Sources et réseaux de courant de travail continu

Dans les sous-stations pour alimenter les circuits de travail courant continu généralement des piles acides (stationnaires et portables) et dans certains cas des piles alcalines sont utilisées. Les batteries stationnaires sont constituées de batteries individuelles, généralement connectées en série.

Une batterie est appelée source de courant chimique secondaire dont le rôle est d'accumuler de l'énergie électrique (charge) et de restituer cette énergie à l'utilisateur (décharge).

Les parties principales de la batterie à l'acide (Fig. 1) sont les plaques de plomb positives 2 et négatives 1, reliant les bandes de plomb 5, l'électrolyte, les séparateurs 3 et un récipient. Des plaques de plomb avec un grand nombre d'arêtes sont utilisées comme positives, ce qui augmente la surface de travail des plaques, comme négatives - plaques de type boîte. Après la formation des plaques positives, du dioxyde de plomb PbO2 se forme et sur les plaques négatives, du plomb spongieux Pb se forme.

Riz. 1. Accumulateurs de type SK -24 dans un conteneur en bois : 1 - plaque négative, 2 - plaque positive, 3 - séparateur, 4 - verre de retenue, 5 - bande de connexion, 6 - pointe de la branche

L'électrolyte est constitué d'acide sulfurique de haute pureté et d'eau distillée.La densité de l'électrolyte d'une batterie chargée stationnaire à 25°C est de 1,21 g/cm3.

Entre les plaques positives et négatives de la batterie, des cloisons isolantes sont installées - des séparateurs qui empêchent les plaques de se fermer en cas de déformation éventuelle et la masse active en tombe.

La batterie est caractérisée par la capacité, l'EMF, les courants de charge et de décharge. La capacité nominale de la batterie (en ampères-heures) correspond à sa capacité à une décharge de 10 heures et à température normale (25°C) et densité (1,21 g/cm3) de l'électrolyte.

Dans les sous-stations, on utilise principalement des batteries 220 V, assemblées à partir de batteries C, SK, SN.

Les batteries C (stationnaires) sont conçues pour des décharges de 3 à 10 heures ou plus. Les batteries CK (stationnaires pour les modes de décharge à court terme) permettent une décharge pendant 1 à 2 heures, par conséquent, dans les batteries CK, des bandes de connexion renforcées sont utilisées entre les plaques, conçues pour un courant élevé.

Les cuves de batterie C et CK sont ouvertes, pour les pièces C -16, CK -16 et plus petites - en verre, et pour les grandes pièces - en bois, doublées de plomb (ou de céramique) à l'intérieur. Les accumulateurs de type CH se caractérisent par le fait qu'ils sont placés dans des conteneurs fermés étanches. Ces batteries ont un poids et des dimensions relativement faibles, elles peuvent être installées dans une même pièce avec d'autres équipements électriques.

Le numéro de batterie (après la lettre de désignation) caractérise sa capacité. La capacité en ampères-heures est égale au nombre de batteries multiplié par la capacité unitaire d'une batterie individuelle portant le numéro 1. Pour les batteries de types C-1 et SK-1, cette capacité est de 36 Ah, et pour les types C- 10 et SK-10 — 360 Ah.

Dans les petites sous-stations, en l'absence de charges d'appel importantes et de fortes fluctuations du réseau de courant de fonctionnement (lorsque les interrupteurs sont allumés, etc.), des batteries de démarrage portables de petite capacité avec une tension de 24 et 48 V sont utilisées. ces sous-stations, la batterie il fonctionne généralement pendant une longue période en mode de décharge normal et après un certain temps - après avoir perdu sa capacité nominale (qui est déterminée par des mesures de contrôle de la tension de la batterie) - il est remplacé par un autre. Des piles alcalines sont parfois utilisées, dans lesquelles une solution aqueuse de potassium caustique d'une densité de 1,19-1,21 g / cm3 sert d'électrolyte.

Dans les plaques positives des piles alcalines, la substance active est l'oxyde de nickel hydraté et dans les plaques négatives - le cadmium avec un mélange de fer (piles nickel-cadmium) ou uniquement du fer (piles nickel-fer). Dans les sous-stations, les batteries fer-nickel d'éléments de types NZh et TNZh sont le plus souvent utilisées.

