ОГЛАВЛЕНИЕАННОТАЦИЯ .........................................................................................................
ОГЛАВЛЕНИЕАННОТАЦИЯ .........................................................................................................
4.1.2. Порядок включения и выключения СОПТ ....................................................... 664.1.3. Порядок включе...
6                                АННОТАЦИЯ    Записка 90 стр., 61 рис., 3 табл., 3 приложения.    В рамках дипломной работ...
7                                ВВЕДЕНИЕ    В рамках программы инновационного обучения на кафедре «Электрическиестанции» ...
8              1. ЩИТ СОБСТВЕННЫХ НУЖД (РУ 0,4 КВ)    1.1. Назначение щита собственных нужд    Щит собственных нужд (ЩСН) ...
9                Q1           Q4              Q3           Q5     Q2                       Рис. 1.1. Схема явного резервир...
10аппаратов и блокировки, позволяющие избежать, например, срабатывание АВРпри      отключении   одним    из   вводных    и...
11применяемые защитные аппараты также производства компании SchneiderElectric.     Однолинейная схема ЩСН представлена на ...
12Рис. 1.6. Однолинейная схема ЩСН.
13          Рис. 1.7. Многофункциональный измерительный прибор PowerLogic PM700.       В верхней части на торцевой панели ...
14     Данные    автоматические    выключатели     фиксируются     на   din-рейке   ирассчитаны на номинальный ток от 0,5 ...
15стационарного, втычного или выдвижного исполнения, с передним или заднимприсоединением, а также с ручным или электрическ...
16      Каждый автоматический выключатель Compact NS имеет различныефункции защиты, в зависимости от используемого в нем р...
17     В стандартном исполнении:    сигнализация различных повреждений(перегрузка, короткое замыкание и т.д.);     Дополн...
18      Рис. 1.12. Слева – Micrologic 2.0, 5.0, справа – Micrologic 2.0 A, 5.0 A, 6.0 A, 7.0 A.    В щите собственных нужд...
19t                                                                                         I    Рис. 1.13. Кривые срабаты...
20    1.5. Порядок работы АВР    В ЩСН реализована система АВР, обеспечивающая бесперебойное питаниевсех потребителей в сл...
21                                                    Матрица переключений АВР                                 Таблица 1.1...
22    Рассмотрим    на    примере    последовательность   переключения    АВР    изнормального режима, которому соответств...
23    По      аналогичной   схеме   к   контроллеру   подключен     секционныйавтоматический выключатель (см. рис. 1.14: 3...
24Рис. 1.15. Полная схема системы АВР распределительного устройства 0,4 кВ.
1.6. Связь с внешними системами    Под внешними системами понимают системы мониторинга и управлениятакие как: автоматизиро...
2. СИСТЕМА ОПЕРТИВНОГО ПОСТОЯННОГО ТОКА И            ИНВЕРТОРНАЯ УСТАНОВКА С БАЙПАСОМ     2.1. Назначение системы оператив...
Рис. 2.1. Структурная схема системы оперативного постоянного тока.
Шкаф ввода служит для ввода кабелей от источников переменного тока. Отшкафа ввода запитываются выпрямительные устройства. ...
2.2.1. Шкаф ввода    Шкаф ввода служит для ввода кабелей от источников переменного тока. Отшкафа ввода запитываются выпрям...
2.2.2. Зарядно-выпрямительное устройство    Выпрямительное устройство предназначено для преобразования переменноготока в п...
Большая часть шкафа внутри закрыта стальной                                пластиной, т.к. за ней расположена чувствительн...
Р                     Рис. 2.8. Функциональная схема балластного устройства.    Принцип работы балластного устройства осно...
Рис. 2.10. График изменения выходного напряжения балластного устройства          в зависимости от напряжения на аккумулято...
2.2.4. Батарея суперконденсаторов                                             Батарея суперконденсаторов (см. рис.        ...
A-ISOMETER IRDH-575, установленного на двери ЩПТ 2, устройства сбораданных от отходящих линий EDS 460-D и трансформаторов ...
случайных помех в сети. Емкость сети относительно земли не влияет на точностьизмерения.    При снижении сопротивления изол...
2.2.7. Шкаф оперативного тока    Шкаф оперативного тока представляет собой распределительное устройствопостоянного тока ни...
2.3. Структура инверторной установки с байпасом и ее основныеэлементы    Инверторная установка состоит из вводного шкафа, ...
Инверторная установка с байпасом обеспечивает беспрерывное питаниепотребителей переменного тока по он-лайн топологии при п...
В число основных компонентов инверторной установки переменного токавходят модули инверторов и статических переключателей, ...
Шкаф          байпаса     предназначен       для                                   резервирования         питания        п...
   Bypass (Байпас): в этом положении нагрузка питается от сети байпаса, асистемная часть изолирована от байпаса.     Внут...
Рис. 2.23. Структурная схема системы оперативного постоянного тока и инверторной установки (нормальный режим):            ...
Режим работы от батареи    Данный режим характеризуется отсутствием питания переменным токомвыпрямительных устройств от щи...
Рис. 2.24. Структурная схема системы оперативного постоянного тока и инверторной установки (батарейный режим):            ...
Рис. 2.25. Структурная схема системы оперативного постоянного тока и инверторной установки (режим повышенного напряжения):...
Режим работы через байпас       Статические переключатели А035 и А036 позволяют без перерывапереключить потребителей на пи...
Положение «Тест» используется для проверки (ремонт, сервисные работы),например, для синхронизации инвертора с сетью байпас...
3. РАЗРАБОТКА МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ                    СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА    3.1. Применяемое оборудование    Для организации...
