Bronnen en netwerken van gelijkstroom

In onderstations voor het voeden van werkende circuits Gelijkstroom meestal worden zuurbatterijen (stationair en draagbaar) en in sommige gevallen alkalinebatterijen gebruikt. Stationaire batterijen bestaan ​​uit afzonderlijke batterijen, meestal in serie geschakeld.

Een batterij wordt een secundaire chemische stroombron genoemd, wiens taak het is om elektrische energie te accumuleren (opladen) en deze energie terug te geven aan de gebruiker (ontladen).

De belangrijkste onderdelen van de zuurbatterij (fig. 1) zijn loodpositief 2 en negatief 1 platen, verbindende loodstrips 5, elektrolyt, scheiders 3 en een vat. Loden platen met een groot aantal randen worden als positief gebruikt, waardoor het werkoppervlak van de platen wordt vergroot, als negatieve platen van het doostype. Na de vorming van de positieve platen wordt looddioxide PbO2 gevormd en op de negatieve platen wordt sponslood Pb gevormd.

Rijst. 1. Accumulatoren type SK-24 in een houten container: 1 — negatieve plaat, 2 — positieve plaat, 3 — separator, 4 — steunglas, 5 — verbindingsstrip, 6 — punt van de tak

De elektrolyt bestaat uit zeer zuiver zwavelzuur en gedestilleerd water.De dichtheid van het elektrolyt van een stationair geladen accu bij 25°C is 1,21 g/cm3.

Tussen de positieve en negatieve platen van de batterij zijn isolerende scheidingswanden geïnstalleerd - afscheiders die voorkomen dat de platen sluiten in geval van mogelijke vervorming en de actieve massa eruit valt.

De accu kenmerkt zich door capaciteit, EMF, laad- en ontlaadstromen. De nominale capaciteit van de accu (in ampère-uur) is de capaciteit bij een ontlading van 10 uur en normale temperatuur (25°C) en dichtheid (1,21 g/cm3) van de elektrolyt.

In onderstations worden voornamelijk 220 V-batterijen gebruikt, samengesteld uit C-, SK-, SN-batterijen.

C (stationaire) batterijen zijn ontworpen voor ontladingen van 3 tot 10 uur of meer. CK-batterijen (stationair voor ontladingsmodi op korte termijn) laten ontlading toe gedurende 1-2 uur, daarom worden in CK-batterijen versterkte verbindingsstrips gebruikt tussen de platen, ontworpen voor hoge stroomsterkte.

C- en CK-batterijvaten zijn open, voor kamers C -16, CK -16 en kleiner - glas, en voor grote kamers - van hout, bekleed met lood (of keramiek) aan de binnenkant. Accu's van het type CH worden gekenmerkt door het feit dat ze in verzegelde gesloten containers zijn geplaatst. Deze batterijen hebben relatief weinig gewicht en afmetingen, ze kunnen in één ruimte worden geïnstalleerd met andere elektrische apparatuur.

Het batterijnummer (achter de letteraanduiding) kenmerkt de capaciteit. De ampère-uur capaciteit is gelijk aan het aantal accu's vermenigvuldigd met de eenheidscapaciteit van een individuele accu met het cijfer 1. Voor accu's van type C-1 en SK-1 is deze capaciteit 36 ​​Ah, en voor type C- 10 en SK - 10 — 360 Ah.

In kleine onderstations, bij afwezigheid van aanzienlijke inschakelbelastingen en sterke schommelingen in het netwerk van bedrijfsstroom (wanneer de schakelaars zijn ingeschakeld, enz.), Worden draagbare startbatterijen met een kleine capaciteit met een spanning van 24 en 48 V gebruikt. dergelijke onderstations, de batterij het werkt meestal lange tijd in een normale ontlaadmodus en na een bepaalde tijd - na verlies van zijn nominale capaciteit (die wordt bepaald door controlemetingen van de batterijspanning) - wordt hij vervangen door een reservebatterij. Soms worden alkalinebatterijen gebruikt, waarin een waterige oplossing van caustisch kalium met een dichtheid van 1,19-1,21 g / cm3 als elektrolyt dient.

In de positieve platen van alkalinebatterijen is de werkzame stof nikkeloxidehydraat en in de negatieve platen - cadmium met een mengsel van ijzer (nikkel-cadmium-batterijen) of alleen ijzer (nikkel-ijzer-batterijen). Op onderstations worden meestal ijzer-nikkelbatterijen van elementen van het type NZh en TNZh gebruikt.

