5 Структура сопт

5.1 Технические требования к структуре построения СОПТ.

5.1.1. Все компоненты СОПТ должны иметь положительное экспертное заключение ОАО «ФСК ЕЭС».

5.1.2 СОПТ должна обеспечивать бесперебойное рабочее и резервное электропитание потребителей оперативного постоянного тока. На ПС 35-750 кВ в соответствии с [1] должна применяться СОПТ напряжением 220 В. СОПТ могут быть централизованными и децентрализованными.

5.1.3 СОПТ интегрирует в единое целое следующие компоненты:

- источники питания:

а) АБ предназначены для обеспечения питания электроприемников при исчезновении переменного напряжения собственных нужд ПС, а также при необходимости обеспечения питания нагрузок, потребляющих в кратковременном режиме значительную мощность, превышающую возможность зарядного устройства (ЗУ);

б) ЗУ предназначены для преобразования переменного напряжения собственных нужд ПС в стабилизированное постоянное напряжение для питания электроприемников и обеспечения режимов постоянного подзаряда и уравнительного заряда АБ

в) ЩПТ предназначены для приема и распределения электроэнергии постоянного тока и содержащие аппараты и устройства, обеспечивающие:

- защиту цепей ввода и распределения энергии постоянного тока;

- коммутацию цепей ввода и отходящих линий;

- защиту от перенапряжений;

- мониторинг и измерение параметров СОПТ, контроля состояния отдельных элементов, контроля сопротивления изоляции полюсов сети относительно земли и обнаружения мест повреждения изоляции;

- регистрацию аварийных событий в СОПТ;

- местную сигнализацию;

- подключение внешних присоединений через ряды зажимов;

г) ШРОТ предназначены для распределения электроэнергии по цепям питания конечных электроприемников:

- кабельная распределительная сеть;

- электроприемники постоянного тока в том числе:

устройства релейной защиты и автоматики (РЗА);

цепи управления приводами высоковольтных выключателей;

устройства сигнализации;

устройства противоаварийной автоматики (ПА);

устройства коммерческого учета электроэнергии;

устройств связи, обеспечивающих передачу сигналов РЗА;

привода автоматических вводных и секционных выключателей щитов собственных нужд напряжением 0,4 кВ;

светильники аварийного освещения.

инверторы резервного питания АСУ ТП

5.1.4 Типовой состав комплекта СОПТ для:

- ПС напряжением 220 кВ и выше и ПС 110 кВ с более чем 3-мя выключателями в распределительном устройстве высшего напряжения должен содержать следующие компоненты:

а) две АБ;

б) четыре ЗУ, по два на каждую АБ;

в) два ЩПТ, при этом для каждой АБ предусматривается отдельный ЩПТ с числом секций не менее двух;

г) шкафы распределения оперативного тока.

- ПС напряжением 35 кВ и остальных ПС 110 кВ должен содержать следующие компоненты:

- одну АБ;

- два ЗУ;

- один ЩПТ с числом секций не менее двух;

- шкафы распределения оперативного тока.

При этом два ЗУ, работающие параллельно на одну АБ, по суммарной мощности должны обеспечивать питание всей нагрузки ПС, подключенной к СОПТ, и одновременно ускоренный заряд своей АБ в течение не более 8 часов до 90% емкости.

5.1.5 Компоновка и схемные решения по подключению компонентов СОПТ должны обеспечивать:

- сохранение питания всех электроприемников при техническом обслуживании и выполнении восстановительных ремонтов оборудования;

- рациональное резервирование компонентов СОПТ;

- минимизацию объема технического обслуживания;

- учет требований по электромагнитной совместимости;

- возможность выполнения контрольных разрядов АБ для определения ее фактической емкости [7];

- питание устройств РЗА от отдельных секций шин или сборок на ЩПТ и от отдельных ШРОТ;

- раздельное электропитание от разных АБ через разные секции ЩПТ и через ШРОТы основных и резервных защит каждого присоединения;

- раздельное электропитание электроприемников, расположенных в пределах одного здания и электроприемников, расположенных вблизи силового оборудования;

- цепи взаиморезервирования между сборками щитов постоянного тока и ШРОТами должна иметь два коммутационных и защитных аппарата, размещенных в разных шкафах;

- проводники СОПТ должны удовлетворять требованиям термической стойкости и невозгораемости;

- все компоненты и электроприемники системы оперативного постоянного тока должны быть защищены от токов короткого замыкания и перегрузки отключающими защитными аппаратами: плавкими предохранителями и автоматическими выключателями.

