แหล่งที่มาและเครือข่ายของกระแสไฟตรง

ในสถานีย่อยสำหรับจ่ายไฟให้กับวงจรการทำงาน กระแสตรง โดยปกติจะใช้แบตเตอรี่กรด (แบบอยู่กับที่และแบบพกพา) และในบางกรณีจะใช้แบตเตอรี่อัลคาไลน์ แบตเตอรี่แบบอยู่กับที่ประกอบด้วยแบตเตอรี่แต่ละก้อน มักจะต่อเป็นอนุกรม

แบตเตอรี่เรียกว่าแหล่งกระแสเคมีทุติยภูมิซึ่งมีหน้าที่สะสมพลังงานไฟฟ้า (ประจุไฟฟ้า) และส่งพลังงานนี้กลับคืนสู่ผู้ใช้ (คายประจุ)

ชิ้นส่วนหลักของแบตเตอรี่กรด (รูปที่ 1) คือแผ่นตะกั่วบวก 2 และแผ่นลบ 1 แผ่น แถบตะกั่วที่เชื่อมต่อ 5 อิเล็กโทรไลต์ ตัวคั่น 3 และภาชนะ แผ่นตะกั่วที่มีขอบจำนวนมากใช้เป็นบวกซึ่งจะเพิ่มพื้นผิวการทำงานของแผ่นเป็นลบ - แผ่นชนิดกล่อง หลังจากการก่อตัวของเพลตบวก จะเกิดตะกั่วไดออกไซด์ PbO2 และบนเพลตเชิงลบ จะเกิดฟองน้ำตะกั่ว Pb

ข้าว. 1. ตัวสะสมประเภท SK -24 ในภาชนะไม้: 1 - แผ่นลบ, 2 - แผ่นบวก, 3 - ตัวคั่น, 4 - กระจกยึด, 5 - แถบเชื่อมต่อ, 6 - ปลายกิ่ง

อิเล็กโทรไลต์ประกอบด้วยกรดซัลฟิวริกที่มีความบริสุทธิ์สูงและน้ำกลั่นความหนาแน่นของอิเล็กโทรไลต์ของแบตเตอรี่ที่ชาร์จอยู่กับที่ที่อุณหภูมิ 25 ° C คือ 1.21 g / cm3

ระหว่างแผ่นบวกและลบของแบตเตอรี่มีการติดตั้งพาร์ติชั่นฉนวน - ตัวคั่นที่ป้องกันไม่ให้แผ่นปิดในกรณีที่เกิดการบิดเบี้ยวและมวลที่ใช้งานอยู่หลุดออกจากแผ่น

แบตเตอรี่มีความจุ, EMF, กระแสไฟชาร์จและคายประจุ ความจุที่ระบุของแบตเตอรี่ (เป็นแอมแปร์-ชั่วโมง) คือความจุของแบตเตอรี่ที่คายประจุ 10 ชั่วโมงและอุณหภูมิปกติ (25 ° C) และความหนาแน่น (1.21 g / cm3) ของอิเล็กโทรไลต์

ในสถานีย่อยส่วนใหญ่จะใช้แบตเตอรี่ 220 V ซึ่งประกอบจากแบตเตอรี่ C, SK, SN

แบตเตอรี่ C (อยู่กับที่) ได้รับการออกแบบมาสำหรับการคายประจุ 3 ถึง 10 ชั่วโมงขึ้นไป แบตเตอรี่ CK (หยุดนิ่งสำหรับโหมดการคายประจุระยะสั้น) อนุญาตให้คายประจุได้ 1-2 ชั่วโมง ดังนั้นในแบตเตอรี่ CK จึงใช้แถบเชื่อมต่อเสริมระหว่างแผ่นซึ่งออกแบบมาสำหรับกระแสไฟฟ้าสูง

