью установленных силовых трансформаторов и режимом их работы, количеством питающих линии и другими факторами, вытекающими из конкретных условий работы подстанции.

Принципиальная схема питания цепей оперативного тока от силовых трансформаторов собственных нужд для подстанций 6−35 кВ приведена на рисунке 6. Для подстанций 110 кВ с трехобмоточными трансформаторами при наличии линий 35—6 кВ, связанных с источниками питания, может быть рекомендована та же схема.

При отсутствии постоянно подключенных источников питания на стороне среднего или низшего напряжений рекомендуется схема подключения трансформаторов собственного расхода к выводам силовых трансформаторов до выключателя 6−10 кВ.

Рисунок 7 — Схема питания переменным оперативным током на подстанции 110−35/10−6 кВ при отсутствии постоянно подключенных источников на стороне низшего или среднего напряжения.

Схема питания переменным оперативным током на подстанции 110/35/6 кВ при отсутствии связи с указанными источниками питания представлена на рисунке 7. На подстанциях 110 кВ без выключателей на стороне высшего напряжения при пользовании оперативным переменным током количество устанавливаемых трансформаторов собственных нужд, как правило, должно быть не менее двух.

Схемы питания цепей оперативного тока от трансформаторов напряжения к широкому использованию не рекомендуются в связи с малой мощностью трансформаторов напряжения и отличием их напряжения от напряжения аппаратуры управления, сигнализации и автоматики. Исключением являются трансформаторы напряжения 110 кВ и выше, которые обладают достаточной мощностью для питания оперативных цепей. Схемы питания цепей оперативного тока от трансформаторов тока применяются в основном только для выключателей, снабженных приводами типов КАМ, ПРБА, ПГМ, ППМ и т. д., в которые встроены отключающие катушки или реле прямого действия.

Постоянный ток для питания оперативных цепей релейной защиты и автоматики может быть получен путем выпрямления переменного тока полупроводниковыми и другими выпрямителями. В этом случае сохраняются преимущества постоянного тока, заключающиеся в применении более совершенной в конструктивном отношении релейной и другой аппаратуры, и отпадает потребность в аккумуляторной батарее как источнике постоянного тока.

Основным недостатком выпрямителей как источника оперативного постоянного тока является зависимость выпрямленного тока от наличия и величины напряжения переменного тока на входе выпрямителя.

Питание выпрямительных устройств (блоки питания) от цепей напряжения переменного тока трансформаторов напряжения или шин низкого напряжения силовых трансформаторов собственных нужд обеспечивает действие защиты при повреждениях, не вызывающих общего снижения напряжения на шинах подстанции. Так, например, надежно обеспечивается работа газовой защиты. Питание цепей оперативного тока от цепей трансформаторов тока обеспечивается надежно при наличии сверхтоков, возникающих в следствие к. з. Здесь следует отметить, что как раз в это время цепи оперативного тока, питающиеся от трансформаторов напряжения и шин низкого напряжения силовых трансформаторов, не обеспечивают работы защиты по причине резкого снижения напряжения.

В этом случае надежно работают такие виды защит, как максимальная токовая защита, токовая отсечка, продольная дифференциальная защита и т. п.

Питание оперативных цепей напряжения и тока совместно обеспечивает их работу при действиях защиты во всех случаях и при различных видах повреждений. Ввиду небольшой мощности блоков питания, при необходимости обеспечить включение выключателей дополнительно устанавливаются конденсаторы, которые, разряжаясь в момент включения выключателя, действуя совместно с блоком питания, обеспечивают включение выключателей.