работающего в многозадачном режиме и имеющем встроенные часы - таймерреального времени.    Контроллер поддерживает большое...
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC

2,201 views

Published on

According to the "Federal Innovative Educational Program" in Moscow Power Engineering Institute an AC Distribution and a DC UPS System were installed by Gutor Electronic LLC.
The main target of the project was to make an adapted educational program for students to learn the main principles of system's design and its explotation. Complete description of every system's functional block was provided in project documentation.
The PLC-based monitoring system was provided (designed, acquired, installed and wired) in order to make educational process more visualized. HMI SCADA system was also designed to show how a monitoring is usually organized in industrial applications.
The total number of practice lab works that were developed is 9. This laboratory complex is used in educational process nowadays.

Published in: Education
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
2,201
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
5
Actions
Shares
0
Downloads
27
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Development of student laboratory in MPEI (TU) based on AC LVDS and DC UPS systems by Gutor Electronic LLC

  1. 1. ОГЛАВЛЕНИЕАННОТАЦИЯ ................................................................................................................ 6ВВЕДЕНИЕ ..................................................................................................................... 71. ЩИТ СОБСТВЕННЫХ НУЖД (РУ 0,4 КВ)........................................................ 81.1. Назначение щита собственных нужд ..................................................................... 81.2. Способы резервирования питания .......................................................................... 81.3. Описание учебного стенда .................................................................................... 101.4. Применяемые автоматические выключатели...................................................... 131.5. Порядок работы АВР ............................................................................................. 201.6. Связь с внешними системами ............................................................................... 252. СИСТЕМА ОПЕРТИВНОГО ПОСТОЯННОГО ТОКАИ ИНВЕРТОРНАЯ УСТАНОВКА С БАЙПАСОМ ............................................. 262.1. Назначение системы оперативного постоянного тока и инверторнойустановки с байпасом.................................................................................................... 262.2. Структура системы оперативного постоянного тока и ее основные элементы262.2.1. Шкаф ввода .......................................................................................................... 292.2.2. Зарядно-выпрямительное устройство ............................................................... 302.2.3. Балластное устройство........................................................................................ 312.2.4. Батарея суперконденсаторов .............................................................................. 342.2.5. Щиты постоянного тока ..................................................................................... 342.2.6. Блок аварийного освещения ............................................................................... 362.2.7. Шкаф оперативного тока .................................................................................... 372.3. Структура инверторной установки с байпасом и ее основные элементы ........ 382.4. Режимы работы системы оперативного постоянного тока и инверторнойустановки с байпасом.................................................................................................... 422.5. Связь с внешними системами ............................................................................... 483. РАЗРАБОТКА МИКРОПРОЦЕССОРНОЙСИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ................................................................................. 493.1. Применяемое оборудование .................................................................................. 493.2. Разработка проекта лабораторного стенда .......................................................... 513.3. Разработка программной части стенда ................................................................ 523.3.1. Передача и привязка переменных ..................................................................... 523.3.2. Элементы мнемосхемы ....................................................................................... 534. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ НА БАЗЕ ЩСН И СОПТ ................................ 644.1. Общие методические указания ............................................................................. 644.1.1. Порядок включения и выключения ЩСН ........................................................ 65
  2. 2. ОГЛАВЛЕНИЕАННОТАЦИЯ ................................................................................................................ 6ВВЕДЕНИЕ ..................................................................................................................... 71. ЩИТ СОБСТВЕННЫХ НУЖД (РУ 0,4 КВ)........................................................ 81.1. Назначение щита собственных нужд ..................................................................... 81.2. Способы резервирования питания .......................................................................... 81.3. Описание учебного стенда .................................................................................... 101.4. Применяемые автоматические выключатели...................................................... 131.5. Порядок работы АВР ............................................................................................. 201.6. Связь с внешними системами ............................................................................... 252. СИСТЕМА ОПЕРТИВНОГО ПОСТОЯННОГО ТОКАИ ИНВЕРТОРНАЯ УСТАНОВКА С БАЙПАСОМ ............................................. 262.1. Назначение системы оперативного постоянного тока и инверторнойустановки с байпасом.................................................................................................... 262.2. Структура системы оперативного постоянного тока и ее основные элементы262.2.1. Шкаф ввода .......................................................................................................... 292.2.2. Зарядно-выпрямительное устройство ............................................................... 302.2.3. Балластное устройство........................................................................................ 312.2.4. Батарея суперконденсаторов .............................................................................. 342.2.5. Щиты постоянного тока ..................................................................................... 342.2.6. Блок аварийного освещения ............................................................................... 362.2.7. Шкаф оперативного тока .................................................................................... 372.3. Структура инверторной установки с байпасом и ее основные элементы ........ 382.4. Режимы работы системы оперативного постоянного тока и инверторнойустановки с байпасом.................................................................................................... 