- защитные аппараты должны обеспечивать отключение коротких замыканий в любой точке СОПТ сопровождающихся снижением напряжения на сборках ЩПТ и ШРОТ глубиной более 50% со временем не превышающим 50 мс.

- должно быть обеспечено дальнее резервирование автоматических выключателей действием плавких предохранителей 2-го уровня при трехуровневой системе защиты, действием плавких предохранителей 1-го уровня при двухуровневой системе защиты. Дальнее резервирование плавких предохранителей не требуется.

- СОПТ должна иметь защиту от коммутационных перенапряжений и импульсных помех, проникающих через распределительную сеть из первичных силовых цепей ПС и контура заземления.

- поиск «земли» должен обеспечиваться без отключения электроприемников и без инжекции в сеть СОПТ токов, способных вызвать ложное срабатывание устройств релейной защиты и противоаварийной автоматики.

- нормально допустимое отклонение напряжения на клеммах электроприемников не более 5% от номинального значения в режиме постоянного подзаряда АБ;

- предельно допустимое отклонение напряжения на шинах питания устройств РЗА не более 10% в режимах уравнительного или ускоренного заряда, а также при аварийных разрядах АБ 1;

1 Согласно «ПРАВИЛАМ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ, ЭЛЕКТРОАВТОМАТИКИ, ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ И СИГНАЛИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И ПОДСТАНЦИЙ 110-750 кВ» РД 153-34.0-35.617-2001, аппаратура РЗА и ПА должна сохранить работоспособность без потери функций при 0,8 Uном

- выявление неисправности компонентов СОПТ автоматически средствами мониторинга и средствами самодиагностики элементов (компонентов) СОПТ. Информация о неисправностях компонентов, отклонениях от нормального режима работы системы и компонентов СОПТ должна:

а) фиксироваться средствами мониторинга;

б) визуализироваться по месту возникновения (местная сигнализация);

в) передаваться от устройств мониторинга в полном объеме в АСУ ТП.

- контроль снижения уровня изоляции полюсов сети и поиска мест повреждения изоляции без отключения электроприемников и без инжекции в сеть СОПТ токов, способных вызвать ложное срабатывание устройств релейной защиты и противоаварийной автоматики.

- возможность замены неисправного оборудования должна быть обеспечена без демонтажа исправного. Должен быть обеспечен свободный доступ к клеммам оборудования для ревизии контактных соединений.

- отсутствие гальванической связи между полюсами двух и более АБ и исключение возможности их параллельной работы;

- объединение секций ЩПТ разных АБ через два коммутационных и защитных аппарата, включенных последовательно;

- питание ШРОТов от разных секций одного ЩПТ или от ЩПТ разных АБ. Каждый ввод должен подключаться через коммутационный аппарат для обеспечения возможности проведения работ по техническому обслуживанию и ремонту;

В СОПТ запрещается:

- параллельная работа двух и более АБ;

- использование отключающих защитных и коммутационных аппаратов, не сертифицированных для применения в электроустановках постоянного тока;

- подключение к сети СОПТ устройств с сопротивлением цепи питания относительно «земли» менее 1 МОм.

5.1.6. Питание цепей оперативной блокировки разъединителей должно выполняться от двух отдельных взаиморезервирующих выпрямительных устройств напряжением 220 В, гальванически не связанных с СОПТ и имеющих собственный контроль наличия напряжения и контроль изоляции.

5.2 Технические требования к элементам СОПТ.

5.2.1 Аккумуляторная батарея.

5.2.1.1 На ПС ЕНЭС должны использоваться стационарные свинцово-кислотные аккумуляторы открытого типа, позволяющие производить доливку дистиллированной воды в соответствии с указаниями, приведенными в инструкции по эксплуатации аккумуляторов.

5.2.1.2 Параметры АБ должны [6] обеспечивать длительную и надежную работу и необходимый уровень напряжения на шинах постоянного тока во всех режимах работы СОПТ, они должны удовлетворять требованиям нормативных документов, действующих на территории РФ.

Емкость АБ в соответствии с [1] должна быть достаточной для обеспечения максимальных толчковых токов нагрузок после 2-х часового разряда длительным током нагрузки в автономном режиме работы.

Потребителями длительного тока на ПС являются устройства РЗА, противоаврийной автоматики, АСУТП, аварийного освещения, а цепи управления высоковольтными выключателями являются потребителями толчковых нагрузок.

В соответствии с [3] при выборе емкости АБ необходимо исходить из условий полного развития ПС, не менее десятилетнего периода после предполагаемого ввода ПС в эксплуатацию, с учетом ограничения по глубине разряда аккумуляторов, с учетом возможных ограничений по импульсам токов разряда, указанным в технических условиях на аккумуляторы

5.2.1.3 Возможность применения АБ для формирования толчковых токов определяется характером разрядной характеристики, которая в свою очередь определяется технологией изготовления аккумуляторов.

