Tasavirran lähteet ja verkot
Sähköasemilla työpiireihin tasavirta yleensä käytetään happoparistoja (kiinteitä ja kannettavia) ja joissakin tapauksissa alkaliparistoja. Kiinteät akut koostuvat yksittäisistä akuista, jotka on yleensä kytketty sarjaan.
Akkua kutsutaan toissijaiseksi kemialliseksi virtalähteeksi, jonka tehtävänä on kerätä sähköenergiaa (lataus) ja palauttaa tämä energia käyttäjälle (purkaus).
Happoakun pääosat (kuva 1) ovat lyijypositiivinen 2 ja negatiivinen 1 levyt, kytkentänauhat 5, elektrolyytti, erottimet 3 ja astia. Positiivisina käytetään lyijylevyjä, joissa on suuri määrä reunoja, mikä lisää levyjen työpintaa, negatiivisina - laatikkotyyppisinä levyinä. Positiivisten levyjen muodostumisen jälkeen muodostuu lyijydioksidia PbO2, ja negatiivisille levyille muodostuu sienilyijyä Pb.
Riisi. 1. Akut tyyppi SK -24 puusäiliössä: 1 — negatiivinen levy, 2 — positiivinen levy, 3 — erotin, 4 — pidätinlasi, 5 — liitoslista, 6 — oksan kärki
Elektrolyytti koostuu erittäin puhtaasta rikkihaposta ja tislatusta vedestä.Kiinteästi ladatun akun elektrolyytin tiheys 25 °C:ssa on 1,21 g / cm3.
Akun positiivisten ja negatiivisten levyjen väliin asennetaan eristävät väliseinät - erottimet, jotka estävät levyjen sulkeutumisen mahdollisen vääristymän ja aktiivisen massan putoamisen pois niistä.
Akulle on ominaista kapasiteetti, EMF, lataus- ja purkausvirrat. Akun nimelliskapasiteetti (ampeeritunteina) on sen kapasiteetti 10 tunnin purkautumisella ja normaalilämpötilassa (25 °C) ja elektrolyytin tiheydellä (1,21 g / cm3).
Sähköasemilla käytetään pääasiassa 220 V akkuja, jotka on koottu C, SK, SN akuista.
C (kiinteät) akut on suunniteltu purkamaan 3–10 tuntia tai enemmän. CK-akut (kiinteät lyhytaikaisiin purkaustiloihin) mahdollistavat purkauksen 1-2 tuntia, joten CK-akuissa käytetään vahvistettuja liitäntäliuskoja levyjen välillä, jotka on suunniteltu korkealle virralle.
C- ja CK-akkusäiliöt ovat avoimia, huoneisiin C -16, CK -16 ja pienempiin - lasia ja suuriin huoneisiin - puisia, sisältä lyijyllä (tai keraamisella) vuorattu. CH-tyyppisille akuille on tunnusomaista, että ne sijoitetaan tiiviisti suljettuihin astioihin. Näillä akuilla on suhteellisen pieni paino ja mitat, ne voidaan asentaa yhteen huoneeseen muiden sähkölaitteiden kanssa.
Akun numero (kirjainmerkinnän jälkeen) kuvaa sen kapasiteettia. Ampeerituntikapasiteetti on yhtä suuri kuin akkujen lukumäärä kerrottuna yksittäisen akun yksikkökapasiteetilla, jonka numero on 1. Tyyppien C-1 ja SK-1 akuilla tämä kapasiteetti on 36 Ah ja tyypeillä C- 10 ja SK - 10 - 360 Ah.
Pienillä sähköasemilla, kun ei ole merkittäviä käynnistyskuormia ja jyrkkiä vaihteluita käyttövirran verkossa (kun kytkimet on kytketty päälle jne.), käytetään kannettavia pienikapasiteettisia käynnistysakkuja, joiden jännite on 24 ja 48 V. tällaisten sähköasemien akku toimii yleensä pitkään normaalissa purkaustilassa ja tietyn ajan kuluttua - menetettyään nimelliskapasiteettinsa (joka määritetään akun jännitteen ohjausmittauksilla) - se korvataan vara-akulla. Joskus käytetään alkaliparistoja, joissa elektrolyyttinä toimii kaustisen kaliumin vesiliuos, jonka tiheys on 1,19-1,21 g / cm3.
Alkaliparistojen positiivisissa levyissä vaikuttava aine on nikkelioksidihydraatti ja negatiivisissa levyissä - kadmium raudan sekoituksella (nikkeli-kadmiumparistot) tai vain rauta (nikkeli-rauta-akut). Sähköasemilla käytetään useimmiten NZh- ja TNZh-tyyppisten elementtien rauta-nikkeli-akkuja.