422.5. Связь с внешними системами ............................................................................... 483. РАЗРАБОТКА МИКРОПРОЦЕССОРНОЙСИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ................................................................................. 493.1. Применяемое оборудование .................................................................................. 493.2. Разработка проекта лабораторного стенда .......................................................... 513.3. Разработка программной части стенда ................................................................ 523.3.1. Передача и привязка переменных ..................................................................... 523.3.2. Элементы мнемосхемы ....................................................................................... 534. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ НА БАЗЕ ЩСН И СОПТ ................................ 644.1. Общие методические указания ............................................................................. 644.1.1. Порядок включения и выключения ЩСН ........................................................ 65
  3. 3. 4.1.2. Порядок включения и выключения СОПТ ....................................................... 664.1.3. Порядок включения и выключения инверторной установки с байпасом ..... 684.1.4. Порядок работы с средствами визуализации ................................................... 704.2. Лабораторные работы на базе ЩСН .................................................................... 714.2.1. Изучение щита собственных нужд (РУ 0,4 кВ) ............................................... 714.2.2. Автоматический ввод резерва (АВР) в ЩСН. Принцип работы .................... 714.3. Лабораторные работы на базе СОПТ ................................................................... 724.3.1. Изучение системы ОПТ и инверторной установки с байпасом ..................... 724.3.2. Включение системы ОПТ, нормальный режим ............................................... 734.3.3. Распредщиты. Защитные аппараты и контроль изоляции .............................. 754.3.4. Автономный режим работы СОПТ от батареи ................................................ 774.3.5. Режим заряда батареи повышенным напряжением ......................................... 794.3.6. Включение инверторной установки и режимы работы байпаса .................... 804.3.7. Мониторинг систем через Network Management Card .................................... 845. ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ИССЛЕДОВАНИЙИ ИСПЫТАНИЙ НА ЛАБОРАТОРНОМ СТЕНДЕ............................................ 875.1. Степень защиты, обеспечиваемая оболочкой ..................................................... 875.2. Предупреждающие знаки, надписи и обозначения ............................................ 905.3. Возможные источники опасности и меры предосторожности.......................... 915.4. Порядок проведения переключений во время лабораторных работ................. 915.5. Требования к техническому обслуживанию ....................................................... 93ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................................... 95СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ......................................................................................... 96ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ........................................................................................................ 97ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ...................................................................................................... 106ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ...................................................................................................... 111
  4. 4. 6 АННОТАЦИЯ Записка 90 стр., 61 рис., 3 табл., 3 приложения. В рамках дипломной работы была разработана микропроцессорная системамониторинга для визуализации и протоколирования событий при проведенииразработанных лабораторных работ и прочих манипуляций с системами. В работувключено описание распределительного устройства 0,4 кВ, системы оперативногопостоянного тока с сетевым байпасом и их основных элементов, методическиеуказания по манипуляциям с системами, описание используемого оборудования ипрограммного обеспечения системы мониторинга, описание способов передачи иобработки данных, а также методические указания к разработаннымлабораторным работам на базе щита постоянного тока и распределительногоустройства 0,4 кВ.
  5. 5. 7 ВВЕДЕНИЕ В рамках программы инновационного обучения на кафедре «Электрическиестанции» МЭИ (ТУ) были установлены распределительное устройство 0,4 кВ исистема оперативного постоянного тока с инверторной установкой и сетевымбайпасом. Одна из целей установки данного оборудования – знакомство студентов,обучающихся по специальности, с оборудованием, которое им фактическипредстоит проектировать, эксплуатировать или обслуживать в будущем, еще впроцессе обучения. Возможность осуществлять экспериментальныепереключения и следить за поведением системы является неоценимымподспорьем в процессе обучения и знакомства с оборудованием. В рамках дипломной работы были поставлены следующие задачи: 1. Адаптация проектно-конструкторской документации и руководств поэксплуатации систем к учебному процессу; 2. Разработка микропроцессорной системы мониторинга; 3. Разработка лабораторных работ на базе щита постоянного тока ираспределительного устройства 0,4 кВ. В работу включено описание распределительного устройства 0,4 кВ, системыоперативного постоянного тока с сетевым байпасом и их основных элементов,методические указания по манипуляциям с системами, описание используемогооборудования и программного обеспечения системы мониторинга, описаниеспособов передачи и обработки данных, а также методические указания кразработанным лабораторным работам на базе щита постоянного тока ираспределительного устройства 0,4 кВ.
  6. 6. 8 1. ЩИТ СОБСТВЕННЫХ НУЖД (РУ 0,4 КВ) 1.1. Назначение щита собственных нужд Щит собственных нужд (ЩСН) предназначен для приема и распределенияэлектрической энергии в цепях трехфазного переменного тока напряжением 380 Ви частотой 50 Гц, а также для защиты отходящих линий от перегрузок и от токовкороткого замыкания. Щиты собственных нужд состоят из шкафов ввода исекционирования со схемой автоматического ввода резерва (АВР) и шкафовраспределения, в которых размещаются автоматические выключатели (АВ)линий, питающих непосредственных потребителей. Для обеспечения надежногоснабжения потребителей применяются различные схемы резервирования,управляемые системой АВР. 1.2. Способы резервирования питания Для повышения надежности электроснабжения потребителей, подключенныхк ЩСН, применяются различные способы резервирования источниковэлектрической энергии. Существуют схемы резервирования с неявным и явнымрезервами. В случае явного резервирования, в схеме (см. рис. 1.1.) имеется, какминимум, один источник, находящийся в постоянном резерве. Таким источникомможет являться резервный трансформатор собственных нужд (РТСН), дизель-генератор и др. В случае же применения схемы с неявным резервом (см. рис. 1.2.), источникипитания каждой секции взаиморезервируют друг друга, находясь в постояннойработе. В качестве источника выбирается ТСН, специально рассчитанный наперегрузки.