Определить для каких режимов работы предназначены АБ конкретного типа можно по данным таблиц разрядных характеристик.

Если таблица содержит сведения о значениях токов разряда при временах разряда 10 и менее минут, то такие АБ могут работать в режиме толчковых токов, если указаны токи при временах (15-30) минут, то такие АБ рекомендуются для режимов разряда средней и большой продолжительности в сочетании с минимальным количеством толчковых токов.

Основные технические характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов, рекомендуемых для применения в СОПТ, приведены в Справочных материалах настоящего документа.

5.2.1.4. Аккумуляторы должны поставляться со стеллажом и с комплектом штатных изолированных перемычек, динамометрическим ключом для монтажа межэлементных соединений и 2-мя комплектами вспомогательных средств, минимально необходимых для обслуживания АБ в процессе эксплуатации.

АБ должны размещаться в разных помещениях. Допускается установка 2-х АБ в одном помещении, при условии их разделения негорючими перегородками класса К0 с пределом огнестойкости не менее EI45.

Аккумуляторное помещение должно быть оборудовано принудительной приточно-вытяжной вентиляцией.

5.2.2 Зарядные устройства.

5.2.2.1 В качестве ЗУ в СОПТ применяются преобразователи зарядно-выпрямительного или зарядно-разрядного типов.

Суммарная мощность ЗУ (одного или двух ЗУ для одной АБ) должна обеспечивать [8] питание всех подключенных к СОПТ электроприемников ПС с учетом проведения одновременного режима ускоренного заряда одной АБ до 90% номинальной емкости в течение не более 8 часов.

5.2.2.2 Технические характеристики ЗУ должны полностью соответствовать типу АБ, выбранной для конкретной СОПТ, что позволит обеспечить полный срок службы АБ.

Для АБ нормируется величина напряжения подзаряда, точность его поддержания, допустимый уровень пульсаций, температурная коррекция напряжения подзаряда с учетом температуры АБ и окружающей среды.

ЗУ должны обеспечивать заряд АБ [8] в трехступенчатом автоматическом режиме:

- первая ступень – ограничение начального тока заряда на уровне 0,3 С10;

- вторая ступень – ограничение напряжения заряда;

- третья ступень – режим стабилизации напряжения с условием термокомпенсации напряжения подзаряда.

ЗУ должны обеспечивать автоматическое повторное включение при восстановлении напряжения переменного тока после его исчезновения.

ЗУ должны иметь блокировку не допускающую проведения режимов уравнительного или ускоренного заряда при отключенной принудительной приточно-вытяжной вентиляции в помещении АБ.

Необходимость наличия в ЗУ дополнительных сервисных характеристик определяется на этапе согласования технического задания на проектирование в соответствии с принятым принципом построения системы мониторинга параметров СОПТ.

Два ЗУ одной АБ не должны размещаться в одном или рядом расположенных шкафах.

5.2.2.3 При необходимости для тестирования состояния АБ в режиме контрольного разряда в соответствии с требованиями [6], могут использоваться устройства, обеспечивающие режим разряда АБ стабилизированным током – это преобразовательные устройства зарядно-разрядного типа или устройства для разряда АБ.

Типы преобразовательных устройств и их основные технические характеристики приведены в Приложении настоящего документа.

5.2.3 Щиты постоянного тока (ЩПТ) и шкафы распределения оперативного тока (ШРОТы).

5.2.3.1 ЩПТ и ШРОТ

должны быть оборудованы защитой СОПТ от КЗ и перегрузок ЩПТ и содержать систему отключающих аппаратов защиты.

5.2.3.2 Аппараты защиты в СОПТ должны обеспечивать в соответствии с требованиями [1,3] трехуровневую или двухуровневую систему защиты:

- верхний (первый) уровень - защита цепей ввода электроэнергии;

- средний (второй) уровень – защита цепей распределения электроэнергии по группам электроприемников;

- нижний (третий) уровень – защита цепей питания непосредственных потребителей.

В централизованных СОПТ должна быть обеспечена трехуровневая система защиты, а вариант применения двухуровневой системы возможен только в децентрализованной СОПТ.

На верхних и средних уровнях защиты в качестве аппаратов защиты должны применяться коммутационно-защитные аппараты с плавкими предохранителями. На нижнем уровне допускается применение как предохранителей, так и автоматических выключателей постоянного тока.