ภาชนะแบตเตอรี่ C และ CK เปิดอยู่สำหรับห้อง C -16, CK -16 และเล็กกว่า - แก้ว และสำหรับห้องขนาดใหญ่ - ไม้บุด้วยตะกั่ว (หรือเซรามิก) ด้านใน ตัวสะสมประเภท CH นั้นมีลักษณะเฉพาะคือวางในภาชนะปิดที่ปิดสนิท แบตเตอรี่เหล่านี้มีน้ำหนักและขนาดค่อนข้างเล็ก สามารถติดตั้งในห้องเดียวกับอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ ได้

หมายเลขแบตเตอรี่ (หลังชื่อตัวอักษร) แสดงถึงความจุของแบตเตอรี่ ความจุแอมแปร์-ชั่วโมงเท่ากับจำนวนของแบตเตอรี่คูณด้วยความจุต่อหน่วยของแบตเตอรี่แต่ละก้อนที่มีหมายเลข 1 สำหรับแบตเตอรี่ประเภท C-1 และ SK-1 ความจุนี้คือ 36 Ah และสำหรับประเภท C- 10 และ SK - 10 — 360 Ah

(เมื่อเปิดสวิตช์ ฯลฯ ) ใช้แบตเตอรี่เริ่มต้นแบบพกพาที่มีความจุขนาดเล็กที่มีแรงดันไฟฟ้า 24 และ 48 V ใน สถานีย่อยดังกล่าว แบตเตอรี่ มักจะใช้งานได้นานในโหมดดิสชาร์จปกติและหลังจากช่วงเวลาหนึ่ง - หลังจากสูญเสียความจุเล็กน้อย (ซึ่งกำหนดโดยการวัดการควบคุมของแรงดันแบตเตอรี่) - จะถูกแทนที่ด้วยแบตเตอรี่สำรอง บางครั้งใช้แบตเตอรี่อัลคาไลน์ซึ่งมีสารละลายโพแทสเซียมกัดกร่อนที่มีความหนาแน่น 1.19-1.21 g / cm3 ทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรไลต์

ในแผ่นขั้วบวกของแบตเตอรี่อัลคาไลน์สารที่ใช้งานอยู่คือนิกเกิลออกไซด์ไฮเดรตและในแผ่นขั้วลบ - แคดเมียมที่มีส่วนผสมของเหล็ก (แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม) หรือเหล็กเท่านั้น (แบตเตอรี่นิกเกิลเหล็ก) ที่สถานีย่อยมักใช้แบตเตอรี่เหล็ก - นิกเกิลขององค์ประกอบประเภท NZh และ TNZh

แบตเตอรี่ตะกั่วและอัลคาไลน์มีข้อดีและข้อเสีย: แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดมีแรงดันดิสชาร์จสูงกว่า (1.8-2 และ 1.1-1.3 V) มากกว่าแบตเตอรี่อัลคาไลน์ มีความจุมากกว่าและประหยัดพลังงาน ดังนั้นเมื่อประกอบแบตเตอรี่ที่มีแรงดันไฟฟ้าเท่ากัน แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดจึงต้องการพลังงานน้อยกว่าเกือบครึ่งหนึ่ง คุณสมบัติของแบตเตอรี่อัลคาไลน์คือความกะทัดรัด ความหนาแน่น ความแข็งแรงเชิงกล การคายประจุต่ำ และความสามารถในการทำงานที่อุณหภูมิต่ำ

แบตเตอรี่แบบชาร์จซ้ำได้เป็นแหล่งพลังงานที่เชื่อถือได้มากที่สุดสำหรับอุปกรณ์สำรอง เนื่องจากแบตเตอรี่เหล่านี้ให้พลังงานอิสระ (อิสระ) แก่วงจรการทำงานในกรณีที่แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับขัดข้อง

ในโหมดฉุกเฉิน แบตเตอรี่จะรับภาระของผู้บริโภคไฟฟ้ากระแสตรงทั้งหมด ให้การป้องกันรีเลย์และระบบอัตโนมัติ ตลอดจนความสามารถในการเปิดและปิด สวิตช์... ระยะเวลาจำกัดของโหมดฉุกเฉินจะถือว่าเท่ากับ 0.5 ชม. สำหรับเครื่องรับไฟฟ้าและวงจรการทำงานทั้งหมดที่มีไฟฟ้ากระแสตรง และสำหรับการสื่อสารและเทเลกลศาสตร์ 1-2 ชม., 0 ชม.)

