Fontes e redes de corrente de trabalho direta

Em subestações para alimentar circuitos de trabalho corrente direta geralmente são usadas baterias ácidas (estacionárias e portáteis) e, em alguns casos, baterias alcalinas. As baterias estacionárias consistem em baterias individuais, geralmente conectadas em série.

Uma bateria é chamada de fonte de corrente química secundária cujo trabalho é acumular energia elétrica (carga) e devolver essa energia ao usuário (descarga).

As partes principais da bateria ácida (Fig. 1) são placas de chumbo positivo 2 e negativo 1, ligando tiras de chumbo 5, eletrólito, separadores 3 e um recipiente. Placas de chumbo com um grande número de arestas são usadas como positivas, o que aumenta a superfície de trabalho das placas, como placas negativas do tipo caixa. Após a formação das placas positivas, forma-se dióxido de chumbo PbO2 e, nas placas negativas, forma-se Pb de chumbo esponjoso.

Arroz. 1. Acumuladores tipo SK -24 em recipiente de madeira: 1 — placa negativa, 2 — placa positiva, 3 — separador, 4 — vidro de retenção, 5 — tira de conexão, 6 — ponta do ramal

O eletrólito consiste em ácido sulfúrico de alta pureza e água destilada.A densidade do eletrólito de uma bateria carregada estacionária a 25 ° C é de 1,21 g / cm3.

Entre as placas positiva e negativa da bateria, são instaladas divisórias isolantes - separadores que impedem o fechamento das placas em caso de possível distorção e queda da massa ativa.

A bateria é caracterizada por capacidade, EMF, carga e descarga de correntes. A capacidade nominal da bateria (em ampères-hora) é sua capacidade em uma descarga de 10 horas e temperatura normal (25 ° C) e densidade (1,21 g / cm3) do eletrólito.

Nas subestações, são utilizadas principalmente baterias de 220 V, montadas a partir de baterias C, SK, SN.

As baterias C (estacionárias) são projetadas para descargas de 3 a 10 horas ou mais. As baterias CK (estacionárias para modos de descarga de curto prazo) permitem a descarga por 1-2 horas, portanto, nas baterias CK, são usadas tiras de conexão reforçadas entre as placas, projetadas para alta corrente.

Os recipientes das baterias C e CK são abertos, para salas C -16, CK -16 e menores - vidro, e para salas grandes - madeira, forrada com chumbo (ou cerâmica) por dentro. Os acumuladores do tipo CH são caracterizados pelo fato de serem colocados em recipientes fechados selados. Essas baterias têm peso e dimensões relativamente pequenas e podem ser instaladas em uma sala com outros equipamentos elétricos.

O número da bateria (após a designação da letra) caracteriza a sua capacidade. A capacidade ampère-hora é igual ao número de baterias multiplicado pela capacidade unitária de uma bateria individual com o número 1. Para baterias dos tipos C-1 e SK-1, essa capacidade é de 36 Ah e para os tipos C- 10 e SK - 10 — 360 Ah.

Em pequenas subestações, na ausência de cargas de irrupção significativas e flutuações bruscas na rede de corrente operacional (quando os interruptores são ligados, etc.), são utilizadas baterias de partida portáteis de pequena capacidade com tensão de 24 e 48 V. Em Em tais subestações, a bateria costuma funcionar por muito tempo em modo de descarga normal e após certo tempo — após perder sua capacidade nominal (que é determinada por medições de controle da tensão da bateria) — é substituída por uma sobressalente. Às vezes, são usadas baterias alcalinas, nas quais uma solução aquosa de potássio cáustico com uma densidade de 1,19-1,21 g / cm3 serve como eletrólito.

Nas placas positivas das baterias alcalinas, a substância ativa é o hidrato de óxido de níquel e nas placas negativas - cádmio com uma mistura de ferro (baterias de níquel-cádmio) ou apenas ferro (baterias de níquel-ferro). Nas subestações, as baterias de ferro-níquel dos elementos dos tipos NZh e TNZh são mais usadas.

