Sorgenti e reti di corrente continua di lavoro

Nelle sottostazioni per l'alimentazione dei circuiti di lavoro corrente continua solitamente vengono utilizzate batterie ad acido (stazionarie e portatili) e in alcuni casi batterie alcaline. Le batterie stazionarie sono costituite da singole batterie, solitamente collegate in serie.

Una batteria è chiamata fonte di corrente chimica secondaria il cui compito è accumulare energia elettrica (carica) e restituirla all'utente (scarica).

Le parti principali della batteria ad acido (Fig. 1) sono le piastre di piombo 2 positive e 1 negative, che collegano le strisce di piombo 5, l'elettrolita, i separatori 3 e un recipiente. Le lastre di piombo con un gran numero di bordi vengono utilizzate come positive, il che aumenta la superficie di lavoro delle lastre, come lastre a scatola negative. Dopo la formazione delle piastre positive, si forma biossido di piombo PbO2 e sulle piastre negative si forma piombo spugnoso Pb.

Riso. 1. Accumulatori tipo SK -24 in un contenitore di legno: 1 - piastra negativa, 2 - piastra positiva, 3 - separatore, 4 - vetro di tenuta, 5 - striscia di collegamento, 6 - punta del ramo

L'elettrolita è costituito da acido solforico di elevata purezza e acqua distillata.La densità dell'elettrolita di una batteria stazionaria caricata a 25 ° C è di 1,21 g / cm3.

Tra le piastre positive e negative della batteria sono installate partizioni isolanti - separatori che impediscono la chiusura delle piastre in caso di possibile distorsione e la caduta della massa attiva da esse.

La batteria è caratterizzata da capacità, EMF, correnti di carica e scarica. La capacità nominale della batteria (in ampere-ora) è la sua capacità con una scarica di 10 ore e temperatura normale (25 ° C) e densità (1,21 g / cm3) dell'elettrolito.

Nelle sottostazioni vengono utilizzate principalmente batterie da 220 V, assemblate da batterie C, SK, SN.

Le batterie C (stazionarie) sono progettate per scariche da 3 a 10 ore o più. Le batterie CK (stazionarie per le modalità di scarica a breve termine) consentono la scarica per 1-2 ore, pertanto, nelle batterie CK, vengono utilizzate strisce di collegamento rinforzate tra le piastre, progettate per correnti elevate.

I vasi batteria C e CK sono aperti, per le stanze C -16, CK -16 e più piccoli - vetro, e per stanze grandi - legno, rivestito di piombo (o ceramica) all'interno. Gli accumulatori di tipo CH sono caratterizzati dal fatto di essere collocati in contenitori chiusi sigillati. Queste batterie hanno peso e dimensioni relativamente ridotte, possono essere installate in una stanza con altre apparecchiature elettriche.

Il numero della batteria (dopo la designazione della lettera) ne caratterizza la capacità. La capacità in ampere-ora è uguale al numero di batterie moltiplicato per la capacità unitaria di una singola batteria con il numero numero 1. Per le batterie di tipo C-1 e SK-1, questa capacità è di 36 Ah e per i tipi C- 10 e SK - 10 — 360 Ah.

Nelle piccole sottostazioni, in assenza di carichi di spunto significativi e forti fluttuazioni nella rete della corrente operativa (quando gli interruttori sono accesi, ecc.), Vengono utilizzate batterie di avviamento portatili di piccola capacità con una tensione di 24 e 48 V. In tali sottostazioni, la batteria di solito funziona a lungo in modalità di scarica normale e dopo un certo tempo - dopo aver perso la sua capacità nominale (che è determinata dalle misurazioni di controllo della tensione della batteria) - viene sostituita da una di scorta. A volte vengono utilizzate batterie alcaline, in cui una soluzione acquosa di potassio caustico con una densità di 1,19-1,21 g / cm3 funge da elettrolita.

Nelle piastre positive delle batterie alcaline, il principio attivo è l'ossido di nichel idrato e nelle piastre negative - cadmio con una miscela di ferro (batterie al nichel-cadmio) o solo ferro (batterie al nichel-ferro). Nelle sottostazioni vengono spesso utilizzate batterie ferro-nichel di elementi dei tipi NZh e TNZh.