การใช้แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้มีข้อจำกัดเนื่องจากค่าใช้จ่ายสูงและความซับซ้อนในการทำงาน ดังนั้นจึงมีการติดตั้งในสถานีย่อยที่ใหญ่ที่สุด ในสถานีไฟฟ้าย่อย 500 kV ขึ้นไป มีการติดตั้งแบตเตอรี่สองก้อนขึ้นไป

ปัจจุบัน วงจรเรียงกระแสแบบคงที่ที่เรียกว่าเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ใช้เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ ในสถานีย่อยเก่า เครื่องกำเนิดเครื่องยนต์จำนวนมากยังคงทำงานอยู่

ระหว่างการทำงาน พลังงานไฟฟ้าที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่จะถูกใช้อย่างต่อเนื่อง ในการเติมเต็มจะใช้อุปกรณ์แบบชาร์จซ้ำได้ซึ่งสามารถใช้เป็นเครื่องกำเนิดมอเตอร์และวงจรเรียงกระแสแบบคงที่ พลังงานของเครื่องชาร์จมักจะอยู่ที่ 20-25% ของพลังงานของเครื่องชาร์จ ในบางกรณี อุปกรณ์เครื่องเดียวกันสามารถทำหน้าที่ชาร์จและชาร์จอุปกรณ์ได้

เครื่องกำเนิดมอเตอร์ประกอบด้วยมอเตอร์เหนี่ยวนำและเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงที่มีการกระตุ้นแบบขนาน เครื่องจักรทั้งสองติดตั้งอยู่บนเฟรมเดียวกัน และเพลาเชื่อมต่อกันด้วยข้อต่อแบบยืดหยุ่น เมื่อชาร์จแบตเตอรี่ แรงดันกำเนิดของเครื่องชาร์จจะต้องเปลี่ยน ดังนั้นเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงจึงถูกเลือกด้วยการควบคุมแรงดันไฟฟ้าช่วงกว้างโดยการเปลี่ยนการกระตุ้นด้วยรีโอสแตทแบบแบ่งวงจรเรียงกระแสซิลิคอนใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะอุปกรณ์ชาร์จและชาร์จแบบคงที่

วงจรเรียงกระแสแบบสแตติกมีราคาถูกกว่า ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว สะดวกต่อการบำรุงรักษา อายุการใช้งานยาวนาน และความจุโอเวอร์โหลดที่แตกต่างจากมอเตอร์เจนเนอเรเตอร์ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องธรรมดาที่สุด

การกระจายของกระแสตรง, การเชื่อมต่ออุปกรณ์ชาร์จและรีชาร์จกับแบตเตอรี่สำรองนั้นดำเนินการผ่านแผงวงจรไฟฟ้ากระแสตรง (DCB) ซึ่งเป็นที่ตั้งของอุปกรณ์และเครื่องมือสวิตชิ่ง เพื่อความสะดวกในการปฏิบัติงานของบุคลากรที่ปฏิบัติหน้าที่ วงจรช่วยจำ DC DC ถูกนำไปใช้กับ DCS

แบตเตอรี่ อุปกรณ์จ่ายไฟ DC อุปกรณ์ชาร์จและรีชาร์จ เครื่องรับไฟฟ้า DC เชื่อมต่อกันด้วยสายเคเบิลและในบางกรณีด้วยบัสบาร์ รวมกันเป็นวงจรไฟฟ้าสำหรับเครือข่าย DC

มีสามโหมดหลักในการทำงานของแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้: การชาร์จแบบเจ็ต การคายประจุ และการคายประจุที่เหลือ