  7. 7. 9 Q1 Q4 Q3 Q5 Q2 Рис. 1.1. Схема явного резервирования. Q1 Q3 Q2 Рис. 1.2. Схема неявного резервирования. Однако, какая бы не была принята схема резервирования, она будетбессмысленна, с точки зрения бесперебойности электроснабжения потребителей,без наличия в ЩСН системы автоматического ввода резерва. Для разных схемрезервирования применяются системы АВР с различной логикой переключений.Основной функцией АВР служит включение резервного источника питания наобесточенную секцию. Тем самым обеспечивается бесперебойность снабженияприемников электрическим током. На сегодняшний день, АВР в щитах распределения 0,4 кВ реализуется либона микропроцессорной технике, либо на релейных схемах, либо на их сочетании. Для обеспечения верности переключений системы АВР, в ее логикузакладываются определенные условия включения/выключения коммутационных
  8. 8. 10аппаратов и блокировки, позволяющие избежать, например, срабатывание АВРпри отключении одним из вводных или секционных автоматическихвыключателей вследствие КЗ. А основным условием для включения секционногоаппарата в схеме с неявным резервом служит пропадание напряжения на одном изисточников. Основные блокировки АВР:  Запрет АВР при отсутствии напряжения на резервном источнике;  Запрет АВР, если хотя бы один АВ отключен расцепителем;  Запрет одновременного включения двух источников на одну секциюпотребителей. 1.3. Описание учебного стенда В рамках организации учебно-демонстрационных лабораторий на кафедреЭлектрических Станций МЭИ (ТУ) был установлен ЩСН марки GUTOR (см. рис.1.3.). Рис. 1.3. ЩСН марки GUTOR. Данный щит изготовлен из конструктива Schneider Electric Prisma Plus P,специально разработанного для шкафов распределения электроэнергии. Все
  9. 9. 11применяемые защитные аппараты также производства компании SchneiderElectric. Однолинейная схема ЩСН представлена на рис. 1.6. Из этой схемы видно,что в данном щите применена схема явного резерва. Автоматическиевыключатели вводов и секционирования имеют моторный привод (см. рис. 1.4.),позволяющий производить переключения по сигналу. Они необходимы дляреализации функций АВР. Логика работы АВР запрограммирована в контроллереZelio Logic (см. рис. 1.5. б), расположенном в шкафу резервного ввода.Информация о состоянии напряжений на вводах поступает в контроллер от релеконтроля напряжения Schneider Electric RM4-TU02 (см. рис. 1.5. а), которыеустановлены на каждом вводе. Рис. 1.4. Автоматический выключатель Compact NS160 с моторредуктором. а) б) Рис. 1.5. Элементы системы АВР: а) Реле контроля напряжения и дублирующие реле; б) Контроллер Zelio Logic.
  10. 10. 12Рис. 1.6. Однолинейная схема ЩСН.
  11. 11. 13 Рис. 1.7. Многофункциональный измерительный прибор PowerLogic PM700. В верхней части на торцевой панели каждого шкафа расположен дисплейустройства Schneider Electric PowerLogic PM700, представляющего собоймногофункциональный измерительный прибор. Данный прибор позволяетизмерить большое количество параметров сети, а также хранит в себеинформацию о некоторых предельных параметрах зарегистрированных в сети,например, максимальное и минимальное напряжение. 1.4. Применяемые автоматические выключатели В РУ 0,4 кВ установлены автоматические выключатели производства фирмыSchneider Electric серий Multi 9 и Compact NS. В серии Multi 9 представлены, так называемые, автоматические выключателитипа MCB (Miniature Circuit Breaker – миниатюрный автоматическийвыключатель) (см. рис. 1.8.). Данный тип выключателей также известен какмодульный и выполняется только для фиксированной установки. Автоматическиевыключатели серии Multi 9 применимы как в промышленной, так и в жилищнойсфере, например, в щитах распределения жилых домов. Рис. 1.8. Автоматические выключатели серии Multi 9.
  12. 12. 14 Данные автоматические выключатели фиксируются на din-рейке ирассчитаны на номинальный ток от 0,5 А до 125 А. Ток отключения варьируетсяот 4,5 кА до 50 кА. Отключение производится магнитным расцепителем. Существует 5возможных кривых отключения: Z, B, C, D (K), MA. Каждая криваяхарактеризуется своей зоной отключения относительно номинального токавыключателя In ± 20% (см. рис. 1.9.):  Для кривой Z – между 2,4 In и 3,6 Inзащита электронных цепей;  Для кривой B – между 3,2 In и 4,8 Inзащита генераторов, людей, кабелей большой длины (без пиков тока);  Для кривой C – между 7 In и 10 Inзащита цепей общего применения (освещение, розеточные группы);  Для кривой D (K) – между 10 In и 14 Inзащита цепей с высокими бросками тока (трансформаторов, двигателей);  Для кривой MA – 12 Inзащита пускателей двигателей (без тепловой защиты). В щите собственных нужд установлены автоматические выключатели типаNG125L с номиналом 25 А и характеристикой C – 2 шт. (3-х и 4-х полюсный), 10А и характеристикой B – 1 шт., 10 А и характеристикой D – 1 шт., а такжеавтоматические выключатели типа C60 с различными характеристиками,номиналами и числом полюсов. В серии Compact NS представлены, так называемые, автоматическиевыключатели типа MCCB (Molded Case Circuit Breaker – автоматическийвыключатель в литом корпусе) (см. рис. 1.10.). Серия Compact NS охватывает весьдиапазон номинальных токов от 80 А до 1600 А. Аппараты могут быть
  13. 13. 15стационарного, втычного или выдвижного исполнения, с передним или заднимприсоединением, а также с ручным или электрическим управлением. t MA ZB C D (K) 2 ,4 4,8 7 10 12 14 xIn 3 ,2 3 ,6 Рис. 1.9. Кривые срабатывания. Автоматические выключатели Compact NS позволяют унифицироватьраспределительные щиты, что дает дополнительное удобство и снижает времямонтажа. Аппараты на один номинальный ток подразделяются на модификацииN, H, L, в зависимости от отключающей способности. Ток отключенияварьируется от 36 кА до 150 кА. Эти модификации имеют одинаковые размеры.Автоматические выключатели Compact NS свободно устанавливаются вплотнуюдруг к другу (бок о бок) в ограниченном пространстве.