Аппараты защиты, устанавливаемые в пределах каждого уровня системы СОПТ, должны быть однотипными.

5.2.3.3 Аппараты защиты, используемые в СОПТ, должны обеспечивать:

- селективность всех уровней защиты во всем диапазоне токов КЗ;

- время отключения КЗ должно обеспечивать нормальную работу микропроцессорных терминалов РЗА и ПА без перезагрузки из-за снижения напряжения на неповрежденных присоединениях СОПТ;

- отключение КЗ за время, допустимое исходя из термической стойкости соединительных проводов и кабелей;

- чувствительность к дуговым коротким замыканиям в основной зоне и в зоне резервирования;

- резервирование защиты более низкого уровня защитой более высокого уровня;

Чувствительность автоматических выключателей нижнего уровня СОПТ при КЗ на выводах присоединений распределительного шкафа должна быть в соответствии с [2]- КЧ - не менее 2.

5.2.3.4 Каждый ЩПТ должен содержать аппараты защиты верхнего и среднего уровней защиты.

ШРОТы должны содержать аппараты защиты нижнего уровня и иметь цепи ввода питания от разных секций одного ЩПТ или от ЩПТ разных АБ.

- Запрещается объединение на одной сборке цепей питания электроприемников, чувствительных к перенапряжениям и высокочастотным помехам (микропроцессорные устройства, устройства связи и т.п.), и цепей, выходящих за пределы помещения, в котором размещен ШРОТ.

5.2.3.5 Выбор конкретного типа аппаратов защиты должен выполняться после расчета токов, возникающих во всех участках СОПТ в аварийных режимах.

Расчет необходимо выполнять как для максимально возможных токов КЗ, так и для минимально возможных вариантов с учетом сопротивления дуги в месте повреждения.

Расчет токов КЗ и составление карт селективности срабатывания аппаратов защиты должны выполняться в соответствии с требованиями ГОСТ 29176.

Типы аппаратов защиты, рекомендуемых для применения в СОПТ, и их технические характеристики, приведены в Приложении настоящего документа.

5.2.4 Система диагностики, мониторинга и аварийного осциллографирования СОПТ

5.2.4.1 Система диагностики, мониторинга и аварийного осциллографирования СОПТ должна обеспечивать автоматический контроль и регистрацию параметров режима работы системы с формированием сигналов, характеризующих отклонения значений контролируемых параметров от допустимых значений и системой оповещения дежурного персонала.

Информация о событиях, неисправностях компонентов, отклонениях параметров СОПТ от нормального режима, положениях коммутационных аппаратов должна:

- фиксироваться средствами мониторинга;

- визуализироваться по месту возникновения;

- передаваться от устройства мониторинга компонентов СОПТ в АСУТП (или ЦС).

В СОПТ должен быть предусмотрен контроль с автоматической регистрацией и сообщениями о недопустимых отклонениях следующих параметров [8]:

- тока заряда АБ;

- напряжений между выводами АБ (напряжений групп аккумуляторов);

- напряжений на сборках ЩПТ;

- пульсаций тока заряда;

- сопротивлений изоляции полюсов распределительной сети относительно «земли» с устройства контроля изоляции или напряжений полюсов вводной сборки ЩПТ относительно «земли».

Должен быть обеспечен контроль с автоматической фиксацией и сообщениями об изменениях:

- целостности цепи АБ (обрыв);

- симметрии напряжений групп аккумуляторов АБ;

- исправности ЗУ;

- положения коммутационных аппаратов цепи ввода АБ, ЗУ и ЩПТ;

- состояния плавких вставок цепей ввода АБ, ЗУ и всех отходящих присоединений ЩПТ (обобщенный сигнал);

- состояние автоматических выключателей ШРОТ(обобщенный сигнал).

- состояние плавких вставок предохранителей;

- напряжение на сборках.

Необходимо предусмотреть устройства отображения параллельной работы двух ЩПТ (при неисправности или регламенте одного из комплектов источников питания).

ЩПТ должен содержать приборы и устройства для визуального контроля следующих параметров:

- напряжения на сборках;

- сопротивления изоляции полюсов сети относительно «земли» или напряжений полюсов вводной сборки ЩПТ относительно «земли»;

- состояния плавких вставок предохранителей;

- целостности цепи АБ и исправности ЗУ;

- ток в цепи АБ;

- напряжение между полюсами ввода АБ и «землей»

- напряжения групп аккумуляторов АБ.

Регистрация аварийных процессов и событий (РАС) в СОПТ должна выполняться средствами АСУ ТП.

