Характеристики входных цепей комбинированных блоков питания (часть 2)

Опубликовано: 23 июля 2009 г. в 16:21, 1596 просмотров1 комментарий

Блоки, входные цепи которых получают энергию как от трансформаторов тока, так и от трансформаторов напряжения, принято называть комбинированными блоками питания [1].

Ранее для этих целей применялись отдельные блоки БПТ, входы которых подключались к трансформаторам тока, и БПН, подключаемые к трансформаторам напряжения [1, 2]. Выходы этих устройств объединялись на шинах оперативного питания «+» и «-» (рис.1).


Рис. 1 Составной комбинированный блок питания (по [3])

Такая схема включения двух раздельных блоков позволяла получать напряжение оперативного питания как при отсутствии тока в линии (холостой ход), так и в случае отсутствия напряжения на подстанции в режиме короткого замыкания [2].

В настоящее время на подстанциях с переменным оперативным током используют комбинированный блок, выполненный в виде единой конструкции, для питания:

  • схем и цифровых устройств релейной защиты (в нормальных режимах работы сети);
  • входных цепей цифрового устройства релейной защиты (при близких КЗ с большими провалами напряжения длительностью до 0,5 с1).

Во всех комбинированных блоках питания для получения энергии от токовых цепей предусмотрены два токовых входа для подключения вторичных цепей трансформаторов тока фаз А и С защищаемого присоединения.

В блоках «Орион-БПК-2», «Орион-БПМ-2» (рис. 2, а) и КБП-301 (рис. 2, б) предусмотрено два входных трансформатора «ток-напряжение», что не требует соблюдения полярности выводов вторичных обмоток трансформаторов тока при подключении их к блоку питания [4, 5].


Рис. 2 Токовые входы в блоках «Орион-БПК-2» (а) и КБП-301 (б)

Каждый из трансформаторов «ток-напряжение», показанных на рис. 1, должен быть рассчитан на передачу половины выходной мощности блока (без учёта потерь). В таких блоках суммирование производится

на стороне выпрямленного напряжения, так как каждый из обоих трансформаторов «ток — напряжение» работает на свой двухполупериодный выпрямительный мост, а выходы мостов соединены параллельно.

В блоках, показанных на рис. 3, трансформатор «ток-напряжение» должен быть рассчитан на передачу номинальной выходной мощности (без учёта потерь). Суммирование токов в этих блоках осуществляется на стороне переменного напряжения на сердечнике трансформатора (рис. 3, а), либо на входной обмотке (рис. 3, б).


Рис. 3 Токовые входы в блоках БПНТ (а) и БПК (б)

Для обеспечения надежной работы комбинированных блоков питания с одним входным трансформатором «ток-напряжение» при всех видах коротких замыканий рекомендуется включать токовые входы на разность токов фаз А и С [6]. На рис.3 одноименные зажимы токовых цепей обозначены точкой (сравните с рис. 1) 

Для снижения нагрузки на трансформаторы тока защищаемого присоединения при нормальном режиме работы в блоках некоторых типов предусмотрено блокирование каналов тока при наличии напряжения на соответствующих входах.

В блоках типа КБП-301 [5, 9] блокирование каналов тока Кт при U> 150 В осуществляется на стороне выпрямленного напряжения специальной схемой блокирования СхБ (рис. 2, б).

При работе схемы блокирования блок потребляет от трансформаторов тока мощность, необходимую для покрытия потерь в сопротивлениях первичной и вторичной обмоток, потерь в железе трансформатора и потерь в схеме Кт. График изменения потребляемой мощности в зависимости от тока во вторичной цепи трансформатора тока приведен на рис. 4 


Рис. 4 Зависимость потребляемой мощности от входного тока

При изменении входного тока потребляемая блоком мощность изменяется по линии 1 при работающих и по линии 2 при заблокированных каналах тока.

В блоках серии БПК [7, 8] шунтирование первичной обмотки трансформатора «ток-напряжение» производится контактом К1 (рис. 5).


Рис. 5 Блокирование канала тока в блоке серии БПК

Контакт К1 находится в замкнутом состоянии, если значение напряжения на входе напряжения находится в диапазоне от 0,5 до 1, 2 U ном, и поэтому блок не потребляет дополнительной мощности от токовых цепей.

Если быть более точным, то потребляется только мощность на покрытие потерь в сопротивлениях цепей до контакта К1 и в самом контакте.

Необходимо отметить, что включение комбинированных блоков питания приводит к изменению сопротивления во вторичных обмотках трансформаторов тока2.