  14. 14. 16 Каждый автоматический выключатель Compact NS имеет различныефункции защиты, в зависимости от используемого в нем расцепителя или блокаконтроля и управления. Дополнительные функции измерения и сигнализацииреализуются:  Compact NS100-630: посредством добавления вспомогательных устройств;  Compact NS630b-1600: посредством выбора соответствующего блокаконтроля и управления Micrologic. Рис. 1.10. Автоматический выключатель Compact NS800 с электрическим управлением. Автоматические выключатели Compact NS100-250 имеют взаимозаменяемыемагнитотермические и электронные расцепители (см. рис. 1.11.), что позволяетбыстро изменить защиту отходящей линии в случае модернизацииэлектроустановки. Расцепители аппаратов Compact NS400-630 представляют собой втычныевзаимозаменяемые электронные блоки с контактными разъемами. Например,расцепитель STR53UE имеет широкий диапазон регулирования уставок защит.
  15. 15. 17 В стандартном исполнении:  сигнализация различных повреждений(перегрузка, короткое замыкание и т.д.); Дополнительно на заказ:  встроенный амперметр;  защита от замыканий на землю;  логическая селективность. Рис. 1.11. Блоки расцепителей: слева – магниторемический, справа – электронный. Автоматические выключатели Compact NS630b-1600 оснащаютсявзаимозаменяемыми блоками контроля и управления Micrologic (см. рис. 1.12.).Блоки контроля и управления Micrologic 2.0 и 2.0 A обеспечивают базовуюзащиту (защита от перегрузок + токовая отсечка). Блоки Micrologic 5.0 и 5.0 Aобеспечивают селективную защиту, которая может дополняться защитой отзамыканий на землю (Micrologic 6.0 A) или дифференциальной защитой(Micrologic 7.0 A). Блоки Micrologic с функцией амперметра позволяют измерять токи. Ониимеют жидкокристаллический дисплей и трѐхполосный индикатор типа«барограф» с удобными кнопками перемещения по меню. Пользователь имеетпрямой доступ к необходимым параметрам и регулировкам. Передвижение междуэкранами осуществляется интуитивно, а регулировки предельно упрощеныблагодаря прямому отображению регулируемого параметра на дисплее.
  16. 16. 18 Рис. 1.12. Слева – Micrologic 2.0, 5.0, справа – Micrologic 2.0 A, 5.0 A, 6.0 A, 7.0 A. В щите собственных нужд установлены автоматические выключатели типаNS160 с различными расцепителями и числом полюсов: часть из них обладаетмоторредуктором и является вводными и секционными, другая часть – автоматыраспределения. В качестве автомата ввода явного резерва используется NS630b. Кривые срабатывания вышеописанных блоков контроля и управленияпредставлены на рис. 1.13.
  17. 17. 19t I Рис. 1.13. Кривые срабатывания расцепителей автоматических выключателей в литом корпусе:
  18. 18. 20 1.5. Порядок работы АВР В ЩСН реализована система АВР, обеспечивающая бесперебойное питаниевсех потребителей в случае выхода напряжения на одном из вводов за пределыдопустимого. Для упрощения восприятия всех переключений АВР создается матрицапереключений, представляющая собой таблицу (см. табл. 1.1.), в которойприведены все возможные комбинации отклонений напряжений на вводах исоответствующие этим ситуациям положения вводных и секционныхвыключателей. Рис. 1.14. Частичная схема системы АВР.
  19. 19. 21 Матрица переключений АВР Таблица 1.1.Ситу- Напряжение Напряжение Напряжение Вводной Секционный Вводной Секционный Вводной Сообщение на дисплееация на вводе 1 на вводе 2 на рез.вводе АВ 1 АВ 1 АВ рез. АВ 2 АВ 2 (Перевод) All mains undervoltage 1 Вне допуска Вне допуска Вне допуска Откл. Откл. Откл. Откл. Откл. (Все напряжения вводов вне допуска) Mains 1 + Mains 2 undervoltage 2 Вне допуска Вне допуска Нормальное Откл. Откл. Вкл. Откл. Откл. (Напряжения на вводах 1 и 2 вне допуска) Mains 1 + Emergency Mains undervoltage 3 Вне допуска Нормальное Вне допуска Откл. Вкл. Откл. Вкл. Вкл. (Напряжения на вводе 1 и резервном вводе вне допуска) Mains 1 undervoltage 4 Вне допуска Нормальное Нормальное Откл. Вкл. Откл. Вкл. Вкл. (Напряжение на вводе 1 вне допуска) Emergency Mains + Mains 2 undervoltage 5 Нормальное Вне допуска Вне допуска Вкл. Вкл. Откл. Вкл. Откл. (Напряжения на вводе 2 и резервном вводе вне допуска) Mains 2 undervoltage 6 Нормальное Вне допуска Нормальное Вкл. Вкл. Откл. Вкл. Откл. (Напряжение на вводе 2 вне допуска) Emergency Mains undervoltage 7 Нормальное Нормальное Вне допуска Вкл. Откл. Откл. Вкл. Вкл. (Напряжение на резервном вводе вне допуска) 8 Нормальное Нормальное Нормальное Вкл. Откл. Откл. Вкл. Вкл.