Lood- en alkalinebatterijen hebben hun voor- en nadelen: loodzuurbatterijen hebben hogere ontlaadspanningen (1,8-2 en 1,1-1,3 V) dan alkalinebatterijen, grotere capaciteit en energiezuinigheid. Daarom hebben loodzuuraccu's bij het maken van een batterij met dezelfde spanning bijna de helft minder nodig. De kenmerken van alkalinebatterijen zijn compactheid, dichtheid, mechanische sterkte, lage zelfontlading en het vermogen om bij lage temperaturen te werken.

Oplaadbare batterijen zijn de meest betrouwbare stroombron voor secundaire apparaten, omdat ze onafhankelijke (autonome) voeding leveren aan werkende circuits in het geval van een wisselspanningsuitval.

In de noodmodus nemen de batterijen de belasting van alle DC-verbruikers over, waardoor relaisbescherming en automatisering worden geboden, evenals de mogelijkheid om in en uit te schakelen schakelaars... De beperkende duur van de noodmodus wordt verondersteld gelijk te zijn aan 0,5 uur voor alle elektrische ontvangers en werkcircuits met gelijkstroom, en voor communicatie en telemechanica 1-2 uur., 0 uur).

Het gebruik van oplaadbare batterijen is beperkt vanwege hun hoge kosten en complexiteit van de werking. Daarom worden ze geïnstalleerd in de grootste onderstations. In onderstations van 500 kV en hoger worden twee of meer batterijen geïnstalleerd.

Momenteel worden statische gelijkrichters, batterijladers genaamd, gebruikt om batterijen op te laden. In de oude onderstations is nog een aanzienlijk aantal motorgeneratoren in bedrijf.

Tijdens het gebruik wordt continu de in de batterij opgeslagen elektrische energie verbruikt. Om het aan te vullen, worden oplaadbare apparaten gebruikt, die ook kunnen worden gebruikt als motorgeneratoren en statische gelijkrichters. Het vermogen van de laders is meestal 20-25% van het vermogen van de laders. In sommige gevallen kan hetzelfde apparaat de functies van een oplaad- en oplaadapparaat uitvoeren.

Motorgeneratoren bestaan ​​uit een inductiemotor en een DC-generator met parallelle excitatie. Beide machines zijn op hetzelfde frame gemonteerd en hun assen zijn verbonden door een elastische koppeling. Bij het opladen van de batterij moet de generatorspanning van de lader veranderen, daarom wordt de DC-generator geselecteerd met een breed bereik spanningsregeling door de excitatie te veranderen met een shuntweerstand.Siliciumgelijkrichters worden veel gebruikt als statische oplaad- en oplaadapparaten.

In tegenstelling tot de motor-generator zijn statische gelijkrichters goedkoper, hebben geen bewegende delen, zijn handiger in onderhoud, hebben een lange levensduur en een grote overbelastingscapaciteit en zijn daarom de meest voorkomende.

De distributie van gelijkstroom, de aansluiting van de laad- en oplaadapparaten op de accu vindt plaats via de gelijkstroomprintplaten (DCB), waarop de schakelapparatuur en instrumenten zich bevinden. Voor het gemak van de acties van het dienstdoende personeel worden DC DC geheugensteuntjes toegepast op de DCS.

Accu's, DC-voedingen, laad- en oplaadapparaten, DC-elektrische ontvangers zijn met elkaar verbonden door kabellijnen en in sommige gevallen door busbars en vormen samen een elektrisch circuit voor het DC-netwerk.

Er zijn drie hoofdmodi van oplaadbare batterijen: jet-opladen, opladen-ontladen en opladen-rust-ontladen.

In onderstations worden batterijen meestal gebruikt in druppellaadmodus... In dit geval levert de oplader die is uitgerust met een spanningsstabilisatieapparaat (met een nauwkeurigheid van ± 2%) altijd de constant ingeschakelde elektrische ontvangers van het netwerk voor bedrijfsstroom (signaallampen, relaisspoelen, magneetschakelaars), en laadt ook de batterij op, ter compensatie van de zelfontlading.

Hierdoor is de accu te allen tijde volledig opgeladen. Kortstondige belastingsschokken worden voornamelijk door de accu opgevangen.

