Fonts i xarxes de corrent continu de treball

En subestacions per alimentar circuits de treball corrent continu generalment s'utilitzen piles àcides (estacionàries i portàtils) i en alguns casos piles alcalines. Les bateries estacionàries consisteixen en bateries individuals, generalment connectades en sèrie.

Una bateria s'anomena font de corrent químic secundària la funció de la qual és acumular energia elèctrica (càrrega) i retornar aquesta energia a l'usuari (descàrrega).

Les parts principals de la bateria d'àcid (Fig. 1) són plaques de plom positiu 2 i negatiu 1, connectant tires de plom 5, electròlit, separadors 3 i un recipient. Les plaques de plom amb un gran nombre de vores s'utilitzen com a positives, la qual cosa augmenta la superfície de treball de les plaques, com a plaques negatives de tipus caixa. Després de la formació de les plaques positives, es forma diòxid de plom PbO2 i, a les plaques negatives, es forma plom d'esponja Pb.

Arròs. 1. Acumuladors tipus SK -24 en un recipient de fusta: 1 — placa negativa, 2 — placa positiva, 3 — separador, 4 — vidre de retenció, 5 — tira de connexió, 6 — punta de la branca

L'electròlit consisteix en àcid sulfúric d'alta puresa i aigua destil·lada.La densitat de l'electròlit d'una bateria carregada estacionària a 25 ° C és d'1,21 g / cm3.

Entre les plaques positives i negatives de la bateria s'instal·len particions aïllants, separadors que impedeixen que les plaques es tanquin en cas de possible distorsió i que la massa activa se'n caigui.

La bateria es caracteritza per capacitat, EMF, corrents de càrrega i descàrrega. La capacitat nominal de la bateria (en amperes-hora) és la seva capacitat a una descàrrega de 10 hores i temperatura normal (25 ° C) i densitat (1,21 g / cm3) de l'electròlit.

A les subestacions s'utilitzen principalment bateries de 220 V, muntades a partir de bateries C, SK, SN.

Les bateries C (estacionàries) estan dissenyades per a descàrregues de 3 a 10 hores o més. Les bateries CK (estacionàries per a modes de descàrrega a curt termini) permeten la descàrrega durant 1-2 hores, per tant, a les bateries CK, s'utilitzen tires de connexió reforçades entre les plaques, dissenyades per a un alt corrent.

Els recipients de bateries C i CK estan oberts, per a les sales C -16, CK -16 i més petites - vidre, i per a sales grans - de fusta, folrat amb plom (o ceràmica) a l'interior. Els acumuladors tipus CH es caracteritzen pel fet que es col·loquen en contenidors tancats i tancats. Aquestes bateries tenen un pes i dimensions relativament reduïdes, es poden instal·lar en una habitació amb altres equips elèctrics.

El número de la bateria (després de la designació de la lletra) caracteritza la seva capacitat. La capacitat d'amperes-hora és igual al nombre de bateries multiplicat per la capacitat unitat d'una bateria individual amb el número 1. Per a les bateries dels tipus C-1 i SK-1, aquesta capacitat és de 36 Ah, i per als tipus C- 10 i SK - 10 — 360 Ah.

A les subestacions petites, en absència de càrregues d'entrada importants i de fortes fluctuacions a la xarxa de corrent de funcionament (quan s'encenen els interruptors, etc.), s'utilitzen bateries d'arrencada portàtils de petita capacitat amb una tensió de 24 i 48 V. aquestes subestacions, la bateria sol funcionar durant molt de temps en un mode de descàrrega normal i després d'un temps determinat —després de perdre la seva capacitat nominal (que es determina mitjançant mesures de control de la tensió de la bateria)— se substitueix per una de recanvi. De vegades s'utilitzen piles alcalines, en les quals una solució aquosa de potassi càustic amb una densitat d'1,19-1,21 g / cm3 serveix d'electròlit.

A les plaques positives de les piles alcalines, la substància activa és l'òxid de níquel hidrat, i a les plaques negatives - cadmi amb una barreja de ferro (bateries de níquel-cadmi) o només ferro (bateries de níquel-ferro). A les subestacions, les bateries de ferro-níquel d'elements dels tipus NZh i TNZh s'utilitzen amb més freqüència.