  20. 20. 22 Рассмотрим на примере последовательность переключения АВР изнормального режима, которому соответствует ситуация 8, в режим отсутствиянапряжения на первом основном вводе (ситуация 4). В нормальном режиме от расположенного на первом вводе релеRM4-TU02 (см. рис. 1.14: 1K7) с выхода 18 на вход I2 контроллера Zelio Logic(см. рис. 1.14: 1A1) проходит управляющее напряжение, наличие которогоозначает, что реле не фиксирует отклонений напряжения. Выход Q1.1 контроллера подключен к источнику управляющего напряжения.К выходу Q1.2 контроллера подключен вход А1 дублирующего реле (см. рис.1.14: 2K5), вход А2 подключен к нейтрали, вход 11 релейного контакта релеподключен к источнику управляющего напряжения, а выходы 12 и 14 к входамА4 и А2 выключателя первого основного ввода (см. рис. 1.14: 1Q1)соответственно. На автоматических выключателях серии Compact NS, оснащенныхмоторизированным приводом, присутствуют дополнительные контакты,предназначенные для управления выключателем – А1, А2, А4, В2, В4. Входы А1и В4 предназначены для общего питания катушек приводов и мотор-редуктора.Вход В2 предназначен для возврата выключателя в исходное положение послесрабатывания. Вход А2 выключателя используется для включения (замыкания)автоматического выключателя, а вход А4 используется для выключения(размыкания). В нормальном режиме, которому соответствует ситуация 8, выходы Q1.1 иQ1.2 контроллера замкнуты. Следовательно, на входы дублирующего реле 2K5подано управляющее напряжение и его релейный контакт замкнут между входом11 и выходом 14. Следовательно, на вход А2 выключателя 1Q1 подаетсяуправляющее напряжение, что означает, что выключатель должен быть включен вданном режиме.
  21. 21. 23 По аналогичной схеме к контроллеру подключен секционныйавтоматический выключатель (см. рис. 1.14: 3Q1). Однако, в нормальном режимеон должен быть выключен. Следовательно, управляющее напряжение должнобыть подано на его вход А4, т.е. релейный контакт реле 4К5 должен быть замкнутмежду входом 11 и выходом 12. Это выполняется если, выходы Q2.1 и Q2.2контроллера разомкнуты. Все остальные задействованные в системе АВР выключатели и релеподключены по аналогичной схеме (см. рис. 1.15). Теперь рассмотрим режим отсутствия напряжения на первом основном вводе(ситуация 4). Из табл. 1.1. видно, что ситуации 8 и 4 отличаются состояниямивыключателя основного ввода 1 и секционного выключателя 1. При пропадании напряжения на первом основном вводе релейный контактреле RM4-TU02 замыкается между входом 15 и выходом 16. Следовательно, навход I2 контроллера не проходит управляющее напряжение, отсутствие которогоозначает, что реле фиксирует отсутствие напряжения. Выходы Q1.1 и Q1.2контроллера размыкаются, на входы реле 2К5 не подается напряжение и егорелейный контакт замкнут между входом 11 и выходом 12. Следовательно, навход А4 выключателя 1Q1 подается управляющее напряжение, что означает, чтовыключатель должен быть отключен в данном режиме. Выходы Q2.1 и Q2.2контроллера замыкаются, на входы реле 4К5 не подается напряжение и егорелейный контакт замкнут между входом 11 и выходом 14. Следовательно, навход А2 выключателя 3Q1 подается управляющее напряжение, что означает, чтовыключатель должен быть включен в данном режиме. Необходимо отметить, что в контроллер АВР заводится информация осостоянии каждого задействованного в системе АВР выключателя дляобеспечения блокировки одновременного включения двух источников на однусекцию потребителей.
  22. 22. 24Рис. 1.15. Полная схема системы АВР распределительного устройства 0,4 кВ.
  23. 23. 1.6. Связь с внешними системами Под внешними системами понимают системы мониторинга и управлениятакие как: автоматизированная система управления (АСУ), автоматизированнаясистема технического или коммерческого учета электроэнергии (АСТУЭ,АСКУЭ) и др. На данный момент существует множество способов передачи данных отсистемы к системе: от простых сухих контактов до централизованной передачиданных по одной полевой шине, например по протоколу MODBUS. В данном ЩСН не предусмотрено цифровых средств связи с внешнимисистемами, поэтому все требуемые для организации лабораторного стенда данныебудут передаваться индивидуально при помощи «сухих контактов», релейныхвыходов реле контроля напряжения и дублирующих реле. Также в ЩСН не предусмотрено функций управления извне. По результатам изучения заводской документации выявлено 19 дискретныхсигналов, все из которых будут задействованы в создаваемом лабораторномстенде. Перечень сигналов, их описание, а также места присоединения приведеныв табл. П1.1.
  24. 24. 2. СИСТЕМА ОПЕРТИВНОГО ПОСТОЯННОГО ТОКА И ИНВЕРТОРНАЯ УСТАНОВКА С БАЙПАСОМ 2.1. Назначение системы оперативного постоянного тока и инверторнойустановки с байпасом Системы питания постоянного тока применяются для питания потребителей,которые:  не допускают перерывов в подаче электроэнергии;  предъявляют строгие требования к постоянству напряжения;  чувствительны к помехам и переходным процессам в сети. Инверторная установка с байпасом обеспечивает беспрерывное питаниепотребителей переменного тока при пропадании источника питания за счетпреобразования постоянного тока в переменный. 2.2. Структура системы оперативного постоянного тока и ее основныеэлементы Система постоянного тока состоит из следующих частей:  1 Шкаф ввода;  2 Зарядно-выпрямительных устройства типа GUTOR SDC-220-50 (ЗВУ);  1 Балластное устройство (БУ);  1 Батарея суперконденсаторов;  2 Распределительных щита постоянного тока (ЩПТ);  1 Блок аварийного освещения (БАО, в составе ЩПТ1);  1 Шкаф оперативного тока (ШОТ). Структурная схема СОПТ представлена на Рис. 2.1. Для лучшего пониманияструктуры СОПТ, рассмотрим каждую часть системы и ее основные элементыболее подробно.