In afb. 2 toont een schema van de batterij-installatie op een 500 kV-onderstation.Het onderstation heeft twee accu's en drie oplaad- en oplaadapparaten, waarvan één reserve. Accumulatorbatterijen zijn samengesteld uit SK-type loodzuurbatterijen die worden gebruikt als laad- en oplaadapparaten halfgeleidergelijkrichters VAZP-380 / 260-40 / 80... Het DC-bord is samengesteld uit complete DC-panelen van de PSN-1200-71-serie.

Rijst. 2. Schematisch diagram van de batterij-installatie zonder aanvullende elementen: AB1, AB2 - accu's, VU1, VU2, VUZ - gelijkrichters, UMC - knipperlichtapparaat, UKN - spanningsniveauregelapparaat, UKI - isolatie van het regelapparaat, SH - besturing bus, SH - signaalbussen, (+) - knipperende bussen, I, II, III, IV - sectienummers, SH - voedingsbussen van elektromagneten voor het inschakelen van schakelaars

Schildbanden zijn verdeeld in twee hoofdsecties (I en II) en twee hulpsecties (III en IV). Elektrische ontvangers worden gevoed door secties I of II, hulpsecties worden gebruikt voor het onderling kortsluiten van stroombronnen: accu's en gelijkrichters voor opladen en opladen.

Elektrische ontvangers en voedingen worden aangesloten met behulp van automatische schakelaars van de A3700- en AK-63-serie. Deze schakelaars vervullen de functies van schakelapparaten en beschermen de DCB-verbindingen tegen kortsluiting. Het bord is uitgerust met apparaten voor knipperlicht UMC, isolatiecontrole UCI en spanningsniveau UCN.

In installaties waar verhoogde spanning nodig is om krachtige elektromagneten van olieschakelaars in te schakelen, zijn extra elementen geïnstalleerd. Batterijen met extra cellen bestaan ​​uit 120, 128, 140 cellen in plaats van 108.In dergelijke gevallen verandert het circuit enigszins.

Om sulfatering van de platen van extra cellen te voorkomen, is een instelbare weerstand aangesloten tussen de negatieve pool en de takken van de 108e cel, met behulp waarvan een ontlaadstroom wordt gecreëerd die gelijk is aan de ontlaadstroom van de hoofdcellen. Dit garandeert dezelfde bedrijfsomstandigheden voor de hoofd- en nevencellen en sluit diepe ladingen en ontladingen uit, wat sulfatering voorkomt en de levensduur van de batterijen verlengt. In de druppellaadmodus is de accu altijd opgeladen en klaar om gebruikers van gelijkstroom te voorzien.

In de normale modus moet de spanning van elke ingeschakelde batterijcel 2,2 V zijn met een tolerantie van ± 2%. In gevallen waarin gelijkstroom van verschillende spanningen vereist is om de secundaire apparaten van stroom te voorzien, worden draagbare batterijen en takken van de tussenliggende batterijcellen gebruikt.

Voor de meesten bijvoorbeeld relais bescherming apparaten een spanning van 220 V is vereist, voor telemechanische apparaten 24, 48 of 60 V en voor het voeden van krachtige elektromagnetische aandrijvingen van olieschakelaars - een spanning van maximaal 250 V en meer om de spanningsval in de kabel van de batterij naar de schakelapparatuur, waar de schakelaars worden geïnstalleerd bij hoge inschakelstromen.

In sommige installaties werken de accu's in de laad-ontlaadmodus. In dit geval blijft de spanning aan de accupolen niet constant, maar varieert deze in een relatief groot bereik (voor loodzuuraccu's verandert de spanning tijdens het ontladen van 2 naar 1,8-1,75 V en bij het opladen van 2, 1 tot 2,6 -2, 7 B).

Om een ​​stabiel batterijspanningsniveau te behouden in alle modi van de DC-bussen van het DC-bord in de batterijcircuits die werken volgens de laad-ontlaadmethode, is er een elementschakelaar aanwezig, die dient om het aantal batterijen te wijzigen dat is aangesloten op de bussen van de installatie of aan de oplader.

De werking van batterij-installaties in de laad-rust-ontlaadmodus wordt hier niet beschouwd, aangezien deze modus niet wordt gebruikt in onderstations.

Batterijen met een spanning van 24, 36 of 48 V bestaan ​​meestal uit meerdere draagbare batterijen die in serie geschakeld zijn. In de meeste gevallen zijn er twee sets van dergelijke batterijen geïnstalleerd, waarvan er één reserve is.