As baterias de chumbo e alcalinas têm suas vantagens e desvantagens: baterias de chumbo-ácido têm tensões de descarga mais altas (1,8-2 e 1,1-1,3 V) do que baterias alcalinas, maior capacidade e eficiência energética. Portanto, ao compor uma bateria da mesma voltagem, as baterias de chumbo-ácido exigem quase a metade. As características das baterias alcalinas são compacidade, densidade, resistência mecânica, baixa autodescarga e capacidade de trabalhar em baixas temperaturas.

As baterias recarregáveis ​​são a fonte de alimentação mais confiável para dispositivos secundários, pois fornecem alimentação independente (autônoma) aos circuitos operacionais no caso de falha de tensão CA.

No modo de emergência, as baterias assumem a carga de todos os consumidores DC, fornecendo proteção e automação do relé, além da capacidade de ligar e desligar comuta... A duração limite do modo de emergência é considerada igual a 0,5 h para todos os receptores elétricos e circuitos de trabalho com corrente contínua e para comunicação e telemecânica 1-2 horas., 0 h).

O uso de baterias recarregáveis ​​é limitado devido ao seu alto custo e complexidade de operação. Portanto, eles são instalados nas maiores subestações. Nas subestações de 500 kV e acima, duas ou mais baterias são instaladas.

Atualmente, retificadores estáticos chamados carregadores de bateria são usados ​​para carregar baterias. Nas antigas subestações, um número significativo de motores geradores ainda está em operação.

Durante a operação, a energia elétrica armazenada na bateria é continuamente consumida. Para reabastecê-lo, são utilizados dispositivos recarregáveis, que também podem ser usados ​​como geradores de motores e retificadores estáticos. A potência dos carregadores é geralmente de 20 a 25% da potência dos carregadores. Em alguns casos, o mesmo dispositivo pode desempenhar as funções de um dispositivo de carregamento e recarga.

Os geradores a motor consistem em um motor de indução e um gerador CC com excitação paralela. Ambas as máquinas são montadas na mesma estrutura e seus eixos são conectados por um acoplamento elástico. Ao carregar a bateria, a tensão do gerador do carregador deve mudar, portanto, o gerador DC é selecionado com uma ampla faixa de regulação de tensão, alterando sua excitação com um reostato de derivação.Os retificadores de silício são amplamente utilizados como dispositivos de carregamento e recarga estáticos.

Ao contrário do motor-gerador, os retificadores estáticos são mais baratos, não possuem partes móveis, são mais convenientes de manter, têm uma longa vida útil e uma grande capacidade de sobrecarga e, portanto, são os mais comuns.

A distribuição de corrente contínua, a conexão dos dispositivos de carga e recarga à bateria de armazenamento é realizada através das placas de circuito de corrente contínua (DCB), nas quais estão localizados os equipamentos e instrumentos de comutação. Para a conveniência das ações do pessoal de plantão, os circuitos mnemônicos DC DC são aplicados ao DCS.

Baterias, fontes de alimentação CC, dispositivos de carga e recarga, receptores elétricos CC são conectados entre si por linhas de cabos e, em alguns casos, por barramentos. Juntos, eles formam um circuito elétrico para a rede CC.

Existem três modos principais de operação das baterias recarregáveis: carregamento a jato, carga-descarga e carga-repouso-descarga.

Em subestações, as baterias geralmente são operadas no modo de carga lenta. (lâmpadas de sinalização, bobinas de relés, contatores) e também recarrega a bateria, compensando sua autodescarga.

Como resultado, a bateria está sempre totalmente carregada. Choques de carga de curto prazo são principalmente absorvidos pela bateria.