Les bateries de plom i alcalines tenen els seus avantatges i inconvenients: les bateries de plom-àcid tenen tensions de descàrrega més altes (1,8-2 i 1,1-1,3 V) que les bateries alcalines, major capacitat i eficiència energètica. Per tant, quan es fa una bateria del mateix voltatge, les bateries de plom-àcid requereixen gairebé la meitat. Les característiques de les piles alcalines són la compacitat, la densitat, la resistència mecànica, la baixa autodescàrrega i la capacitat de treballar a baixes temperatures.

Les bateries recarregables són la font d'alimentació més fiable per als dispositius secundaris, ja que proporcionen una font d'alimentació independent (autònoma) als circuits de funcionament en cas de fallada de la tensió de CA.

En mode d'emergència, les bateries es fan càrrec de la càrrega de tots els consumidors de CC, proporcionant protecció i automatització de relés, així com la possibilitat d'encendre i apagar interruptors... La durada límit del mode d'emergència s'assumeix igual a 0,5 h per a tots els receptors elèctrics i circuits de treball amb corrent continu, i per a la comunicació i telemecànica 1-2 hores., 0 h).

L'ús de bateries recarregables és limitat a causa del seu alt cost i complexitat de funcionament. Per tant, s'instal·len a les subestacions més grans. A les subestacions de 500 kV i superiors s'instal·len dues o més bateries.

Actualment, per carregar les bateries s'utilitzen rectificadors estàtics anomenats carregadors de bateries. A les antigues subestacions, un nombre important de generadors de motor encara estan en funcionament.

Durant el funcionament, l'energia elèctrica emmagatzemada a la bateria es consumeix contínuament. Per reposar-lo s'utilitzen aparells recarregables, que també es poden utilitzar com a generadors de motor i rectificadors estàtics. La potència dels carregadors sol ser del 20-25% de la potència dels carregadors. En alguns casos, el mateix dispositiu pot realitzar les funcions d'un dispositiu de càrrega i recàrrega.

Els motors generadors consisteixen en un motor d'inducció i un generador de corrent continu amb excitació paral·lela. Ambdues màquines estan muntades en el mateix bastidor i els seus eixos estan connectats per un acoblament elàstic. Quan es carrega la bateria, la tensió del generador del carregador ha de canviar, per tant, el generador de CC es selecciona amb una regulació de tensió ampli rang canviant la seva excitació amb un reòstat de derivació.Els rectificadors de silici s'utilitzen àmpliament com a dispositius de càrrega i recàrrega estàtica.

A diferència del motor-generador, els rectificadors estàtics són més barats, no tenen peces mòbils, són més còmodes de mantenir, tenen una llarga vida útil i una gran capacitat de sobrecàrrega i, per tant, són els més comuns.

La distribució de corrent continu, la connexió dels dispositius de càrrega i recàrrega-càrrega a la bateria d'emmagatzematge es realitza a través de les plaques de circuit de corrent continu (DCB), on es troben els equips i instruments de commutació. Per a la comoditat de les accions del personal de servei, s'apliquen circuits mnemotècnics DC DC al DCS.

Bateries, fonts d'alimentació de CC, dispositius de càrrega i recàrrega, receptors elèctrics de CC es connecten entre si mitjançant línies de cable i, en alguns casos, per barres, i junts formen un circuit elèctric per a la xarxa de CC.

Hi ha tres modes principals de funcionament de les bateries recarregables: càrrega per raig, càrrega-descàrrega i càrrega-descàrrega-descàrrega.

A les subestacions, les bateries solen funcionar en mode de càrrega continua... En aquest cas, el carregador equipat amb un dispositiu d'estabilització de tensió (amb una precisió de ± 2%) sempre subministra els receptors elèctrics de la xarxa encesos constantment per al corrent de funcionament. (llums de senyalització, bobines de relés, contactors), i també recarrega la bateria, compensant la seva autodescàrrega.

Com a resultat, la bateria està completament carregada en tot moment. Els xocs de càrrega a curt termini són absorbits principalment per la bateria.