Les batteries au plomb et alcalines ont leurs avantages et leurs inconvénients : les batteries au plomb ont des tensions de décharge plus élevées (1,8-2 et 1,1-1,3 V) que les batteries alcalines, une plus grande capacité et une plus grande efficacité énergétique. Par conséquent, lors de la constitution d'une batterie de même tension, les batteries au plomb en nécessitent presque la moitié. Les caractéristiques des piles alcalines sont la compacité, la densité, la résistance mécanique, une faible autodécharge et la capacité de travailler à basse température.

Les batteries rechargeables sont la source d'alimentation la plus fiable pour les appareils secondaires, car elles fournissent une alimentation électrique indépendante (autonome) aux circuits de fonctionnement en cas de panne de tension alternative.

En mode d'urgence, les batteries prennent en charge la charge de tous les consommateurs DC, assurant la protection et l'automatisation des relais, ainsi que la possibilité d'allumer et d'éteindre commutateurs... La durée limite du mode d'urgence est supposée égale à 0,5 h pour tous les récepteurs électriques et circuits de travail à courant continu, et pour la communication et la télémécanique 1-2 heures., 0 h).

L'utilisation de batteries rechargeables est limitée en raison de leur coût élevé et de la complexité de leur fonctionnement. Par conséquent, ils sont installés dans les plus grandes sous-stations. Dans les sous-stations de 500 kV et plus, deux batteries ou plus sont installées.

Actuellement, des redresseurs statiques appelés chargeurs de batterie sont utilisés pour charger les batteries. Dans les anciennes sous-stations, un nombre important de groupes électrogènes sont encore en fonctionnement.

Pendant le fonctionnement, l'énergie électrique stockée dans la batterie est consommée en permanence. Pour le reconstituer, des appareils rechargeables sont utilisés, qui peuvent également être utilisés comme générateurs de moteurs et redresseurs statiques. La puissance des chargeurs est généralement de 20 à 25 % de la puissance des chargeurs. Dans certains cas, le même appareil peut remplir les fonctions d'un appareil de charge et de recharge.

Les générateurs de moteur se composent d'un moteur à induction et d'un générateur de courant continu à excitation parallèle. Les deux machines sont montées sur le même châssis et leurs arbres sont reliés par un accouplement élastique. Lors de la charge de la batterie, la tension du générateur du chargeur doit changer, c'est pourquoi le générateur CC est sélectionné avec une régulation de tension à large plage en modifiant son excitation avec un rhéostat shunt.Les redresseurs au silicium sont largement utilisés comme dispositifs de charge et de recharge statiques.

Contrairement au moteur-générateur, les redresseurs statiques sont moins chers, n'ont pas de pièces mobiles, sont plus pratiques à entretenir, ont une longue durée de vie et une grande capacité de surcharge, et sont donc les plus courants.

La distribution du courant continu, la connexion des dispositifs de charge et de recharge-charge à la batterie de stockage s'effectue via les cartes de circuit imprimé à courant continu (DCB), sur lesquelles se trouvent les équipements et instruments de commutation. Pour la commodité des actions du personnel en service, des circuits mnémoniques DC DC sont appliqués au DCS.

Batteries, alimentations en courant continu, dispositifs de charge et de recharge, récepteurs électriques en courant continu sont reliés entre eux par des câbles et dans certains cas par des jeux de barres, ils forment ensemble un circuit électrique pour le réseau à courant continu.

Il existe trois principaux modes de fonctionnement des batteries rechargeables : charge par jet, charge-décharge et charge-repos-décharge.

Dans les sous-stations, les batteries fonctionnent généralement en mode de charge d'entretien... Dans ce cas, le chargeur équipé d'un dispositif de stabilisation de tension (avec une précision de ± 2%) alimente toujours les récepteurs électriques constamment allumés du réseau pour le courant de fonctionnement (lampes de signalisation, bobines de relais, contacteurs), et recharge également la batterie en compensant son autodécharge.

En conséquence, la batterie est complètement chargée à tout moment. Les chocs de charge à court terme sont principalement absorbés par la batterie.

