Щит постоянного тока: выпрямитель, аккумуляторная батарея и питание 110/220 В
щит постоянного тока: Щит постоянного тока вместе с выпрямителем и аккумуляторной батареей образует бесперебойную систему оперативного тока, которая питает цепи отключения выключателей, защиты, управления и мониторинга даже при исчезновении переменного напряжения. Расчёт ведут по длительной нагрузке, импульсу отключения и требуемому времени автономии.
Содержание
При потере основного питания подстанции устройства защиты должны продолжать работать, выключатели — отключаться, а события — записываться. Систему, гарантирующую эти функции, образует оперативный постоянный ток, независимый от сети переменного напряжения. Если связка выпрямителя, батареи и щита постоянного тока рассчитана неверно, цепь защиты незаметно выходит из строя именно в момент повреждения.
Зачем нужен оперативный постоянный ток
Терминалам защиты, катушкам отключения и включения, цепям блокировок, лампам сигнализации, устройствам телемеханики и связи требуется надёжный источник оперативного питания. Если брать его от сети переменного тока, во время повреждения напряжение может снизиться, и команда на отключение не дойдёт до выключателя. Система постоянного тока обеспечивает энергию независимо благодаря батарее; наиболее распространены уровни 24, 48, 110 и 220 В, выбираемые по расстояниям и составу нагрузок.
Расчёт выпрямителя и аккумуляторной батареи
Расчёт складывается из трёх составляющих: длительной нагрузки, кратковременного импульса и времени автономии. Длительная нагрузка включает потребление защит, мониторинга и сигнализации; импульс охватывает ток катушек одновременно отключаемых выключателей и очень велик в течение нескольких секунд. Автономию обычно выбирают от одного до восьми часов, что гарантирует безопасное завершение работы до восстановления сети. Выпрямитель должен питать длительную нагрузку и одновременно заряжать батарею, поэтому его номинальный ток определяют суммой обеих составляющих.
Технологии аккумуляторов и критерии выбора
Свинцово-кислотные батареи VRLA дают низкую начальную стоимость и доступность, но чувствительны к температуре и служат меньше. Никель-кадмиевые выдерживают широкий диапазон температур и глубокие разряды, служат дольше и предпочтительны на ответственных подстанциях. Литий-ионные решения экономят место и массу, однако система управления батареей, пожарный сценарий и протокол связи должны стать частью проекта. Таблица ниже сравнивает три технологии.
Компоновка щита постоянного тока и селективность
| Критерий | Свинцово-кислотные (VRLA) | Никель-кадмиевые | Литий-ионные |
|---|---|---|---|
| Типовой срок службы | 5 – 10 лет | 15 – 20 лет | 10 – 15 лет |
| Температурный диапазон | Узкий, нагрев сокращает ресурс | Стабильны в широком диапазоне | Средний, желателен климат-контроль |
| Начальные вложения | Низкие | Высокие | Средние или высокие |
| Место и масса | Большие | Большие | Малые |
| Обслуживание | Ежегодное испытание ёмкости | Контроль электролита и уровня | Обязательна система управления |
Главная особенность постоянного тока — отсутствие естественного перехода через нуль, что затрудняет гашение дуги; поэтому аппараты защиты выбирают по номинальному напряжению постоянного тока и подключают с числом полюсов, указанным изготовителем. Цепи разделяют по критичности: отключение, управление и мониторинг питают через отдельные защитные аппараты. Селективность строят сочетанием характеристик аппаратов и сопротивления кабелей, а ток короткого замыкания определяют по внутреннему сопротивлению батареи.
Контроль изоляции, обслуживание и испытания
Поскольку система постоянного тока обычно работает с изолированными полюсами, первое замыкание на землю не вызывает немедленного перерыва, но второе создаёт короткое замыкание. Поэтому устройство контроля изоляции держат постоянно в работе, а его сигнал выводят в систему мониторинга. Обслуживание включает контроль моментов затяжки выводов, измерение внутреннего сопротивления и ежегодное испытание ёмкости; напряжение подзаряда выпрямителя проверяют вместе с температурной компенсацией, а контакты сигнализации испытывают в реальных условиях.
Главное: щит постоянного тока
- Расчёт — Длительную нагрузку, импульс отключения и автономию считают вместе.
- Мощность выпрямителя — Номинальный ток равен сумме длительной нагрузки и тока заряда батареи.
- Защита на постоянном токе — Аппараты выбирают по напряжению DC и подключают предписанным числом полюсов.
- Контроль изоляции — В изолированной системе первое замыкание выявляет устройство контроля.
- Источник стандарта — каталог публикаций IEC: iec.ch.
Частые вопросы
Как выбрать между 110 В и 220 В постоянного тока?
Напряжение 220 В выгодно на длинных цепях отключения, так как снижает падение напряжения. На небольших объектах с короткими кабельными трассами достаточно 110 В, что уменьшает число элементов батареи.
Какая автономия батареи требуется?
Это зависит от ответственности объекта. Там, где сеть восстанавливается быстро, достаточно одного–двух часов, а на подстанциях без генератора или с трудным доступом закладывают до восьми часов.
Можно ли применять автомат переменного тока в щите постоянного тока?
Только если изготовитель приводит также значения для постоянного тока и соблюдена предписанная схема полюсов. Из-за отсутствия перехода через нуль выбор аппарата по значениям переменного тока приводит к недостаточному гашению дуги.
Похожие статьи
- ИБП и распределение критического питания: байпас, статический переключатель, два ввода
- Устройства релейной защиты и коды ANSI: функции 50/51, 27/59 и 87
- Что такое распределительное устройство среднего напряжения (СН)? Ячейки metal-clad и модульные ячейки кольцевой сети (RMU).
- Щит системы накопления энергии (BESS): защита постоянного тока и интерфейс PCS
- Все технические статьи
Рассчитаем систему оперативного постоянного тока вашей подстанции по перечню нагрузок, целевой автономии и технологии батареи; Devpan изготавливает выпрямительные и распределительные щиты постоянного тока под проект. Связанное решение Devpan: главный распределительный щит DevPanel.
