Шкафы оперативного тока типа ШОТ, ШОУТ
Шкаф оперативного постоянного тока серии ШОТ предназначен для бесперебойного питания оперативных цепей управления, релейной защиты, автоматики и сигнализации на электрических станциях и подстанциях при отключении сети, путем автоматического присоединения резервного источника питания – аккумуляторной батареи. После восстановления соединения с основным источником питания шкаф ШОТ обеспечивает автоматический заряд батарей с одновременным питанием потребителей. Шкафы ШОТ по своим
характеристикам могут быть применены и в других отраслях промышленности, как правило, на предприятиях, использующих непрерывный технологический цикл:
- металлургия и машиностроение;
- аэропорты;
- телекоммуникационные системы;
- медицинские учреждения;
- нефтехимическая отрасль;
- целлюлозно-бумажная и горнорудная промышленность и др.
Шкаф ШОТ предназначен для использования в сетях, как однофазного, так и трехфазного переменного тока напряжением 220 В и 380 В соответственно, частотой 50 Гц с глухозаземленной нейтралью. Условия эксплуатации шкафа ШОТ должны соответствовать следующим требованиям:
- установка в закрытых помещениях;
- высота установки над уровнем моря не более 2000 м;
- окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных газов или паров в концентрациях, разрушающих металл и изоляцию;
- рабочее положение шкафа ШОТ вертикальное, с максимальным отклонением от вертикали в любую сторону 5˚;
- температура окружающего воздуха в зависимости от исполнения от минус 25˚С до плюс 45˚С (до минус 40˚С для специсполнения с утеплением);
- относительная влажность воздуха не более 80% при температуре плюс 25˚С;
- допустимое давление окружающего воздуха – от 86,6 кПа до 106,7 кПа;
- стойкость шкафов ШОТ к воздействию механических факторов окружающей среды по ГОСТ 17516.1 группа М39.
Функциональное назначение
Шкаф ШОТ обеспечивает выполнение следующих функций:
- прием электрической энергии собственных нужд переменного тока от двух и более независимых источников и преобразование ее в электрическую энергию постоянного тока;
- ввод электрической энергии постоянного тока от АБ, автоматическую зарядку и подзарядку АБ от выпрямительных модулей;
- распределение электрической энергии постоянного тока между потребителями;
- непрерывный автоматический контроль значения напряжения на шинах с формированием сигнала об отклонении параметров сети постоянного тока;
- непрерывный автоматический контроль сопротивления изоляции сети постоянного тока относительно «земли» с формированием сигнала об устойчивом снижении сопротивления изоляции ниже допустимого значения;
- селективную защиту вводов и отходящих линий от токов перегрузки и короткого замыкания;
- возможность объединения шин, разных секций и шкафов ШОТ с помощью разъединителей;
- формирование шинки «мигающего света»;
- измерение основных текущих параметров состояния АБ (напряжение, ток заряда-разряда);
- формирование обобщенного предупредительного сигнала при срабатывании защит, исчезновении напряжения на шинах постоянного тока, исчезновении напряжения питания выпрямительных модулей и др.
По согласованию с заказчиком или в соответствии с техническим заданием в схему шкафа ШОТ могут быть внесены изменения.
Технические характеристики
| Наименование параметра | Значение |
| Номинальное напряжение однофазной питающей сети, В | 230 |
| Допустимое отклонение напряжения питающей сети, % | +15 -20 |
| Номинальное частота питающей сети, Гц | 50 |
| Коэффициент мощности, | >0,82 |
| КПД, % | >91 |
| Номинальное значение выходного напряжения постоянного тока, В |
115/230 |
| Диапазоны регулирования выходного напряжения постоянного тока в режиме стабилизации, В |
95…130/170…250 |
| Диапазон выходного тока, А | 5/10 |
| Пределы регулировки выпрямленного тока в режиме стабилизации, А |
0,5…10А, дискретность 0,1 |
| Допустимые отклонения выходного напряжения в режиме стабилизации напряжения, % |
≤0,5 |
| Допустимые отклонения выходного тока в режиме стабилизации тока, % |
≤1 |
Технические данные шкафа ШОТ
| Наименование параметра | Значение |
| Вид конструкции изделия | шкаф |
| Способ обслуживания | односторонний |
| Степень защиты оболочки по ГОСТ 14254-96 | IP21-IP54 |
| Габаритные размеры, стандартные* (В×Ш×Г) | 2200×600×600 |
| Климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69, стандартное** | УХЛ3.1 |
| Группа механического исполнения по ГОСТ 17516.1-90 | М39 |
| Тип, емкость и количество аккумуляторных батарей | согласно требования |
| Расположение клеммных присоединений АБ (борнов) | фронтальное |
| Срок службы шкафа, лет*** | до 20 |
* - габаритные размеры могут изменяться в зависимости от модификации изделия.
** - спец.исполнение с утеплением и обогревом до УХЛ2 без выпадения конденсата.
*** - определяется сроком службы герметизированных аккумуляторных батарей, установленных в шкафу ШОТ, в соответствии с эксплуатационной документацией предприятия-изготовителя.
Состав изделия
По желанию потребителей и в соответствии с техническим заданием дополнительно в шкаф ШОТ могут быть установлены:
- блок АВР в цепи питания выпрямительных модулей;
- элемент мигающего света;
- блок питания цепей оперативной блокировки разъединителей;
- устройство поиска линии с замыканием на землю без отключения нагрузки (ручное/автоматическое);
- русифицированный высокопроизводительный контроллер с возможностью передачи данных по RS485 протокол ModBus RTU;
- указательные реле;
- входные фильтры для защиты от перенапряжений и ограничения высокочастотных помех;
- цифровые преобразователи с аналоговым выходным сигналом постоянного тока (0…5)мА, (4…20) мА и интерфейсом RS485.