En figue. 2 montre un schéma de l'installation de la batterie dans une sous-station de 500 kV.La sous-station dispose de deux batteries de stockage et de trois dispositifs de recharge et de charge, dont un de rechange. Les batteries d'accumulateurs sont assemblées à partir de batteries au plomb de type SK utilisées comme dispositifs de charge et de recharge redresseurs à semi-conducteurs VAZP-380 / 260-40 / 80... La carte DC est assemblée à partir de panneaux DC complets de la série PSN-1200-71.

Riz. 2. Schéma de principe de l'installation de la batterie sans éléments supplémentaires : AB1, AB2 — accumulateurs, VU1, VU2, VUZ — dispositifs redresseurs, UMC — dispositif de feu clignotant, UKN — dispositif de contrôle du niveau de tension, UKI — isolation du dispositif de contrôle, SH — contrôle bus, SH - bus de signal, (+) - bus clignotants, I, II, III, IV - numéros de section, SH - bus d'alimentation des électroaimants pour allumer les interrupteurs

Les pneus Shield sont divisés en deux sections principales (I et II) et deux sections auxiliaires (III et IV). Les récepteurs électriques sont alimentés par les sections I ou II, les sections auxiliaires sont utilisées pour le court-circuit mutuel des sources d'alimentation : accumulateurs et redresseurs pour la charge et la recharge.

Les récepteurs électriques et les alimentations sont connectés à l'aide d'interrupteurs automatiques des séries A3700 et AK-63. Ces interrupteurs remplissent les fonctions d'appareils de commutation et protègent les connexions DCB des courts-circuits. Le tableau est équipé de dispositifs pour feu clignotant UMC, contrôle d'isolement UCI et niveau de tension UCN.

Dans les installations où une tension accrue est nécessaire pour activer les électroaimants puissants des interrupteurs à huile, des éléments supplémentaires sont installés. Les batteries avec des cellules supplémentaires se composent de 120, 128, 140 cellules au lieu de 108.Dans de tels cas, le circuit change quelque peu.

Pour éviter la sulfatation des plaques de cellules supplémentaires, une résistance réglable est connectée entre le pôle négatif et les branches de la 108e cellule, à l'aide de laquelle un courant de décharge égal au courant de décharge des cellules principales est créé. Cela garantit les mêmes conditions de fonctionnement pour les cellules principales et supplémentaires et exclut la possibilité de charges et de décharges profondes, ce qui évite la sulfatation et augmente la durée de vie des batteries. En mode de charge d'entretien, la batterie est toujours dans un état chargé et prête à alimenter les utilisateurs en courant continu.

En mode normal, la tension de chaque cellule de batterie allumée doit être de 2,2 V avec une tolérance de ± 2 %. Dans les cas où un courant continu de différentes tensions est nécessaire pour alimenter les appareils secondaires, des batteries portables et des branches des cellules de batterie intermédiaires sont utilisées.

Par exemple, pour la plupart dispositifs de protection de relais une tension de 220 V est nécessaire, pour les appareils télémécaniques 24, 48 ou 60 V et pour alimenter de puissants entraînements électromagnétiques d'interrupteurs à huile - une tension allant jusqu'à 250 V et plus pour compenser la chute de tension dans le câble de la batterie au appareillage de commutation, où les interrupteurs sont installés à des courants d'appel élevés.

Dans certaines installations, les accumulateurs fonctionnent en mode charge-décharge. Dans ce cas, la tension aux bornes de la batterie ne reste pas constante, mais varie dans une plage relativement large (pour les batteries au plomb, pendant la décharge, la tension passe de 2 à 1,8-1,75 V, et lors de la charge de 2, 1 à 2,6 -2, 7 B).

Pour maintenir un niveau de tension de batterie stable dans tous les modes des bus CC de la carte CC dans les circuits de batterie fonctionnant par la méthode de charge-décharge, un commutateur d'élément est fourni, qui sert à modifier le nombre de batteries connectées aux bus du l'installation ou au chargeur.

Le fonctionnement des installations de batteries en mode charge-repos-décharge n'est pas considéré ici, car ce mode n'est pas utilisé dans les sous-stations.

Les batteries d'une tension de 24, 36 ou 48 V se composent généralement de plusieurs batteries portables connectées en série. Dans la plupart des cas, deux jeux de telles batteries sont installés, dont l'un est de rechange.