Система оперативного постоянного тока (СОПТ) обеспечивает питание релейной защиты, автоматики, управления и приводов выключателей подстанции — в том числе при полной потере переменного напряжения собственных нужд. Сердце СОПТ — аккумуляторная батарея, а шкаф оперативного тока и щит постоянного тока распределяют её энергию по потребителям. Разберём состав системы, требования к аккумуляторам и расчёт ёмкости батареи.
Состав системы оперативного постоянного тока
- Аккумуляторная батарея (АБ) — источник питания при потере переменного тока. На подстанциях 110 кВ и выше обычно применяются батареи на номинальное напряжение 220 В.
- Зарядно-выпрямительные устройства (ЗВУ) — питают нагрузку в нормальном режиме и поддерживают батарею в режиме постоянного подзаряда. Как правило, устанавливается не менее двух ЗВУ для резервирования.
- Щит постоянного тока (ЩПТ) — распределяет питание по присоединениям, содержит коммутационные аппараты, защиту, приборы контроля.
- Устройства контроля изоляции — выявляют замыкания на землю в сети постоянного тока, опасные ложными срабатываниями защит.
- Система мониторинга АБ — контроль напряжения и температуры элементов, оценка остаточного ресурса.
Шкаф оперативного тока и щит постоянного тока: в чём разница
Щит постоянного тока — основное распределительное устройство СОПТ на крупной подстанции: несколько секций шин, вводы от батареи и ЗВУ, десятки отходящих линий.
Шкаф оперативного тока (ШОТ) — компактное комплектное устройство, в котором в одном или нескольких шкафах объединены зарядное устройство, распределение и защита, а иногда и аккумуляторы. ШОТ применяют на небольших подстанциях 6–35 кВ, в распределительных пунктах и на промышленных объектах, где отдельное аккумуляторное помещение не предусмотрено.
| Параметр | Щит постоянного тока (ЩПТ) | Шкаф оперативного тока (ШОТ) |
|---|---|---|
| Объект | Подстанции 110 кВ и выше, электростанции | Подстанции 6–35 кВ, РП, промышленные объекты |
| Аккумуляторы | Отдельная батарея в аккумуляторном помещении | Встроенные или в соседнем шкафу |
| Тип АКБ | Обычно открытые элементы 2 В (OPzS, GroE) или герметизированные элементы 2 В | Как правило, герметизированные моноблоки или элементы |
| Ёмкость | Сотни — тысячи А·ч | Десятки — сотни А·ч |
Требования к аккумуляторам для СОПТ
Требования к аккумуляторным установкам задаёт глава 4.4 ПУЭ «Аккумуляторные установки», а для подстанций сетевых компаний — отраслевые стандарты организаций по СОПТ. Ключевые требования к батарее:
- Обеспечить нагрузку аварийного режима в течение нормированного времени при потере переменного тока.
- Выдержать толчковые токи включения приводов выключателей в конце аварийного разряда при напряжении на шинах не ниже допустимого.
- Длительный срок службы — батарея СОПТ эксплуатируется десятилетиями в режиме постоянного подзаряда.
- Возможность контроля состояния — контрольные разряды, измерение напряжения и температуры элементов.
- Соответствие условиям помещения — вентиляция и требования к размещению для открытых элементов, температура для герметизированных.
Какую батарею выбрать для СОПТ
| Параметр | GroE | OPzS | СГГП (гелевые) |
|---|---|---|---|
| Тип | Открытые, пластины Планте | Открытые, панцирные пластины | Герметизированные, панцирные пластины, гель |
| Напряжение элемента | 2 В | 2 В | 2 В |
| Ёмкость в каталоге | 75–2 600 А·ч | 100–3 000 А·ч | 100–3 000 А·ч |
| Срок службы | 25 лет | 20 лет | 20 лет |
| Обслуживание | Доливка воды, контроль плотности | Доливка воды, контроль плотности | Без доливки воды; регулярный контроль состояния |
| Помещение | Аккумуляторное, с вентиляцией | Аккумуляторное, с вентиляцией | По проекту: вентиляция и контроль температуры |
GroE — выбор для объектов, где важен максимальный срок службы и стабильность характеристик. OPzS — оптимальное соотношение цены и ресурса для подстанций с оборудованным аккумуляторным помещением. Гелевые СГГП — когда обслуживание затруднено или нет возможности обеспечить требования к помещению для открытых батарей.
Как рассчитать ёмкость аккумуляторной батареи СОПТ
Расчёт выполняется при проектировании по методике применяемого стандарта. Упрощённо алгоритм выглядит так:
- Определить нагрузки: постоянную (терминалы РЗА, телемеханика, связь), временную аварийного режима (аварийное освещение и др.) и толчковую (включение приводов выключателей).
- Построить график разряда на нормированное время аварийного режима с толчковыми токами в начале и в конце.
- Выбрать число элементов так, чтобы напряжение на шинах в режиме подзаряда и в конце разряда оставалось в допустимых пределах. Например, при напряжении подзаряда 2,23 В на элемент батарея из 104 элементов даёт около 232 В.
- Подобрать ёмкость элемента по таблицам разряда производителя так, чтобы батарея обеспечила график разряда, а напряжение при толчке в конце разряда не опустилось ниже допустимого.
- Ввести поправки на минимальную температуру в помещении и на старение (ёмкость к концу срока службы).
Частые ошибки в эксплуатации СОПТ
- Подзаряд без учёта температуры — летом батарея перезаряжается, зимой недозаряжается.
- Замена отдельных элементов новыми в старой батарее — разброс параметров растёт, слабые элементы деградируют быстрее.
- Отказ от контрольных разрядов — фактическая ёмкость батареи неизвестна до первой аварии.
- Игнорирование замыканий на землю в сети постоянного тока — риск ложных срабатываний и отказов защит.
- Недостаточная вентиляция аккумуляторного помещения с открытыми элементами.
Снизить риски помогают системы мониторинга и диагностики АКБ с контролем каждого элемента. Для монтажа батарей большой ёмкости используются сборно-разборные стеллажи.
Опросный лист для подбора АКБ под СОПТ
Чтобы подобрать батарею, подготовьте: номинальное напряжение СОПТ; нагрузки постоянного, аварийного и толчкового режимов; нормированное время аварийного режима; температуру в помещении; требуемый тип батареи (открытая или герметизированная); габариты помещения.
Вопросы и ответы
Чем ШОТ отличается от ЩПТ?
ЩПТ — распределительный щит крупной СОПТ с отдельной аккумуляторной батареей. ШОТ — компактное комплектное устройство для небольших подстанций и РП, в котором объединены зарядное устройство, распределение и часто аккумуляторы.
Какое напряжение у СОПТ подстанции?
На подстанциях 110 кВ и выше обычно 220 В постоянного тока. На небольших объектах встречаются системы 110, 48 и 24 В.
Можно ли использовать в СОПТ герметизированные аккумуляторы?
Да. Гелевые элементы с панцирными пластинами, такие как СГГП, рассчитаны на 20 лет и не требуют доливки воды. Применимость на конкретном объекте определяется требованиями заказчика и проекта.
Как часто проводить контрольный разряд батареи СОПТ?
Периодичность устанавливается нормативами и инструкцией по эксплуатации объекта.
Аккумуляторы для СОПТ
Балтийская энергетическая компания поставляет аккумуляторы российского производства для систем оперативного постоянного тока — GroE, OPzS, СГГП, — выполняет расчёт, монтаж и сервис. Подробнее о решениях для энергетики и подстанций. Оставьте заявку — подготовим коммерческое предложение.
