Марка • Оборудование
БЕННИНГ
СИСТЕМА ОПЕРАТИВНОГО ПОСТОЯННОГО ТОКА:
компактное комплексное решение
 Открыть в формате PDF
Борис Новоселов,
зам. генерального директора
по развитию
ООО «Беннинг Пауэр Электроникс»
Для бесперебойного электроснабжения постоянным током вторичных цепей многих производственных предприятий (в т.ч. сетевых подстанций и объектов нефтегазовой отрасли) используются щиты постоянного тока серии VF в составе систем оперативного тока (СОПТ) Домодедовского завода «БЕННИНГ».
Такая СОПТ применяется для ввода и распределения электроэнергии постоянного тока от аккумуляторной батареи (АБ), которая подзаряжается от выпрямительного устройства. За годы эксплуатации СОПТ зарекомендовала себя как качественная и надежная система. Однако на подстанциях не все оборудование питается от постоянного тока, поэтому есть потребность в бесперебойном качественном электропитании переменным током. Для его обеспечения часто используются источники бесперебойного питания (ИБП) с собственной встроенной АБ. При этом возникают дополнительные трудности с обслуживанием АБ. Помимо этого, системы ИБП имеют довольно высокую стоимость.
Альтернативным вариантом бесперебойного обеспечения ответственных потребителей переменным током является использование инвертора, питающегося от основной АБ в составе СОПТ подстанции. Данное решение наиболее экономически выгодное, компактное и удобное в эксплуатации.
РЕШЕНИЕ НА БАЗЕ ИНВЕРТОРОВ
Уже несколько лет специалисты завода «БЕННИНГ» предлагают изделие собственной разработки для электросетевых объектов: типовой шкаф гарантированного питания на базе модульных инверторов, который используется для обеспечения бесперебойным питанием переменным током ответственных потребителей подстанции. В зависимости от требуемой мощности данная система строится на модульных инверторах типа INVERTRONIC Сompact (2,5 кВА х 8).
Для увеличения суммарной мощности используется параллельное включение. Дооснащение инверторной установки на месте эксплуатации производится без отключения действующих потребителей и не требует особых трудозатрат.
В случае перерыва в подаче электроэнергии или аварии
в сети, АБ, подключенная к входу постоянного тока инвертора, обеспечивает бесперебойное снабжение потребителей переменным током. Такой шкаф гарантированного питания со встроенной распределительной панелью может либо являться составной частью единого ЩПТ, либо использоваться для дооснащения существующих СОПТ.
Данное решение соответствует требованиям [1], где сказано, что СОПТ должна обеспечивать резервное питание инверторов АСУТП, и применимо практически для любых централизованных СОПТ.
«ТИРОСОТ-М»
Нормы проектирования [2] определяют понятие и условия применения децентрализованных СОПТ. С учетом этих положений была создана компактная СОПТ «Тиросот-М», объединяющая в своей конструкции выпрямители, АБ, инверторы
и распределительные панели с системой контроля.
Из-за широкой географии потребителей, разнообразия условий эксплуатации и удаленности объектов был применен модульный принцип для построения СОПТ на базе компактных выпрямителей TEBECHOP 3000HDi и модульных инверторов INVERTRONIC Сompact (рис. 1). Такое решение позволяет легко увеличивать выходную мощность и устанавливать резервные модули (например, обеспечивать резерв N+1, N+2 и т.д.) даже без отключения оборудования (исполнение hot-plug и plug-and-play). Особенность модулей – их функциональная полнота и независимость, когда при выходе из строя любого элемента системы (включая центральный контроллер) оставшиеся модули продолжают
в нормальном режиме питать нагрузку.
Рис. 1. Компактная комплексная система «Тиросот-М»
Кроме того, для резервного питания оборудования технологической связи, устройств контроля, сигнализации и различных вспомогательных устройств система может быть дополнена DC/DC конвертерами (преобразователями) аналогичной конструктивной группы TEBECHOP 3000HDi, что обеспечит
и режим полной гальванической развязки, и режим резервирования согласно требованиям [3] при организации цепей питания оперативной блокировки разъединителей.
Все используемые модули работают в режиме резервирования (рис. 2).
Рис. 2. Резервирование выпрямительных модулей
в составе установки
КОНВЕРТЕРЫ И КОНДЕНСАТОРЫ
По структурной схеме и логике работы применяемые в СОПТ современные DC/DC конвертеры аналогичны импульсным выпрямительным модулям, построенным по широтно-импульсной (ШИМ) технологии. Отличие в одном:
у конвертера АБ подключена на входе, а не на выходе. А именно АБ на выходе выпрямителя и обеспечивает не только соответствующие токи для надежного срабатывания защитных аппаратов фидерных цепей при КЗ, но и дополнительное сглаживание пульсаций напряжения, внося существенный вклад
в обеспечение требуемой постоянной времени питаемых цепей.