Na fig. 2 mostra um diagrama da instalação da bateria em uma subestação de 500 kV.A subestação possui duas baterias de armazenamento e três dispositivos de recarga e carregamento, sendo um sobressalente. As baterias do acumulador são montadas a partir de baterias de chumbo-ácido do tipo SK usadas como dispositivos de carregamento e recarga retificadores semicondutores VAZP-380 / 260-40 / 80... A placa DC é montada a partir de painéis DC completos da série PSN-1200-71.

Arroz. 2. Diagrama esquemático da instalação da bateria sem elementos adicionais: AB1, AB2 — acumuladores, VU1, VU2, VUZ — dispositivos retificadores, UMC — dispositivo de luz intermitente, UKN — dispositivo de controle do nível de tensão, UKI — isolamento do dispositivo de controle, SH — controle barramento, SH — barramentos de sinal, (+) — barramentos intermitentes, I, II, III, IV — números de seção, SH — barramentos de força de eletroímãs para ligar interruptores

Os pneus blindados são divididos em duas seções principais (I e II) e duas auxiliares (III e IV). Os receptores elétricos são alimentados pelas seções I ou II, as seções auxiliares são usadas para curto-circuito mútuo das fontes de energia: baterias de armazenamento e retificadores para carga e recarga.

Receptores elétricos e fontes de alimentação são conectados usando interruptores automáticos das séries A3700 e AK-63. Esses interruptores executam as funções de dispositivos de comutação e protegem as conexões DCB contra curtos-circuitos. A placa está equipada com dispositivos para luz intermitente UMC, controle de isolamento UCI e nível de tensão UCN.

Em instalações onde é necessário aumentar a tensão para ligar eletroímãs poderosos de interruptores de óleo, elementos adicionais são instalados. As baterias com células extras consistem em 120, 128, 140 células em vez de 108.Nesses casos, o circuito muda um pouco.

Para evitar a sulfatação das placas de células adicionais, um resistor ajustável é conectado entre o pólo negativo e as ramificações da 108ª célula, com a ajuda da qual é criada uma corrente de descarga igual à corrente de descarga das células principais. Isso garante as mesmas condições de operação para as células principais e adicionais e exclui a possibilidade de cargas e descargas profundas, o que evita a sulfatação e aumenta a vida útil das baterias. No modo de carga lenta, a bateria está sempre carregada e pronta para fornecer corrente contínua aos usuários.

No modo normal, a tensão de cada célula de bateria ligada deve ser de 2,2 V com uma tolerância de ± 2%. Nos casos em que é necessária corrente contínua de diferentes tensões para alimentar os dispositivos secundários, são usadas baterias portáteis e ramificações das células de bateria intermediárias.

Por exemplo, para a maioria dispositivos de proteção de relé é necessária uma tensão de 220 V, para dispositivos telemecânicos de 24, 48 ou 60 V e para alimentar poderosos acionamentos eletromagnéticos de interruptores de óleo - uma tensão de até 250 V e mais para compensar a queda de tensão no cabo da bateria para o switchgear, onde os interruptores são instalados em altas correntes de irrupção.

Em algumas instalações, as baterias de armazenamento operam no modo de carga-descarga. Nesse caso, a tensão nos terminais da bateria não permanece constante, mas varia em uma faixa relativamente ampla (para baterias de chumbo-ácido, durante a descarga, a tensão muda de 2 para 1,8-1,75 V e, ao carregar de 2, 1 a 2,6 -2, 7 B).

Para manter um nível estável de tensão da bateria em todos os modos dos barramentos CC da placa CC nos circuitos de bateria operando pelo método de carga-descarga, é fornecido um interruptor de elemento, que serve para alterar o número de baterias conectadas aos barramentos do instalação ou ao carregador.

A operação de instalações de baterias no modo carga-repouso-descarga não é considerada aqui, uma vez que este modo não é utilizado em subestações.

As baterias com tensão de 24, 36 ou 48 V geralmente consistem em várias baterias portáteis conectadas em série. Na maioria dos casos, dois conjuntos dessas baterias são instalados, um dos quais é sobressalente.