Lyijyakuilla ja alkaliparistoilla on hyvät ja huonot puolensa: lyijyakuilla on korkeammat purkausjännitteet (1,8-2 ja 1,1-1,3 V) kuin alkaliparistoissa, suurempi kapasiteetti ja energiatehokkuus. Siksi lyijyakut vaativat lähes puolet niin paljon, kun valmistetaan saman jännitteen akku. Alkaliparistojen ominaisuuksia ovat tiiviys, tiheys, mekaaninen lujuus, alhainen itsepurkautuminen ja kyky työskennellä alhaisissa lämpötiloissa.
Ladattavat akut ovat luotettavin virtalähde toissijaisille laitteille, koska ne tarjoavat itsenäisen (autonomisen) virransyötön käyttöpiireille AC-jännitteen katketessa.
Hätätilassa akut ottavat vastuulleen kaikkien DC-kuluttajien kuorman tarjoten releen suojauksen ja automaation sekä mahdollisuuden kytkeytyä päälle ja pois kytkimet... Hätätilan rajaajaksi oletetaan 0,5 tuntia kaikille tasavirralla toimiville sähkövastaanottimille ja työpiireille ja tietoliikenne- ja telemekaniikka 1-2 tuntia., 0 h).
Ladattavien akkujen käyttö on rajoitettua niiden korkeiden kustannusten ja toiminnan monimutkaisuuden vuoksi. Siksi ne asennetaan suurimmille sähköasemille. Yli 500 kV:n sähköasemille asennetaan kaksi tai useampia akkuja.
Tällä hetkellä akkujen lataamiseen käytetään staattisia tasasuuntaajia, joita kutsutaan akkulatureiksi. Vanhoilla sähköasemilla on edelleen käytössä huomattava määrä moottorigeneraattoreita.
Käytön aikana akkuun varastoitunutta sähköenergiaa kuluu jatkuvasti. Sen täydentämiseen käytetään ladattavia laitteita, joita voidaan käyttää myös moottorigeneraattoreina ja staattisina tasasuuntaajina. Laturien teho on yleensä 20-25 % laturien tehosta. Joissakin tapauksissa sama laite voi suorittaa lataus- ja latauslaitteen toimintoja.
Moottorigeneraattorit koostuvat oikosulkumoottorista ja DC-generaattorista, jossa on rinnakkaisheräte. Molemmat koneet on asennettu samalle rungolle ja niiden akselit on yhdistetty elastisella kytkimellä. Akkua ladattaessa tulee laturin generaattorijännitteen muuttua, joten tasavirtageneraattori valitaan laajalla jännitteensäädöllä muuttamalla sen herätettä shunttireostaatilla.Piitasasuuntaajia käytetään laajalti staattisina lataus- ja latauslaitteina.
Toisin kuin moottorigeneraattori, staattiset tasasuuntaajat ovat halvempia, niissä ei ole liikkuvia osia, niitä on helpompi huoltaa, niillä on pitkä käyttöikä ja suuri ylikuormituskyky, ja siksi ne ovat yleisimpiä.
Tasavirran jako, lataus- ja latauslaitteiden kytkeminen akkuihin tapahtuu tasavirtapiirilevyjen (DCB) kautta, joilla kytkentälaitteet ja -instrumentit sijaitsevat. Päivystävän henkilöstön toiminnan helpottamiseksi DCS:ään käytetään DC DC -muistopiirejä.
Akut, tasavirtalähteet, lataus- ja latauslaitteet, DC-sähkövastaanottimet on kytketty toisiinsa kaapelilinjoilla ja joissain tapauksissa kiskoilla, jotka yhdessä muodostavat sähköpiirin tasavirtaverkkoon.
Ladattavilla akuilla on kolme päätoimintatapaa: suihkulataus, lataus-purkaus ja lataus-lepo-purkaus.
Sähköasemilla akut toimivat yleensä piippulataustilassa... Jännitteenvakaimella (tarkkuudella ± 2%) varustettu laturi syöttää tällöin aina käyttövirtaa verkon jatkuvasti päällä oleville sähkövastaanottimille. (signaalilamput, relekelat, kontaktorit) ja lataa myös akun uudelleen kompensoimalla sen itsepurkautumista.
Tämän seurauksena akku on jatkuvasti ladattu täyteen. Akku vaimentaa pääasiassa lyhytaikaiset kuormitusiskut.
