Fuentes y redes de corriente continua de trabajo.

En subestaciones para alimentar circuitos de trabajo. corriente continua normalmente se utilizan pilas ácidas (estacionarias y portátiles) y en algunos casos pilas alcalinas. Las baterías estacionarias consisten en baterías individuales, generalmente conectadas en serie.

Una batería se denomina fuente de corriente química secundaria cuyo trabajo es acumular energía eléctrica (carga) y devolver esta energía al usuario (descarga).

Las partes principales de la batería de ácido (Fig. 1) son placas de plomo positivo 2 y negativo 1, tiras de conexión de plomo 5, electrolito, separadores 3 y un recipiente. Las placas de plomo con una gran cantidad de bordes se utilizan como positivas, lo que aumenta la superficie de trabajo de las placas, como placas negativas tipo caja. Después de la formación de las placas positivas, se forma dióxido de plomo PbO2, y en las placas negativas, se forma plomo esponja Pb.

Arroz. 1. Acumuladores tipo SK -24 en un contenedor de madera: 1 — placa negativa, 2 — placa positiva, 3 — separador, 4 — vidrio de retención, 5 — tira de conexión, 6 — punta de la rama

El electrolito consiste en ácido sulfúrico de alta pureza y agua destilada.La densidad del electrolito de una batería cargada estacionaria a 25 °C es de 1,21 g/cm3.

Entre las placas positiva y negativa de la batería, se instalan particiones aislantes, separadores que evitan que las placas se cierren en caso de posible distorsión y que la masa activa se caiga de ellas.

La batería se caracteriza por su capacidad, EMF, corrientes de carga y descarga. La capacidad nominal de la batería (en amperios-hora) es su capacidad a 10 horas de descarga y temperatura normal (25 °C) y densidad (1,21 g/cm3) del electrolito.

En las subestaciones se utilizan principalmente baterías de 220 V, ensambladas a partir de baterías C, SK, SN.

Las baterías C (estacionarias) están diseñadas para descargas de 3 a 10 horas o más. Las baterías CK (estacionarias para modos de descarga a corto plazo) permiten la descarga durante 1-2 horas, por lo tanto, en las baterías CK, se utilizan tiras de conexión reforzadas entre las placas, diseñadas para alta corriente.

Los recipientes de batería C y CK están abiertos, para salas C -16, CK -16 y más pequeñas, vidrio, y para salas grandes, madera, revestidas con plomo (o cerámica) en el interior. Los acumuladores de tipo CH se caracterizan por el hecho de que se colocan en contenedores cerrados sellados. Estas baterías tienen un peso y dimensiones relativamente pequeños, se pueden instalar en una habitación con otros equipos eléctricos.

El número de batería (después de la designación de la letra) caracteriza su capacidad. La capacidad en amperios-hora es igual al número de baterías multiplicado por la capacidad unitaria de una batería individual con el número número 1. Para baterías de tipo C-1 y SK-1, esta capacidad es de 36 Ah, y para tipo C- 10 y SK - 10 — 360 Ah.

En subestaciones pequeñas, en ausencia de cargas de arranque significativas y fluctuaciones bruscas en la red de corriente de operación (cuando los interruptores están encendidos, etc.), se utilizan baterías de arranque portátiles de pequeña capacidad con un voltaje de 24 y 48 V. En tales subestaciones, la batería suele funcionar durante mucho tiempo en un modo de descarga normal y después de un cierto tiempo, después de perder su capacidad nominal (que se determina mediante mediciones de control del voltaje de la batería), se reemplaza por una de repuesto. A veces se utilizan pilas alcalinas, en las que una solución acuosa de potasio cáustico con una densidad de 1,19-1,21 g/cm3 sirve como electrolito.

En las placas positivas de las pilas alcalinas, el principio activo es el hidrato de óxido de níquel, y en las placas negativas, el cadmio con una mezcla de hierro (baterías de níquel-cadmio) o solo hierro (baterías de níquel-hierro). En las subestaciones, las baterías de hierro y níquel de elementos de los tipos NZh y TNZh se usan con mayor frecuencia.