ในสถานีย่อย แบตเตอรี่มักจะทำงานในโหมดการชาร์จแบบหยด... ในกรณีนี้ เครื่องชาร์จที่ติดตั้งอุปกรณ์รักษาแรงดันไฟฟ้า (ที่มีความแม่นยำ ± 2%) จะจ่ายกระแสไฟให้กับเครื่องรับไฟฟ้าของเครือข่ายที่เปิดอยู่ตลอดเวลา (ไฟสัญญาณ, รีเลย์คอยล์, คอนแทคเตอร์) และยังชาร์จแบตเตอรี่ใหม่เพื่อชดเชยการคายประจุเอง

ส่งผลให้แบตเตอรี่ได้รับการชาร์จเต็มตลอดเวลา แรงกระแทกในระยะสั้นจะถูกดูดซับโดยแบตเตอรี่เป็นหลัก

ในรูป 2 แสดงไดอะแกรมของการติดตั้งแบตเตอรี่ที่สถานีย่อย 500 kVสถานีย่อยมีแบตเตอรี่สำรอง 2 ก้อน และอุปกรณ์ชาร์จและชาร์จ 3 ชิ้น โดยหนึ่งในนั้นเป็นอะไหล่สำรอง แบตเตอรี่สะสมประกอบจากแบตเตอรี่กรดตะกั่วชนิด SK ซึ่งใช้เป็นอุปกรณ์ชาร์จและรีชาร์จ วงจรเรียงกระแสเซมิคอนดักเตอร์ VAZP-380 / 260-40 / 80... บอร์ด DC ประกอบจากแผง DC ที่สมบูรณ์ของซีรีส์ PSN-1200-71

ข้าว. 2. แผนผังของการติดตั้งแบตเตอรี่โดยไม่มีองค์ประกอบเพิ่มเติม: AB1, AB2 - แบตเตอรี่สำรอง, VU1, VU2, VUZ - อุปกรณ์เรียงกระแส, UMC - อุปกรณ์ไฟกระพริบ, UKN - อุปกรณ์ควบคุมระดับแรงดันไฟฟ้า, UKI - ฉนวนอุปกรณ์ควบคุม, SH - การควบคุม บัส, SH - บัสสัญญาณ, (+) - บัสกะพริบ, I, II, III, IV - หมายเลขส่วน, SH - บัสกำลังของแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับการเปิดสวิตช์

ยางชิลด์แบ่งออกเป็นสองส่วนหลัก (I และ II) และสองส่วนเสริม (III และ IV) เครื่องรับไฟฟ้าใช้พลังงานจากส่วน I หรือ II ส่วนเสริมใช้สำหรับการลัดวงจรของแหล่งพลังงานร่วมกัน: แบตเตอรี่สำรองและวงจรเรียงกระแสสำหรับชาร์จและชาร์จใหม่

เครื่องรับไฟฟ้าและอุปกรณ์จ่ายไฟเชื่อมต่อกันโดยใช้สวิตช์อัตโนมัติของซีรีส์ A3700 และ AK-63 สวิตช์เหล่านี้ทำหน้าที่สลับอุปกรณ์และป้องกันการเชื่อมต่อ DCB จากการลัดวงจร บอร์ดนี้ติดตั้งอุปกรณ์สำหรับไฟกระพริบ UMC, ฉนวนควบคุม UCI และระดับแรงดันไฟฟ้า UCN

ในการติดตั้งที่ต้องการแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นในการเปิดสวิตช์แม่เหล็กไฟฟ้าอันทรงพลังของสวิตช์น้ำมันจะมีการติดตั้งองค์ประกอบเพิ่มเติม แบตเตอรี่ที่มีเซลล์พิเศษประกอบด้วย 120, 128, 140 เซลล์แทนที่จะเป็น 108ในกรณีเช่นนี้ วงจรจะเปลี่ยนไปบ้าง

