Работая с релейной защитой и автоматикой на подстанциях, мы постоянно сталкиваемся с системами оперативного тока (СОТ). Как мы знаем СОТ обеспечивает работу вторичных цепей, а в аварийных ситуациях позволяет не зависеть от питающий сети во время аварийных и после аварийных процессов, происходящих в сети, тем самым обеспечивая работоспособность цепей защиты, автоматики и сигнализации, а также аппаратуры дистанционного управления, резервного освещения и приводов силового электрооборудования.
На подстанциях применяются 4 вида СОТ, такие как:
- переменный оперативный ток;
- выпрямленный оперативный ток;
- постоянный оперативный ток;
- смешанный оперативный ток.
Делая выбор в пользу той или другой системы необходимо отталкиваться от собственника объекта, материальных возможностей, нормативной документации, надежности, соответствия заданным техническим условиям и возможности применения системы в электроустановке.
Например, в нормах технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением напряжение 35-750 кВ (НТП ПС) выпушенные ОАО «ФСК ЕЭС» в последней версии документа переменный и выпрямленный СОТ отсутствуют, но если найти раннею версию документа от 2006 года, то эти системы присутствовали. Исходя из этого все новые объекты ФСК проектируются и строятся с системами постоянного тока, а также образуются смешанные системы во время реконструкций объектов, путем установки новой СОПТ к существующим системам.
Если затрагивать вопрос возможности применения в электроустановках СОПТ, то тут можно привести пример с ячейкой ЯКНО. Такие типы ячеек в стандартном исполнении оснащаются трансформатором собственных нужд, мощностью 1-2 кВт, оперативный ток в таких ячейках переменный. Для обеспечения работы РЗиА ставиться блоки питания от токовых цепей, что позволят обеспечить работу РЗиА в аварийных режимах. Для таких ячеек экономически не целесообразно строить систему постоянного оперативного тока.
Возвращаясь к теме постоянного тока необходимо выделить среди всех его преимуществ и недостатков одну особенность относящуюся к минусам системы - это гашение дуги в автоматических выключателях (АВ). На данную тему можно найти несколько статей, а также видео о данной особенности. Если коротко рассматривать проблему, то необходимо рассматривать переходной процесс отключение тока в АВ, а именно отличие постоянного тока и переменного тока. Переходной процесс переменного тока сопровождается гашением и повторным зажиганием дуги между контактами каждые 10 мс (точка перехода синусоиды через ноль). Зажигание дуги происходит уже при меньшей амплитуде напряжения, и за счет этого дуга гаснет быстрей. Постоянный оперативный ток постоянен, не изменяет свое направление в результате дуга может гореть более длительное время в отличие от переменного тока. Для гашения дуги в цепях постоянного тока требуются дополнительные технические решения.
Если рассматривать архитектуру построения СОПТ, то на разных уровнях применяются предохранители и автоматические выключатели. Применение того или другого аппарата вызвано рядом факторов, таких как: требования нормативной документации, нагрузка потребителей, селективность аппаратов и другие факторы.
У каждого указанного коммутационного аппарата есть свои преимущества и недостатки в применении, но сравнивать их между собой не следует, так как там где выигрывает один аппарат, другой проигрывает по ряду различных критериев. Для каждого из вида КА необходимо делать самостоятельный обзор со своими выводами о плюсах и минусах использования, но основные выводы о преимуществе АВ над предохранителями изложим ниже.
Из опыта работы, в большинстве случаев применяются автоматические выключатели. Предохранители в основном устанавливаются на верхних уровнях распределения оперативного тока. Это вызвано тем что на шинах распределения сложно выполнить согласование характеристик автоматических выключателей из-за их разброса (диапазонов токов мгновенного расцепления), а предохранители не имеют указанного разброса и относительно проще согласовываются. Но автоматические выключатели выигрывают по простоте монтажа и отсутствию необходимости замены плавких вставок после аварийного отключения. Последний момент даже отражен в нормативной документации по проектированию и поставки шкафов СОПТ в виде требования запаса плавких вставок в размере 300%.
При проектирование оперативного тока обязательный акцент делается на тип применяемой коммутационной аппараты (КА). КА обязательно должны иметь разрешение на применение в сети постоянного тока и соответствовать номинальному уровню напряжения электроустановки. Например обычные автоматические выключатели можно применять в сети постоянного тока с номинальным напряжение до 48 В постоянного тока на один полюс.
До появления модульных автоматических выключателей, на подстанциях в цепях оперативного тока применялись автоматы типа АП-50 и разнообразные типы предохранителей.
Сейчас модульные аппараты вытеснили с подстанций АП-50 и применяются АП только во вторичных цепях измерительных трансформаторов напряжения. Так же АП остаются в эксплуатации на многочисленных подстанциях, требующих реконструкций.
Модульные АВ постоянного тока на рынке выпускаются достаточно большим количеством производителей, в отличие от АП-50. Приведем список основных известных производителей автоматов, которые мы использовали в проектах и применяли на объектах:
- АББ автоматические выключатели S280 UC;
- Schneider Electric автоматические выключатели C60H-DC;
- OEZ автоматические выключатели LTN-UC;
- SEZ автоматические выключатели PR 60 J;
- ETI автоматические выключатели ETIMAT 10 DC ;
- КЭАЗ автоматические выключатели OptiDin BM63 DC.
С каждой из представленной компании у нас есть своя история применения производимых ими АВ, количества установленных аппаратов и временного отрезка работы с данным типом выключателей. Деталей мы не можем открыть по ряду причин.
Среди представленных компаний мы можем выделить КЭАЗ, который в одной из статей на своем сайте приоткрывает конструктивную особенность автоматических выключателей для постоянного тока. Так же КЭАЗ отличается от всех остальных производителей тем что сейчас еще производит автоматы типа АП50. По другим брендам мы информацию не находили, кроме той которая приведена в каталогах.
И в завершение можно сказать что основную массу КА аппаратов в системах оперативного постоянного тока на подстанция составляют автоматические выключатели. Делая выбор производителя обязательно необходимо проверить наличие линейки аппаратов для постоянного тока с нужным уровнем напряжения, так как автоматы постоянного тока отличаются конструктивно от обычных АВ.
Для ознакомления с конструктивными особенностями автоматических выключателей постоянного тока и комплектующих к ним мы предлагаем Вам посмотреть наши обзоры по всем распространенным АВ.
Автоматический выключатель PR 60 J от Словацкой компании SEZ