Шкаф оперативного тока и СОПТ на подстанции: состав и требования к аккумуляторам

Экспертные советы
~ 5 мин.
Шкаф оперативного тока и СОПТ: состав системы и требования к АКБ

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.

ПараметрЩит постоянного тока (ЩПТ)Шкаф оперативного тока (ШОТ)
ОбъектПодстанции 110 кВ и выше, электростанцииПодстанции 6–35 кВ, РП, промышленные объекты
АккумуляторыОтдельная батарея в аккумуляторном помещенииВстроенные или в соседнем шкафу
Тип АКБОбычно открытые элементы 2 В (OPzS, GroE) или герметизированные элементы 2 ВКак правило, герметизированные моноблоки или элементы
ЁмкостьСотни — тысячи А·чДесятки — 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

ПараметрGroEOPzSСГГП (гелевые)
ТипОткрытые, пластины ПлантеОткрытые, панцирные пластиныГерметизированные, панцирные пластины, гель
Напряжение элемента2 В2 В2 В
Ёмкость в каталоге75–2 600 А·ч100–3 000 А·ч100–3 000 А·ч
Срок службы25 лет20 лет20 лет
ОбслуживаниеДоливка воды, контроль плотностиДоливка воды, контроль плотностиБез доливки воды; регулярный контроль состояния
ПомещениеАккумуляторное, с вентиляциейАккумуляторное, с вентиляциейПо 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:

  1. Определить нагрузки: постоянную (терминалы РЗА, телемеханика, связь), временную аварийного режима (аварийное освещение и др.) и толчковую (включение приводов выключателей).
  2. Построить график разряда на нормированное время аварийного режима с толчковыми токами в начале и в конце.
  3. 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.
  4. Подобрать ёмкость элемента по таблицам разряда производителя так, чтобы батарея обеспечила график разряда, а напряжение при толчке в конце разряда не опустилось ниже допустимого.
  5. 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.