В известных комбинированных блоках питания используется несколько вариантов подключения трансформаторов напряжения (измерительных или собственных нужд). Наибольшее распространение получило использование двух входов по напряжению с разделительными (развязывающими на рис. 6, а) трансформаторами. Обратим внимание, что во входных цепях напряжения блоков производства ООО «Радиус-Автоматика» по традиции применены тумблеры.

Входные цепи напряжения, показанные на рис. 6, позволяют осуществить несколько вариантов подключения блока к источникам напряжения:

  • оба трансформатора подключены к одному и тому же источнику напряжения 100 В;
  • оба трансформатора подключены к одному и тому же источнику напряжения 220 В;
  • трансформаторы подключены к двум источникам с разным напряжением — 100 В и 220 В;
  • трансформаторы подключены к двум разным источникам с одинаковым напряжением (100 В или 220В).

Мощность каждого из разделительных трансформаторов, показанных на рис. 6, должна быть рассчитана (без учёта потерь) на передачу номинальной мощности блока при отсутствии сигнала на токовых входах.


Рис. 6 Входы напряжения в блоках «Орион-БПК-2» (а) и БПК (б)

В комбинированных блоках питания КБП-301 и БПНТ предусмотрен всего один вход напряжения. В блоке КБП-301 разделительный трансформатор отсутствует и сетевое напряжение (независимо от рода тока) поступает непосредственно на выпрямительный мост (рис. 7, а).

Разделительный трансформатор в блоках БПНТ предназначен для работы с переменным напряжением 100 или 220 В (рис. 7, б).


Рис. 7 Входы напряжения блоков КБП-301(а) и БПНТ (б)

Объединение входов тока и напряжения во всех комбинированных блоках питания производится на стороне выпрямленного напряжения с помощью диодов. В блоке КБП-301 после диодов предусмотрена схема индикации СхИ (рис. 8, а), обеспечивающая защиту блока от короткого замыкания на выходе и сигнализирующая о наличии на выходе блока напряжения, превышающего 20 В. 


Рис. 8 Выходы в блоках КБП-301 (а) и «Орион — БПМ-2» (б)

Со вторичных обмоток трансформаторов «ток- напряжение» (рис. 2, а) и трансформаторов напряжения (рис. 6, а) в блоках «Орион» напряжение поступает на диодные выпрямительные мосты, а с них — на вход ограничителя-стабилизатора напряжения (рис. 8, б). Соединенные таким образом выпрямительные мосты выполняют роль максиселектора, обеспечивая питание выхода либо от токового входа, либо от входа напряжения.

Исключения возрастания выходного напряжения сверх 250 В обеспечиватся схемой стабилизатора-ограничителя напряжения. Защита выхода блока от коротких замыканий осуществляется предохранителем. Светодиод сигнализирует наличие напряжения на выходе блока.

Объединение входов тока и напряжения позволяет во всех рассмотренных в данной работе комбинированных блоках питания реализовать быстродействующее АВР за счёт автоматического перехода на источник с максимальным напряжением.

Характеристики входов комбинированных блоков питания приведены в табл. 1.

Характеристика «Орион»3 КБП-301 БПК-3(4) БПНТ БПНТ-15 БПНТ-2
Входы токовые:
- количество входов 2 2 2 2 2 2
- количество трансформаторов 2 2 1 2 2 2
- рабочий диапазон токов, А от 6,0 до 150,04 от 2,5 до 15,0   от 4 до 200 от 4 (8) до 150 (300) от 8 до 150
- длительный ток, А 10,0 15,0 15,0 5,0 5,0 (10) 5,0
- термическая стойкость, А, в течение:            
- 10 с ? 40 = ? ? ?
- 2 с ? 150 = ? ? ?
- 1 с ? 250 250 200 150 (300) 150
- блокирование нет Uвх>150 В Uвх>0,5 U ном нет нет нет
- работа Uвх<120 В Uвх<0,5 U ном
Входы напряжения:
- количество входов 2 1 2 1 1 1
- количество трансформаторов 2 нет 2 1 1 1
- рабочий диапазон напряжений, В = 88-264 (0,6 -1,2) U ном 0,8-1,15 0,8-1,15 0,8-1,15
- номинальное напряжение U ном, В 100 или 220 = 100 или 220 220 100 или 220 100 или 220
- максимальное напряжение, В = 264 120 или 264 1,15 1,15 1,15
- защита предохранитель предохранитель = ? ? ?
Частота, Гц 50 50 50 50 50 50
Контактные зажимы ? = = Класс 2 по ГОСТ 10434-82
Подключение проводников 2×2,5 мм2 1×2,5 мм2 2×2,5 мм2 2×1,5 мм2 или 1×2,5 мм2