Рекомендуемый перечень регистрируемых аналоговых параметров:

- межполюсное напряжение на вводной сборке ЩПТ;

- токи в цепях АБ и ЗУ;

- напряжения полюсов вводной сборки ЩПТ относительно "земли".

Рекомендуемый состав регистрируемых дискретных сигналов:

- срабатывание защитных аппаратов цепи ввода АБ и ЗУ;

- срабатывание защитных аппаратов отходящих присоединений ЩПТ (обобщенный сигнал).

Перечень сигналов аварийных событий для передачи в АСУ ТП определяется при проектировании конкретной ПС.

Для питания устройств, требующих наличие дополнительного источника питания (преобразователей электрических величин, цифровых электроизмерительных приборов), а также светодиодных устройств местной сигнализации возможно применение источника питания напряжением 24 В постоянного тока. Источник питания может быть сформирован на базе двух понижающих конверторов, каждый из которых подключается к одной из секций шин ЩПТ.

5.2.4.2 Система поиска места повреждения изоляции и контроля сопротивления изоляции полюсов сети [8].

Устройство контроля изоляции должно обеспечивать в автоматическом режиме контроль и измерение сопротивления изоляции полюсов сети СОПТ относительно «земли» и формировать сигналы о снижении сопротивления изоляции ниже допустимых пределов:

- предупредительный «напряжение изоляции снижено» - при снижении уровня изоляции одного или одновременно двух полюсов ниже 135 кОм;

- аварийный «земля в сети» - при снижении уровня изоляции ниже 20 кОм.

СОПТ должна иметь систему поиска места повреждения изоляции, состоящую из двух основных частей:

- стационарной для автоматического выявления секций шин или сборок ЩПТ, на присоединениях которых произошло снижение сопротивления изоляции относительно земли;

- переносной, в виде специализированного прибора или стационарной, в виде специальной схемы для ручного поиска местоположения дефекта изоляции.

Устройства контроля изоляции и поиска «земли» не должны производить помехоэмиссию в распределительную сеть СОПТ сигналов, способных вызывать ложные срабатывания РЗА. Инжектируемый в сеть ток не должен превышать 1,8 мА.

5.2.4.3 Конкретные типы приборов, преобразователей и других устройств контроля параметров СОПТ определяются после принятия решения о принципе построения системы мониторинга на ПС.

Существует несколько принципов построения систем автоматизированного мониторинга и диагностики системы:

- локальная система сбора и регистрации данных, реализуемая на базе приборов и контроллера, устанавливаемых в щите постоянного тока, которая может быть интегрирована в АСУ ТП ПС в качестве автономной подсистемы;

- централизованная система сбора и регистрации данных, реализуемая на базе программно-аппаратных средств АСУ ТП ПС, при этом, собираемая информация о состоянии СОПТ, заводится непосредственно в АСУ ТП ПС.

Система мониторинга СОПТ, не зависимо от принципа ее построения, должна соответствовать нормам технологического проектирования подстанций переменного тока ОАО «ФСК ЕЭС» [1] .

Локальная система предполагает снабжение системы мониторинга СОПТ собственным устройством сбора и анализа информации о состоянии элементов СОПТ, и позволяет упростить реализацию всех перечисленных выше функций и разгрузить основную АСУТП ПС, а также повысить функциональность всей системы мониторинга в целом. Взаимодействие с верхним уровнем АСУ ТП ПС необходимо производить в соответствии с требованиями к интеграции подсистем в АСУ ТП определяемых нормами технологического проектирования подстанций переменного тока ОАО «ФСК ЕЭС». Контроль наличия напряжения вдоль всех цепей от АБ до приемника может быть осуществлен установкой на всех основных потребителях постоянного тока устройств контроля напряжения.

Централизованная система предполагает интеграцию в АСУ ТП ПС непосредственно первичных преобразователей, датчиков и устройств связи с 26

объектом СОПТ и позволяет контролировать наличие напряжения питания основных потребителей постоянного тока наиболее функционально-закончено: не только по показаниям состояний автоматических выключателей, реле (устройств) контроля напряжения и т.п., но и по функциональной работоспособности самих потребителей постоянного тока, входящих в состав АСУ ТП ПС.

Регистрация аналоговых величин и дискретных сигналов должна выполняться либо в АСУ ТП, либо в контроллере управления ЗУ.

5.2.4.4 Типы электроизмерительных приборов, преобразователей электрических величин, устройств контроля изоляции, рекомендуемых для применения в СОПТ, и их технические характеристики приведены в Приложении настоящего документа.

5.3 Перечень оборудования, приведенный в таблицах Приложения, является рекомендуемым для применения в СОПТ.