Las baterías de plomo y alcalinas tienen sus ventajas y desventajas: las baterías de plomo-ácido tienen voltajes de descarga más altos (1.8-2 y 1.1-1.3 V) que las baterías alcalinas, mayor capacidad y eficiencia energética. Por lo tanto, al componer una batería del mismo voltaje, las baterías de plomo-ácido requieren casi la mitad. Las características de las pilas alcalinas son la compacidad, la densidad, la resistencia mecánica, la baja autodescarga y la capacidad de trabajar a bajas temperaturas.

Las baterías recargables son la fuente de alimentación más fiable para los dispositivos secundarios, ya que proporcionan un suministro de energía independiente (autónomo) a los circuitos operativos en caso de un fallo de tensión de CA.

En el modo de emergencia, las baterías asumen la carga de todos los consumidores de CC, proporcionando protección y automatización de relés, así como la capacidad de encender y apagar interruptores... La duración límite del modo de emergencia se supone igual a 0,5 h para todos los receptores eléctricos y circuitos de trabajo con corriente continua, y para comunicación y telemecánica 1-2 horas, 0 h).

El uso de baterías recargables está limitado debido a su alto costo y complejidad de operación. Por ello, se instalan en las subestaciones más grandes. En subestaciones de 500 kV y más, se instalan dos o más baterías.

Actualmente, para cargar baterías se utilizan rectificadores estáticos llamados cargadores de baterías. En las antiguas subestaciones aún se encuentran en funcionamiento un número importante de motogeneradores.

Durante el funcionamiento, la energía eléctrica almacenada en la batería se consume continuamente. Para reponerlo se utilizan dispositivos recargables, que también pueden ser utilizados como motogeneradores y rectificadores estáticos. La potencia de los cargadores suele ser del 20-25% de la potencia de los cargadores. En algunos casos, el mismo dispositivo puede realizar las funciones de un dispositivo de carga y recarga.

Los motogeneradores constan de un motor de inducción y un generador de corriente continua con excitación paralela. Ambas máquinas están montadas en el mismo marco y sus ejes están conectados por un acoplamiento elástico. Al cargar la batería, el voltaje del generador del cargador debe cambiar, por lo tanto, el generador de CC se selecciona con una regulación de voltaje de amplio rango cambiando su excitación con un reóstato de derivación.Los rectificadores de silicio se utilizan ampliamente como dispositivos de carga y recarga estática.

A diferencia del motogenerador, los rectificadores estáticos son más económicos, no tienen partes móviles, son más cómodos de mantener, tienen una larga vida útil y una gran capacidad de sobrecarga, por lo que son los más comunes.

La distribución de corriente continua, la conexión de los dispositivos de carga y recarga-carga a la batería de almacenamiento se realiza a través de las placas de circuito de corriente continua (DCB), en las que se encuentran los equipos e instrumentos de conmutación. Para la conveniencia de las acciones del personal de servicio, se aplican circuitos mnemotécnicos DC DC al DCS.

Las baterías, las fuentes de alimentación de CC, los dispositivos de carga y recarga, los receptores eléctricos de CC están conectados entre sí mediante líneas de cable y, en algunos casos, mediante barras colectoras. Juntos forman un circuito eléctrico para la red de CC.

Existen tres modos principales de funcionamiento de las baterías recargables: carga a chorro, carga-descarga y carga-reposo-descarga.

En las subestaciones, las baterías generalmente funcionan en modo de carga lenta... En este caso, el cargador equipado con un dispositivo de estabilización de voltaje (con una precisión de ± 2%) siempre alimenta a los receptores eléctricos de la red constantemente encendidos para corriente de operación (lámparas de señalización, bobinas de relés, contactores), y además recarga la batería, compensando su autodescarga.

Como resultado, la batería está completamente cargada en todo momento. Los choques de carga a corto plazo son absorbidos principalmente por la batería.