Литература

  1. Реле защиты. М.: Энергия, 1976. 464 с.
  2. Кривейков В. В., Новелла  В. Н. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. М.: Энергоиздат, 1981. 328 с.
  3. РД 34.35.310-97 Общие технические требования к микропроцессорным устройствам защиты и автоматики энергосистем. М.: ОРГРЭС, 1997 (с изменением № 1).
  4. Блок питания комбинированный «Орион-БПК»// материал размещён страниц.
  5. Комбинированный блок питания КБП-301 //материал размещен на странице.
  6. Чернобровов Н.В., Семенов  В. А. Релейная защита энергетических систем. М.:Энергоатомиздат, 1998, 800 с.
  7. Блок питания комбинированный БПК 3(4)// материал размещен на странице.
  8. Источник питания комбинированный. Патент на изобретение № 2216844. Приоритет от 26.07.2001 // С. В. Езерский, А. В. Миров, В. И. Потапенко, Ю. А. Алексеев.
  9. Источник питания устройств релейной защиты от токовых цепей комплектных распределительных устройств. Заявка на полезную модель № 2008135414 с приоритетом от 01.09.2008//Потапенко В.И..
  10. О. Баглейбтер. Трансформатор тока в сетях релейной защиты. Противодействие насыщению ТТ апериодической составляющей тока КЗ// Новости ЭлектроТехники № 5 (53), 2008.
  11. Трансформатор тока в сетях релейной защиты. Противодействие насыщению ТТ апериодической составляющей тока КЗ. Дискуссия.// Новости ЭлектроТехники № 1 (55), 2009, с.

------
1В соответствии с требованиями РД [3] все современные цифровые блоки релейной защиты должны «...сохранять заданные функции без изменения параметров и характеристик срабатывания: — при перерывах питания длительностью до 0,5 с;...»
2О влиянии сопротивления в цепи трансформаторов тока защищаемого присоединения на правильность работы релейной защиты рассказано в статье [9] и в материалах дискуссии, опубликованной на страницах этого журнала [10].
3«Орион-БПМ-2» и «Орион-БПК-2».
4При токе 6А выходная мощность — 20 Вт. 
5В скобках приведены значения токов при параллельном включении обмоток трансформатора.

Захаров О. Г.

Характеристики входных цепей комбинированных блоков питания (часть 1)

Комбинированные блоки питания и накопители энергии (часть 3)

Рекомендуем почитать

Комментарии1 комментарий

  • Севастьянов Александр Афанасьевич
    Александр Севастьянов14 апреля 2012 г. в 16:33

    Статья - полное фуфло! Ознакомившись с ней я пришел в ужас: схемы и описания источников питания, приведенные в ней, просто-напросто "передраны" из книг, изданных 40 - 50 лет тому назад, причем, в некоторых случаях отсутствуют ссылки на первоисточники, а схемы просто отсканированы из древних первоисточников в том виде, в котором электрические схемы рисовали 50 лет тому назад, в частности это книги:

    1. Гельфанд Я. С. Наладка и эксплуатация зарядных устройств типов УЗ-400, УЗ-400А и блоков конденсатотров серии БК-400. - М., "Энергия", 1965, 48 с.

    2. Гельфанд Я. С. Наладка и эксплуатация блоков питания серии БП. - М., "Энергия", 1965, 128 с.

    3. Гельфанд Я. С. и др. Релейная защита и электроавтоматика на переменном оперативном токе. - М., "Энергия", 1973, 280 с.

    4. Алексеев В. С., Варганов Г. П., Панфилов Б. И., Розенблюм Р. З. Реле защиты. - М., "Энергия", 1976, 464 с. (Глава 7. Устройства питания защит на переменном оперативном токе).


    Здесь возникает сразу несколько вопросов. Во-первых, у этих схем и описаний есть законные владельцы - издательства книг и авторы, написавшие их. Хотелось бы узнать, на каком основании эти схемы и эти описания были заимствованы господином О. Г. Захаровым и на каком основании были опубликованы на сайте. Во-вторых, хотелось бы спросить, кому и для чего сегодня нужны описания устройств 50-летней давности, давным-давно описанные в книгах других авторов?

Для того чтобы оставлять комментарии Вам необходимо зарегистрироваться либо авторизоваться на сайте.