  25. 25. Рис. 2.1. Структурная схема системы оперативного постоянного тока.
  26. 26. Шкаф ввода служит для ввода кабелей от источников переменного тока. Отшкафа ввода запитываются выпрямительные устройства. Все цепи источниковпостоянного тока также входят в этот шкаф и далее направляются черезБалластное устройство к шинам надежного электроснабжения –распределительному устройству ЩПТ. Выпрямительные устройства служат для преобразования переменного тока впостоянный. Дополнительно в ЗВУ расположены элементы управления имониторинга системы постоянного тока. Батарея суперконденсаторов (на реальных объектах энергетики ипромышленности используют аккумуляторные батареи) является резервнымисточником питания, обеспечивающим бесперебойное питание потребителей навремя автономии, если отсутствует переменное напряжение на входах ЗВУ. Балластное устройство предназначено для поддержания напряжения нанагрузке в заданных пределах, если диапазон напряжения на батарее больше, чемдопустимо для нагрузки (режим подзаряда аккумуляторной батареи повышеннымнапряжением). С выхода БУ запитываются распределительные устройствапостоянного тока. Существует 2 уровня распределения – верхний и нижний. Щит постоянного тока представляет собой распределительное устройствопостоянного тока верхнего уровня, в котором в качестве защитных аппаратоввыступают предохранители, установленные в мультиблоках. БАО в составеЩПТ1 предназначен для обеспечения освещения на щитах управления идиспетчерских пунктах в случае пропадания питания рабочего освещения. Шкаф оперативного тока представляет собой распределительное устройствопостоянного тока нижнего уровня, которое запитывается от щитов постоянноготока и обычно располагается ближе к непосредственному потребителю. В ролизащитных аппаратов в этих шкафах используют автоматические выключателитипа МСВ.
  27. 27. 2.2.1. Шкаф ввода Шкаф ввода служит для ввода кабелей от источников переменного тока. Отшкафа ввода запитываются выпрямительные устройства. Выходы выпрямителейтакже заведены в шкаф ввода. В данном варианте системы, в шкафупредусмотрены клеммы для подключения суперконденсаторной иаккумуляторной батарей, что обеспечивает надежное питание нагрузки на выходе. В правой верхней части шкафа расположены клеммы ввода питания (см. рис. 2.2.). В нижней части шкафа расположены два мультиблока 1Q04, 2Q04 (см. рис. 2.4.) с плавкими вставками, через которые к СОПТ подключаются суперконденсатор и аккумуляторная батарея. Рис. 2.2. Вводные клеммы. Слева сверху расположены клеммы, позволяющие измерить напряжение и ток, как при помощи сигналов типа 4..20 мА от преобразователей в балластном устройстве, так и при помощи потенциальных сигналов. Рис. 2.3. Дублирующие реле. В центральной части шкафа расположены блоки предохранителей, от которых запитаны цепи контроля и сигнализации. Рядом с ними расположены дублирующие реле (см. рис. 2.3.): реле К004 дублирует сигнал о положении мультиблоков с предохранителями вводов от суперконденсатора и аккумуляторной батареи, а реле К080 служит для переключения цепей освещения шкафов между Рис. 2.4. Мультиблок с источниками переменного тока. плавкой вставкой.
  28. 28. 2.2.2. Зарядно-выпрямительное устройство Выпрямительное устройство предназначено для преобразования переменноготока в постоянный. В число основных компонентов ЗВУ входят трансформаторы,зарядный модуль, контроллер и интерфейс оператора, представляющий собойпереднюю панель с дисплеем (см. рис. 2.5.), расположенную на двери шкафа. Рис. 2.5. Интерфейс оператора ЗВУ. Модуль 6-тактного тиристорного выпрямителя предназначен дляпреобразования переменного тока в постоянный. Конструкция модуля позволяетдостигать повышенного напряжения, необходимого для ускоренной зарядкибатарей и подачи требуемого тока на инвертор даже в случае снижениянапряжения питающей электросети на величину до -10% от номинальногозначения.
  29. 29. Большая часть шкафа внутри закрыта стальной пластиной, т.к. за ней расположена чувствительная микроэлектроника, управляющая системой, и тиристоры выпрямительного устройства. Внизу в глубине шкафа размещен трансформатор выпрямительного устройства. Для обзора доступны а) б) лишь входные и выходные выключатели, релейные Рис. 2.6. Выключатели в ЗВУ: платы А077, А025 для выдачи сигналов о состоянииа) Входной выключатель Q001; системы «сухим контактом» во внешние системы иб) Выходной выключатель Q003. плата Network Management Card (NMC), позволяющая удаленно через Web-интерфейс следить за состоянием устройства.Рис. 2.7. Платы в ЗВУ (слева направо): Network Management Card, релейные платы А077, А025. 2.2.3. Балластное устройство Балластное устройство предназначено для поддержания напряжения нанагрузке в заданных пределах, если диапазон напряжения на батарее больше, чемдопустимо для нагрузки. Для поддержания необходимого напряжения на нагрузке избытокнапряжения гасится на последовательно включенных диодах. При повышениинапряжения в ходе заряда батареи балластные диоды V032 вводятся в цепьнагрузки, при понижении напряжения – выводятся (шунтируютсяконтактором К032). Балластное устройство фирмы GUTOR может содержатьдо четырех ступеней (см. рис. 2.8.).