- блок защиты АБ от глубокого разряда с действием на ее отключение;
- защиты от импульсных перенапряжений на шинах постоянного тока, от длительных перенапряжений в цепях питания ПЗУ;
- температурная компенсация напряжения заряда и др.
Модульный выпрямитель
Стандартно в шкафу оперативного тока установлены подзарядные устройства типа УЗПА-220(110)/10. Выпрямительные модули используют высокочастотный метод преобразования с коммутацией режимов для обеспечения полностью стабилизированного и постоянно точного выхода, изолированного от сети переменного тока.
Силовые модули выпрямителя являются модулями «горячей» замены, что означает возможность их замены без отключения питания от системы или нагрузки. Дополнительные силовые модули могут поставляться с системой во время заказа.
Выпрямительное устройство обеспечивает :
- преобразование входного напряжения 220В переменного тока в выходное стабилизированное регулируемое напряжение постоянного тока;
- ограничение и стабилизацию уровня выходного тока;
- защиту элементов преобразователя от критических режимов работы;
- защиту от неправильного подключения аккумуляторной батареи и критического снижения напряжения на батарее;
- заряд и подзаряд аккумуляторных батарей;
- параллельную работу с аккумуляторной батареей на нагрузку;
- допускается параллельная работа нескольких устройств.
Устройства монтируется в 19-ти дюймовую стойку, высота 2U.
Аккумуляторная батарея
В шкафу оперативного тока ШОТ устанавливаются герметизированные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи с рекомбинацией газа различных типов в зависимости от емкости, срока службы и пожеланий заказчика. Стандартные типы применяемых аккумуляторных батарей: Marathon, Fiamm, Sprinter, Sonnenschein, Power Safe и др. По желанию заказчика шкаф может не комплектоваться аккумуляторной батареей. Устанавливаемые в шкафу ШОТ батареи являются необслуживаемыми на протяжении всего срока эксплуатации, имеют ударопрочный корпус, изготовленный из пластмассы ABS и предохранительный клапан для управляемого выброса газа, оборудованный встроенным пламегасителем. Благодаря использованию надежной технологии рекомбинации газа, которая управляет выделением кислорода и водорода в процессе зарядки батареи, исключается необходимость доливки воды. Кислород, выделенный на положительной пластине, проникает через микроскопические поры сепаратора к отрицательной пластине, и в результате химических реакций внутри аккумуляторного элемента образует воду. Каждый элемент аккумуляторной батареи оборудован предохранительным клапаном, который производит незначительный и управляемый выпуск газов при возникновении избыточного давления внутри корпуса аккумулятора. Напряжение подзаряда составляет 2,27-2,30 В/элемент при 20˚С.
Схема контроля цепей оперативно постоянного тока
Контроль параметров цепи постоянного тока осуществляется с помощью специального микропроцессорного реле РКИ-1.
Реле предназначено для автоматического измерения и контроля:
- изоляции цепей постоянного тока;
- уровня пульсаций в цепях постоянного тока;
- напряжения постоянного тока.
Реле обеспечивает сигнализацию выхода измеренных электрических параметров за установленные пороговые значения согласно запрограммированых алгоритмов работы устройства.
Информационный контроллер
Контроллер осуществляет ввод и первичную обработку входных аналоговых и дискретных сигналов по запрограммированным алгоритмам с целью передачи информации на выносной пульт и на компьютеры верхнего уровня. В контроллере предусмотрено несколько дополнительных режимов работы, облегчающих его настройку и эксплуатацию.
Контроллер осуществляет следующие функции:
1. Контроль напряжения аккумуляторной батареи Uакб;
2. Контроль тока заряда/разряда аккумуляторной Iакб;
3. Контроль сопротивления изоляции Rизл;
4. Контроль напряжения на положительном полюсе U+;
5. Контроль напряжения на отрицательном полюсе U-;
6. Контроль состояния дискретных входов;
7. Поддержку работы с оболочками верхнего уровня по двум каналам связи с интерфейсами RS232 и RS485.
Устройство защиты от токов короткого замыкания и перегрузки
В шкафу ШОТ в качестве защиты вводов и отходящих линий от токов короткого замыкания и перегрузки применяются специальные автоматические выключатели либо системы предохранителей (по требованию заказчика), производства компаний OEZ, Schneider Electric, Moeller, ABB и т.д. Защитные аппараты, устанавливаемые на отходящих линиях, должны выбираться в соответствии с нагрузкой, максимально допустимым током КЗ и типом защитных аппаратов на приемной стороне для соблюдения селективности
Устройства поиска присоединения с замыканием на землю
Для поиска и сигнализации замыканий на землю каждого присоединения используются стационарные системы поиска повреждений изоляции. При этом происходит постоянный, автоматический контроль и одновременный контроль изоляции фидеров с формированием сигнала о снижении сопротивления изоляции ниже допустимого уровня с указанием номера фидера, по которому происходит утечка.
Данные системы позволяют определить фидер, поврежденный участок или конкретный кабель с нарушенной изоляцией. Применение данных систем значительно сокращает время замыканий на «землю» в сетях постоянного тока. В шкафу ШОТ по требования заказчика может быть установлены ручной (ИПИ-1М) или автоматический (Bender) вариант поиска линии со сниженной изоляцией.