Kuvassa Kuvassa 2 on kaavio akun asennuksesta 500 kV sähköasemalla.Sähköasemalla on kaksi akkua ja kolme lataus- ja latauslaitetta, joista yksi on varassa. Akkuparistot on koottu SK-tyyppisistä lyijyakuista, joita käytetään lataus- ja latauslaitteina. Puolijohdetasasuuntaajat VAZP-380 / 260-40 / 80... DC-levy on koottu kokonaisista PSN-1200-71-sarjan DC-paneeleista.
Riisi. 2. Kaavio akun asennuksesta ilman lisäelementtejä: AB1, AB2 — akut, VU1, VU2, VUZ — tasasuuntauslaitteet, UMC — vilkkuva valolaite, UKN — jännitetason säätölaite, UKI — ohjauslaitteen eristys, SH — ohjaus väylä, SH — signaaliväylät, (+) — vilkkuvat väylät, I, II, III, IV — osanumerot, SH — sähkömagneettien tehoväylät kytkimien kytkemiseen
Kilpirenkaat on jaettu kahteen pääosaan (I ja II) ja kahteen lisäosaan (III ja IV). Sähkövastaanottimet saavat virtaa osista I tai II, apulohkoja käytetään teholähteiden keskinäiseen oikosulkuun: akkuja ja tasasuuntaajia lataamiseen ja uudelleenlataukseen.
Sähkövastaanottimet ja virtalähteet kytketään A3700- ja AK-63-sarjan automaattisilla kytkimillä. Nämä kytkimet suorittavat kytkinlaitteiden toimintoja ja suojaavat DCB-liitäntöjä oikosululta. Levyssä on laitteet vilkkuvaloille UMC, eristyksen ohjaus UCI ja jännitetaso UCN.
Asennuksissa, joissa vaaditaan lisäjännitettä öljykytkimien voimakkaiden sähkömagneettien käynnistämiseksi, asennetaan lisäelementtejä. Ylimääräisillä paristoilla varustetuissa paristoissa on 120, 128, 140 kennoa 108:n sijaan.Tällaisissa tapauksissa piiri muuttuu jonkin verran.
Lisäkennojen levyjen sulfatoitumisen estämiseksi negatiivisen navan ja 108. kennon haarojen väliin on kytketty säädettävä vastus, jonka avulla muodostetaan pääkennojen purkausvirtaa vastaava purkausvirta. Tämä takaa samat käyttöolosuhteet pää- ja lisäkennoille ja sulkee pois mahdollisuuden syvälatauksiin ja purkauksiin, mikä estää sulfatoitumisen ja pidentää akkujen käyttöikää. Tihkulataustilassa akku on aina ladatussa tilassa ja valmis syöttämään käyttäjille tasavirtaa.
Normaalitilassa jokaisen päälle kytketyn akkukennon jännitteen tulee olla 2,2 V toleranssilla ± 2 %. Tapauksissa, joissa tarvitaan erijännitteistä tasavirtaa toisiolaitteiden syöttämiseen, käytetään kannettavia akkuja ja väliakkukennojen haaroja.
Esimerkiksi useimmille releen suojalaitteet 220 V:n jännite vaaditaan, telemekaanisille laitteille 24, 48 tai 60 V ja öljykytkimien voimakkaiden sähkömagneettisten käyttöjen syöttämiseen - jännite jopa 250 V ja enemmän kompensoimaan kaapelin jännitehäviö akusta kojeistossa, jossa kytkimet asennetaan suurille kytkentävirroille.
Joissakin asennuksissa akut toimivat lataus-purkaustilassa. Tässä tapauksessa akun napojen jännite ei pysy vakiona, vaan vaihtelee suhteellisen laajalla alueella (lyijyakkujen kohdalla jännite muuttuu purkauksen aikana 2:sta 1,8-1,75 V:iin ja latauksessa 2, 1 2,6 -2,7 B).
Vakaa akun jännitetason ylläpitämiseksi kaikissa DC-kortin DC-väylien tiloissa lataus-purkausmenetelmällä toimivissa akkupiireissä on elementtikytkin, jonka tehtävänä on muuttaa akkujen väyloihin kytkettyjen akkujen lukumäärää. asennukseen tai laturiin.
Akkuasennusten toimintaa lataus-lepo-purkaus -tilassa ei oteta huomioon tässä, koska tätä tilaa ei käytetä sähköasemilla.
Akut, joiden jännite on 24, 36 tai 48 V, koostuvat yleensä useista kannettavista akuista, jotka on kytketty sarjaan. Useimmissa tapauksissa asennetaan kaksi sarjaa tällaisia akkuja, joista yksi on vara.