เพื่อป้องกันการเกิดซัลเฟตของเพลตของเซลล์เพิ่มเติม ตัวต้านทานแบบปรับได้จะเชื่อมต่อระหว่างขั้วลบและกิ่งของเซลล์ที่ 108 โดยใช้กระแสดิสชาร์จเท่ากับกระแสดิสชาร์จของเซลล์หลัก สิ่งนี้รับประกันสภาวะการทำงานเดียวกันสำหรับเซลล์หลักและเซลล์เพิ่มเติม และไม่รวมความเป็นไปได้ของการชาร์จและการคายประจุลึก ซึ่งป้องกันซัลเฟตและเพิ่มอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ ในโหมดการชาร์จแบบหยด แบตเตอรี่จะอยู่ในสถานะชาร์จอยู่เสมอและพร้อมที่จะจ่ายกระแสตรงให้กับผู้ใช้

ในโหมดปกติ แรงดันไฟฟ้าของเซลล์แบตเตอรี่ที่เปิดอยู่แต่ละเซลล์ควรเป็น 2.2 V โดยมีค่าความคลาดเคลื่อน ± 2% ในกรณีที่ต้องใช้ไฟฟ้ากระแสตรงที่มีแรงดันไฟฟ้าต่างกันเพื่อจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ทุติยภูมิ จะใช้แบตเตอรี่แบบพกพาและสายย่อยจากเซลล์แบตเตอรี่ระดับกลาง

ตัวอย่างเช่นสำหรับส่วนใหญ่ อุปกรณ์ป้องกันรีเลย์ ต้องใช้แรงดันไฟฟ้า 220 V สำหรับอุปกรณ์ระบบเครื่องกลทางไกล 24, 48 หรือ 60 V และสำหรับการจ่ายไฟให้กับไดรฟ์แม่เหล็กไฟฟ้าที่ทรงพลังของสวิตช์น้ำมัน - แรงดันไฟฟ้าสูงถึง 250 V และอื่น ๆ เพื่อชดเชยแรงดันตกในสายเคเบิลจากแบตเตอรี่ไปยัง สวิตช์เกียร์ที่ติดตั้งสวิตช์ที่กระแสไหลเข้าสูง

ในการติดตั้งบางอย่าง แบตเตอรี่จัดเก็บจะทำงานในโหมดการคายประจุ ในกรณีนี้ แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วแบตเตอรี่จะไม่คงที่ แต่จะแปรผันในช่วงที่ค่อนข้างกว้าง (สำหรับแบตเตอรี่ตะกั่วกรด ระหว่างการคายประจุ แรงดันไฟฟ้าจะเปลี่ยนจาก 2 เป็น 1.8-1.75 V และเมื่อชาร์จจาก 2, 1 ถึง 2,6 -2, 7 B).

เพื่อรักษาระดับแรงดันแบตเตอรี่ให้คงที่ในทุกโหมดของบัส DC ของบอร์ด DC ในวงจรแบตเตอรี่ที่ทำงานโดยวิธีชาร์จ-ดิสชาร์จ จึงมีสวิตช์องค์ประกอบซึ่งทำหน้าที่เปลี่ยนจำนวนแบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อกับบัสของ ติดตั้งหรือเข้ากับเครื่องชาร์จ

ไม่พิจารณาการทำงานของการติดตั้งแบตเตอรี่ในโหมดการชาร์จ - พัก - ดิสชาร์จ เนื่องจากโหมดนี้ไม่ได้ใช้ในสถานีย่อย

แบตเตอรี่ที่มีแรงดันไฟฟ้า 24, 36 หรือ 48 V มักจะประกอบด้วยแบตเตอรี่แบบพกพาหลายก้อนที่ต่ออนุกรมกัน ในกรณีส่วนใหญ่ มีการติดตั้งแบตเตอรี่ดังกล่าวสองชุด โดยชุดหนึ่งเป็นแบตเตอรี่สำรอง