Le batterie al piombo e alcaline hanno i loro vantaggi e svantaggi: le batterie al piombo hanno tensioni di scarica più elevate (1,8-2 e 1,1-1,3 V) rispetto alle batterie alcaline, maggiore capacità ed efficienza energetica. Pertanto, quando si compone una batteria della stessa tensione, le batterie al piombo richiedono quasi la metà. Le caratteristiche delle batterie alcaline sono compattezza, densità, resistenza meccanica, bassa autoscarica e capacità di lavorare a basse temperature.

Le batterie ricaricabili sono la fonte di alimentazione più affidabile per i dispositivi secondari, poiché forniscono un'alimentazione indipendente (autonoma) ai circuiti operativi in ​​caso di interruzione della tensione CA.

In modalità di emergenza, le batterie si assumono il carico di tutte le utenze CC, fornendo protezione e automazione del relè, nonché la possibilità di accensione e spegnimento interruttori... La durata limite della modalità di emergenza è assunta pari a 0,5 h per tutti i ricevitori elettrici e circuiti di lavoro con corrente continua, e per la comunicazione e la telemeccanica 1-2 ore., 0 h).

L'uso di batterie ricaricabili è limitato a causa del loro costo elevato e della complessità del funzionamento. Pertanto, sono installati nelle sottostazioni più grandi. Nelle sottostazioni da 500 kV e oltre, sono installate due o più batterie.

Attualmente, per caricare le batterie vengono utilizzati raddrizzatori statici chiamati caricabatterie. Nelle vecchie sottostazioni è ancora in funzione un numero significativo di motogeneratori.

Durante il funzionamento, l'energia elettrica immagazzinata nella batteria viene continuamente consumata. Per rifornirlo vengono utilizzati dispositivi ricaricabili, utilizzabili anche come motogeneratori e raddrizzatori statici. La potenza dei caricabatterie è solitamente il 20-25% della potenza dei caricabatterie. In alcuni casi, lo stesso dispositivo può svolgere le funzioni di dispositivo di carica e ricarica.

I motogeneratori sono costituiti da un motore a induzione e da un generatore CC con eccitazione parallela. Entrambe le macchine sono montate sullo stesso telaio e i loro alberi sono collegati da un giunto elastico. Quando si carica la batteria, la tensione del generatore del caricabatterie deve cambiare, pertanto il generatore CC viene selezionato con una regolazione della tensione ad ampio intervallo modificando la sua eccitazione con un reostato shunt.I raddrizzatori al silicio sono ampiamente utilizzati come dispositivi di carica e ricarica statica.

A differenza del motogeneratore, i raddrizzatori statici sono più economici, non hanno parti in movimento, sono più convenienti da mantenere, hanno una lunga durata e una grande capacità di sovraccarico, e quindi sono i più comuni.

La distribuzione della corrente continua, il collegamento dei dispositivi di carica e ricarica-ricarica all'accumulatore avviene tramite i circuiti a corrente continua (DCB), sui quali sono alloggiati gli apparati e gli strumenti di manovra. Per comodità delle azioni del personale in servizio, al DCS vengono applicati circuiti mnemonici DC DC.

Batterie, alimentatori DC, dispositivi di carica e ricarica, ricevitori elettrici DC sono collegati tra loro da cavi e in alcuni casi da sbarre collettrici e insieme formano un circuito elettrico per la rete DC.

Esistono tre modalità principali di funzionamento delle batterie ricaricabili: carica a getto, carica-scarica e carica-riposo-scarica.

Nelle sottostazioni, le batterie vengono solitamente utilizzate in modalità di carica di mantenimento... In questo caso, il caricabatterie dotato di un dispositivo di stabilizzazione della tensione (con una precisione di ± 2%) fornisce sempre corrente di funzionamento ai ricevitori elettrici costantemente accesi della rete (lampade di segnalazione, bobine di relè, teleruttori) e ricarica anche la batteria compensandone l'autoscarica.

Di conseguenza, la batteria è sempre completamente carica. Gli urti di carico a breve termine vengono assorbiti principalmente dalla batteria.