Практически единственный выход – поиск иных источников требуемого тока КЗ, например, грамотное использование обычных электролитических конденсаторов
в качестве дополнительного источника выходного тока.
Именно поэтому настоятельно рекомендуется использовать электролитические конденсаторы (или конденсаторные батареи), установленные на выходных шинах конвертеров. Если используется группа параллельно работающих конвертерных модулей (например, при резервировании N+1), то конденсаторы подключаются уже после объединяющих диодов. Расчет емкости конденсаторов строится исходя из расчета запасаемой энергии и необходимости обеспечить требуемый ток в заданный промежуток времени.
В качестве примера на рис. 3 показано использование в установке унифицированных электролитических конденсаторов стандартной емкостью 10 000 мкФ. Для упрощения расчета
и производства завод «БЕННИНГ» использует единый типовой узел, где требуемая емкость определяется набором конденсаторов. На рис. 3 показан также резистор для оперативного разряда конденсаторов при отключении всего устройства
и безопасного проведения ремонтных работ.
Рис. 3. Установка СОПТ с конвертерами (вид сзади)
Следует обратить внимание на расчет сечения шин, объединяющих конденсаторный блок, так как именно эта цепь должна обеспечить протекание тока КЗ.
Функциональное назначение и области применения конвертеров:
- преобразование значения номинального питающего напряжения, что позволяет строить комплексные системы электропитания с несколькими выходными напряжениями;
- стабилизация напряжения, когда, несмотря на колебания напряжения на батарее в режимах заряда и разряда, можно получить стабильное напряжение на фидерах нагрузки;
- наличие гальванической развязки позволяет осуществить режим смены полярности для питания разнополярных нагрузок.
Любой из указанных случаев потребует решить вопрос
о селективной работе защитных аппаратов.
«ТИРОСОТ-СТ»
С учетом установки на энергетических объектах современного технологического оборудования, требующего надежного электроснабжения с высокой точностью стабилизации выходного напряжения, не зависящего от напряжения АБ при ее заряде и разряде, специалисты российского предприятия «БЕННИНГ» разработали и внедрили в производство систему оперативного тока «Тиросот-СТ», однолинейная схема которой представлена на рис. 4.
Рис. 4. Структурная схема системы «Тиросот-СТ»
Благодаря обеспечению высокой точности выходного напряжения с использованием модульных стабилизаторов при полном структурном резервировании основных элементов, система «Тиросот-СТ» позволяет гарантировать питание даже самых критичных потребителей по высшей категории надежности и обладает рядом преимуществ:
- Высокая точность выходного напряжения – 220 В ±1%. Обеспечивает стабильную работу потребителей без перепадов напряжения в периоды разряда и заряда АБ, которые могут негативно сказываться на надежности системы в целом
и корректной работе потребителей в частности. Нет необходимости использовать дополнительные элементы батареи с отпайками;
- Работа системы без потери выходной мощности при снижении напряжения на аккумуляторной батарее до 175 В. Питание потребителей напряжением 220 В ±1% гарантировано даже при неисправности нескольких элементов или частичной потере емкости АБ;
- Точная стабилизация при высоком напряжении аккумуляторной батареи до 265 В позволяет проводить ускоренный заряд аккумуляторной батареи без опасности выхода из строя потребителей. Применение гасящих диодов становится ненужным;
- Позволяет избежать незначительных ошибок проектирования при расчете емкости АБ, допустимых пределов входного напряжения потребителей, а также потерь напряжения за счет длины и сопротивления отходящих кабелей до потребителей.
В результате новая комплексная система электропитания производства завода «БЕННИНГ», обеспечивающая гарантированными постоянным и переменным током ответственных потребителей, широко применяется как на энергетических объектах, так и для технологических нужд нефтегазовой отрасли.
ЛИТЕРАТУРА
- СТО 56947007-29.120.40.041-2010. Системы оперативного постоянного тока подстанций. Технические требования: Стандарт организации ОАО «ФСК ЕЭС».
- СТО 56947007-29.120.40.093-2011. Руководство по проектированию систем оперативного постоянного тока (СОПТ) ПС ЕНЭС. Типовые проектные решения: Стандарт организации ОАО «ФСК ЕЭС».
- Порядок организации оперативной блокировки на подстанциях нового поколения: Приложение к распоряжению ОАО «ФСК ЕЭС» от 05.05.2010 №236р.
|