En la Fig. 2 muestra un esquema de instalación de baterías en una subestación de 500 kV.La subestación dispone de dos acumuladores y tres dispositivos de recarga y recarga, uno de ellos de repuesto. Las baterías del acumulador se ensamblan a partir de baterías de plomo-ácido tipo SK utilizadas como dispositivos de carga y recarga rectificadores de semiconductores VAZP-380 / 260-40 / 80... La placa de CC se ensambla a partir de paneles de CC completos de la serie PSN-1200-71.

Arroz. 2. Diagrama esquemático de la instalación de la batería sin elementos adicionales: AB1, AB2: acumuladores, VU1, VU2, VUZ: dispositivos rectificadores, UMC: dispositivo de luz intermitente, UKN: dispositivo de control del nivel de voltaje, UKI: aislamiento del dispositivo de control, SH: control bus, SH — buses de señal, (+) — buses intermitentes, I, II, III, IV — números de sección, SH — buses de potencia de electroimanes para encender interruptores

Los neumáticos Shield se dividen en dos secciones principales (I y II) y dos auxiliares (III y IV). Los receptores eléctricos son alimentados por las secciones I o II, las secciones auxiliares se utilizan para el cortocircuito mutuo de las fuentes de alimentación: baterías de almacenamiento y rectificadores para cargar y recargar.

Los receptores eléctricos y las fuentes de alimentación se conectan mediante interruptores automáticos de las series A3700 y AK-63. Estos interruptores realizan las funciones de dispositivos de conmutación y protegen las conexiones DCB de cortocircuitos. El cuadro está equipado con dispositivos de luz intermitente UMC, control de aislamiento UCI y nivel de tensión UCN.

En instalaciones donde se requiere mayor voltaje para encender potentes electroimanes de interruptores de aceite, se instalan elementos adicionales. Las baterías con celdas adicionales constan de 120, 128, 140 celdas en lugar de 108.En tales casos, el circuito cambia algo.

Para evitar la sulfatación de las placas de celdas adicionales, se conecta una resistencia ajustable entre el polo negativo y las ramas de la celda 108, con la ayuda de la cual se crea una corriente de descarga igual a la corriente de descarga de las celdas principales. Esto garantiza las mismas condiciones de funcionamiento para las celdas principales y adicionales y excluye la posibilidad de cargas y descargas profundas, lo que evita la sulfatación y aumenta la vida útil de las baterías. En el modo de carga lenta, la batería siempre está cargada y lista para suministrar corriente continua a los usuarios.

En modo normal, el voltaje de cada celda de batería encendida debe ser de 2,2 V con una tolerancia de ± 2%. En los casos en que se requiere corriente continua de diferentes voltajes para alimentar los dispositivos secundarios, se utilizan baterías portátiles y derivaciones de las celdas de la batería intermedia.

Por ejemplo, para la mayoría dispositivos de protección de relés se requiere un voltaje de 220 V, para dispositivos telemecánicos de 24, 48 o 60 V y para alimentar potentes accionamientos electromagnéticos de interruptores de aceite - un voltaje de hasta 250 V y más para compensar la caída de voltaje en el cable de la batería al aparamenta, donde los interruptores están instalados a altas corrientes de irrupción.

En algunas instalaciones, los acumuladores funcionan en modo carga-descarga. En este caso, el voltaje en los terminales de la batería no permanece constante, sino que varía en un rango relativamente amplio (para baterías de plomo-ácido, durante la descarga, el voltaje cambia de 2 a 1.8-1.75 V, y cuando se carga de 2, 1 a 2,6 -2,7 B).

Para mantener un nivel de voltaje de batería estable en todos los modos de los buses de CC de la placa de CC en los circuitos de batería que funcionan con el método de carga y descarga, se proporciona un interruptor de elemento que sirve para cambiar la cantidad de baterías conectadas a los buses de la instalación o al cargador.

No se considera aquí el funcionamiento de las instalaciones de baterías en el modo carga-reposo-descarga, ya que este modo no se utiliza en las subestaciones.

Las baterías con un voltaje de 24, 36 o 48 V suelen constar de varias baterías portátiles que se conectan en serie. En la mayoría de los casos, se instalan dos juegos de baterías de este tipo, uno de los cuales es de repuesto.