A la fig. La figura 2 mostra un esquema de la instal·lació de la bateria en una subestació de 500 kV.La subestació disposa de dues bateries d'emmagatzematge i tres dispositius de recàrrega i càrrega, un dels quals és de recanvi. Les bateries d'acumulació es munten a partir de bateries de plom-àcid tipus SK utilitzades com a dispositius de càrrega i recàrrega, rectificadors de semiconductors VAZP-380 / 260-40 / 80... La placa DC està muntada a partir de panells DC complets de la sèrie PSN-1200-71.

Arròs. 2. Esquema de la instal·lació de la bateria sense elements addicionals: AB1, AB2 — bateries d'emmagatzematge, VU1, VU2, VUZ — dispositius rectificadors, UMC — dispositiu de llum intermitent, UKN — dispositiu de control del nivell de tensió, UKI — aïllament del dispositiu de control, SH — control bus, SH — busos de senyal, (+) — busos intermitents, I, II, III, IV — números de secció, SH — busos de potència d'electroimants per encendre interruptors

Els pneumàtics Shield es divideixen en dues seccions principals (I i II) i dues auxiliars (III i IV). Els receptors elèctrics s'alimenten per les seccions I o II, les seccions auxiliars s'utilitzen per al curtcircuit mutu de les fonts d'alimentació: bateries d'emmagatzematge i rectificadors per a la càrrega i recàrrega.

Els receptors elèctrics i les fonts d'alimentació es connecten mitjançant interruptors automàtics de les sèries A3700 i AK-63. Aquests interruptors realitzen les funcions de dispositius de commutació i protegeixen les connexions DCB dels curtcircuits. El tauler està equipat amb dispositius de llum intermitent UMC, control d'aïllament UCI i nivell de tensió UCN.

A les instal·lacions on cal augmentar la tensió per encendre potents electroimants dels interruptors d'oli, s'instal·len elements addicionals. Les bateries amb cèl·lules addicionals consten de 120, 128, 140 cel·les en lloc de 108.En aquests casos, el circuit canvia una mica.

Per evitar la sulfatació de les plaques de les cèl·lules addicionals, es connecta una resistència ajustable entre el pol negatiu i les branques de la cel·la 108, amb l'ajuda de la qual es crea un corrent de descàrrega igual al corrent de descàrrega de les cèl·lules principals. Això garanteix les mateixes condicions de funcionament per a les cèl·lules principal i addicional i exclou la possibilitat de càrregues i descàrregues profundes, la qual cosa evita la sulfatació i augmenta la vida útil de les bateries. En mode de càrrega continua, la bateria està sempre carregada i preparada per subministrar corrent continu als usuaris.

En mode normal, la tensió de cada pila de bateria encesa ha de ser de 2,2 V amb una tolerància de ± 2%. En els casos en què es requereix corrent continu de diferents voltatges per alimentar els dispositius secundaris, s'utilitzen bateries portàtils i branques de les cel·les de bateries intermèdies.

Per exemple, per a la majoria dispositius de protecció de relés es requereix una tensió de 220 V, per a dispositius telemecànics de 24, 48 o 60 V i per alimentar potents accionaments electromagnètics d'interruptors d'oli: una tensió de fins a 250 V i més per compensar la caiguda de tensió del cable de la bateria a la aparell de commutació, on els interruptors s'instal·len a corrents d'entrada elevats.

En algunes instal·lacions, les bateries d'emmagatzematge funcionen en mode de càrrega-descàrrega. En aquest cas, la tensió als terminals de la bateria no es manté constant, sinó que varia en un rang relativament ampli (per a bateries de plom-àcid, durant la descàrrega, la tensió canvia de 2 a 1,8-1,75 V, i quan es carrega de 2, 1 a 2,6 -2, 7 B).

Per mantenir un nivell estable de tensió de la bateria en tots els modes dels busos de CC de la placa de CC als circuits de la bateria que funcionen pel mètode de càrrega-descàrrega, es proporciona un interruptor d'element, que serveix per canviar el nombre de bateries connectades als busos de la bateria. instal·lació o al carregador.

El funcionament de les instal·lacions de bateries en el mode de càrrega-repòs-descàrrega no es considera aquí, ja que aquest mode no s'utilitza a les subestacions.

Les bateries amb una tensió de 24, 36 o 48 V solen estar formades per diverses bateries portàtils que es connecten en sèrie. En la majoria dels casos, s'instal·len dos jocs d'aquestes bateries, una de les quals és de recanvi.