Nella fig. 2 mostra uno schema dell'installazione della batteria in una sottostazione da 500 kV.La sottostazione è dotata di due accumulatori e tre dispositivi di ricarica e ricarica di cui uno di riserva. Le batterie degli accumulatori sono assemblate da batterie al piombo-acido di tipo SK utilizzate come dispositivi di ricarica e ricarica raddrizzatori a semiconduttore VAZP-380 / 260-40 / 80... La scheda CC è assemblata da pannelli CC completi della serie PSN-1200-71.

Riso. 2. Diagramma schematico dell'installazione della batteria senza elementi aggiuntivi: AB1, AB2 — accumulatori, VU1, VU2, VUZ — dispositivi raddrizzatori, UMC — dispositivo lampeggiante, UKN — dispositivo di controllo del livello di tensione, UKI — isolamento del dispositivo di controllo, SH — controllo bus, SH - bus di segnale, (+) - bus lampeggianti, I, II, III, IV - numeri di sezione, SH - bus di alimentazione di elettromagneti per l'accensione degli interruttori

I pneumatici Shield sono divisi in due sezioni principali (I e II) e due ausiliarie (III e IV). I ricevitori elettrici sono alimentati dalle sezioni I o II, le sezioni ausiliarie sono utilizzate per il cortocircuito reciproco delle fonti di alimentazione: accumulatori e raddrizzatori per la ricarica e la ricarica.

I ricevitori elettrici e gli alimentatori sono collegati tramite interruttori automatici delle serie A3700 e AK-63. Questi interruttori svolgono le funzioni di dispositivi di commutazione e proteggono i collegamenti DCB dai cortocircuiti. Il quadro è dotato di dispositivi per lampeggiante UMC, controllo isolamento UCI e livello tensione UCN.

Nelle installazioni in cui è richiesta una maggiore tensione per accendere potenti elettromagneti degli interruttori dell'olio, vengono installati elementi aggiuntivi. Le batterie con celle extra sono costituite da 120, 128, 140 celle anziché 108.In questi casi, il circuito cambia leggermente.

Per evitare la solfatazione delle piastre delle celle aggiuntive, viene collegato un resistore regolabile tra il polo negativo e i rami della 108a cella, con l'aiuto del quale viene creata una corrente di scarica pari alla corrente di scarica delle celle principali. Ciò garantisce le stesse condizioni operative per le celle principali e aggiuntive ed esclude la possibilità di cariche e scariche profonde, che prevengono la solfatazione e aumentano la durata delle batterie. Nella modalità di carica di mantenimento, la batteria è sempre carica e pronta per fornire corrente continua agli utenti.

In modalità normale, la tensione di ogni cella della batteria accesa dovrebbe essere di 2,2 V con una tolleranza di ± 2%. Nei casi in cui è richiesta corrente continua di diverse tensioni per alimentare i dispositivi secondari, vengono utilizzate batterie portatili e derivazioni dalle celle intermedie della batteria.

Ad esempio, per la maggior parte dispositivi di protezione relè è richiesta una tensione di 220 V, per dispositivi telemeccanici 24, 48 o 60 V e per alimentare potenti azionamenti elettromagnetici di interruttori dell'olio - una tensione fino a 250 V e oltre per compensare la caduta di tensione nel cavo dalla batteria al quadro, dove gli interruttori sono installati a correnti di spunto elevate.

In alcune installazioni gli accumulatori funzionano in modalità carica-scarica. In questo caso, la tensione ai terminali della batteria non rimane costante, ma varia in un intervallo relativamente ampio (per le batterie al piombo, durante la scarica, la tensione cambia da 2 a 1,8-1,75 V e durante la ricarica da 2, 1 a 2,6-2,7 B).

Per mantenere un livello di tensione della batteria stabile in tutte le modalità dei bus CC della scheda CC nei circuiti della batteria funzionanti con il metodo carica-scarica, è previsto un interruttore dell'elemento, che serve a modificare il numero di batterie collegate ai bus del installazione o al caricatore.

Il funzionamento delle installazioni di batterie in modalità carica-riposo-scarica non è considerato qui, poiché questa modalità non viene utilizzata nelle sottostazioni.

Le batterie con una tensione di 24, 36 o 48 V sono generalmente costituite da diverse batterie portatili collegate in serie. Nella maggior parte dei casi, sono installati due set di tali batterie, uno dei quali è di riserva.