Характеристики входных цепей комбинированных блоков питания (часть 2)

Опубликовано: 23 июля 2009 г. в 16:21, 1583 просмотра 1 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

Характеристики выходных цепей комбинированных блоков питания (часть 1)
23 июля 2009 г. в 16:08
В электроустановках на переменном оперативном токе энергию для питания схем и цифровых устройств релейной защиты получают от блоков питания, подключаемых к трансформаторам: напряжения (измерительным или собственных нужд); тока (измерительным или релейным); тока и напряжения.
Комбинированные блоки питания и накопители энергии (часть 3)
23 июля 2009 г. в 16:28
Совместно с первыми по времени выпуска блоками питания (БПН, БПЗ и др. [1]) для обеспечения электропитанием цепей управления выключателя применялись внешние конденсаторные блоки БК-400 [1, 2], состоящие из конденсатора С и разделительных диодов Д1, Д2, позволяющих подключать к одному блоку питания несколько конденсаторных блоков.
Расчет уставок для цифровых устройств релейной защиты
7 сентября 2011 г. в 10:31
Расчёт уставок токовой отсечки для электродвигателей. Согласно ПУЭ [1] однорелейная токовая отсечка [1], защищающая от многофазных замыканий, в обязательном порядке должна быть предусмотрена для электродвигателей мощностью менее 2 МВт.
Быстродействующие дуговые защиты КРУ Современное состояние и пути совершенствования
21 мая 2015 г. в 12:56
Значительную опасность для комплектных распределительных устройств (КРУ) напряжением 6–10 кВ представляют внутренние короткие замыкания (КЗ), сопровождаемые электрической дугой (ЭД). Данная проблема усугубляется тем, что многие КРУ не оснащены полноценной быстродействующей защитой от дуговых КЗ или применяемая в них защита не отвечает современным требованиям. Это побудило РАО «ЕЭС России» издать ряд приказов о повышении надежности работы энергообъектов, оборудованных КРУ
Еще раз о надежности микропроцессорных устройств релейной защиты
24 ноября 2009 г. в 16:22
Статья является продолжением цикла публикаций автора, посвященных надежности микропроцессорных устройств релейной защиты. Приведенные в статье статистические данные, полученные автором, совпадают с данными других авторов и подтверждают более высокую надежность электромеханических реле по сравнению с микропроцессорными. Отмечен недостаток применяемого в России критерия оценки надежности реле защиты и предложен обобщенный критерий для такой оценки.

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.