  30. 30. Р Рис. 2.8. Функциональная схема балластного устройства. Принцип работы балластного устройства основан на падении напряжения надиоде в прямом направлении примерно 0.8 В. Каждая ступень гашения можетобеспечить падения напряжения на величину, равную произведению 0,8 В наколичество последовательно включенных диодов в одной цепочке. Падениенапряжения почти не зависит от нагрузки при токе более 10 % от номинала. Длявыведения ступени гашения используются контакторы, которые замыкаютступени. Состоянием контакторов управляет ПЛК Siemens «LOGO!» (см. рис. 2.9.), который оценивает выходное напряжение, получаемое от преобразователя А039, и вводит ступень гашения, если напряжение слишком высокое, или выводит ступень, если напряжение слишком низкое. Ввод и вывод ступеней производится с Рис. 2.9. ПЛК Siemens гистерезисом, который предотвращает многократные «LOGO!» в балластном устройстве. переключения при напряжении вблизи уставки.
  31. 31. Рис. 2.10. График изменения выходного напряжения балластного устройства в зависимости от напряжения на аккумуляторной батарее (входе БУ), В. + - В нижней части шкафа расположен мультиблок с предохранителям Q600, защищающий цепь защиты от перенапряжений, представляющую собой диоды V601 и V602, включенные в обратной полярности между полюсами и землей (один диод с земли на "плюс", другой - с "минуса" на землю) (см. рис. 2.11.). Также в балластном устройстве расположены преобразователи тока Р041 и напряжения Р042 вРис. 2.11. Цепь защиты от сигналы 4..20 мА, которые выводятся на клеммы в перенапряжений в БУ. вводном шкафе.
  32. 32. 2.2.4. Батарея суперконденсаторов Батарея суперконденсаторов (см. рис. 2.12.) обычно не применяется как резервный источник тока. В системах оперативного постоянного тока в качестве накопителя энергии используются свинцово-кислотные аккумуляторные батареи, емкость достаточной для питания всех потребителей не менее 2 часов в режиме автономии. Однако их использование переводит помещение в разряд взрывоопасных, что является недопустимым для учебной лаборатории.Рис. 2.12. Батарея суперконденсаторов. 2.2.5. Щиты постоянного тока Щит постоянного тока представляет собой распределительное устройствопостоянного тока, в котором в качестве защитных аппаратов выступаютпредохранители, установленные в мультиблоках (см. рис. 2.13.). Рис. 2.13. Мультиблоки с предохранителями в ЩПТ. В ЩПТ установлено система устройство контроля изоляции и поискаповрежденной изоляции BENDER. Данная система состоит из главногоустройства с жидкокристаллическим дисплеем и кнопками управления
  33. 33. A-ISOMETER IRDH-575, установленного на двери ЩПТ 2, устройства сбораданных от отходящих линий EDS 460-D и трансформаторов тока, установленныхна контролируемых отходящих фидерах. Рис. 2.14. Устройство контроля изоляции BENDER A-ISOMETER IRDH-575. Прибор A-ISOMETER подключается к изолированной от земли(незаземленной) контролируемой сети и к защитному проводнику (PE). На контролируемую сеть накладывается оперативный импульсный,управляемый микропроцессорным контроллером, который состоит изположительной и отрицательной составляющих одинаковой амплитуды.Длительность импульса задается автоматически в зависимости от емкости сети исопротивления изоляции контролируемой сети относительно земли. При замыкании на землю через место повреждения изоляции протекаетоперативный ток определенного значения. Измерительный блок прибораопределяет значение сопротивления изоляции, и по истечении времени обработкисигнала результат выводится на ЖК-дисплей. Длительность процесса и индикации результатов измерения зависит отемкости сети относительно земли, значения сопротивления изоляции, а также
  34. 34. случайных помех в сети. Емкость сети относительно земли не влияет на точностьизмерения. При снижении сопротивления изоляции сети ниже заданных уставкамизначений ALARM1 (100 кОм) и ALARM2 (20 кОм), срабатываютсоответствующие выходные реле, загораются сигнальные светодиоды «ALARM1/2» и на ЖК-дисплее показывается измеренное значение сопротивленияизоляции и дополнительно показывается, в каком проводнике произошлоповреждение. С помощью устройстваа EDS и подключенных к немутрансформаторов тока, установленных на каждом присоединении,осуществляется избирательное определение дефектного присоединения. 2.2.6. Блок аварийного освещения В нижней части шкафа ЩПТ1 расположен блок аварийного освещения,предназначенный для резервирования аварийного освещения. Он представляетсобой распределительное устройство с одним рабочим и одним резервнымвводом. При наличии напряжения на вводе переменного тока аварийноеосвещение питается от сети переменного тока, при пропадании переменногонапряжения аварийное освещение переключается на питание от шин постоянноготока (от батареи). Контроль наличия переменного напряжения на вводе осуществляет реле переменного напряжения А111. Переключение питающей сети осуществляют контакторы К111 и К112 (см. рис. 2.15.), установленные на оба ввода и имеющие взаимную блокировку, препятствующую одновременному включению Рис. 2.15. Контакторы в БАО. двух источников на нагрузку.
  35. 35. 2.2.7. Шкаф оперативного тока Шкаф оперативного тока представляет собой распределительное устройствопостоянного тока нижнего уровня, которое запитывается от щитов постоянноготока и обычно располагается ближе к непосредственному потребителю. В ролизащитных аппаратов в этих шкафах используют автоматические выключателитипа МСВ (см. рис. 2.16.). Рис. 2.16. Автоматические выключатели в ШОТ. Как видно из рис. 2.1., представленный шкаф оперативного тока имеет однусекцию распределения c 18 автоматами, два ввода – по одному от каждого ЩПТ,блокирующие диоды (V700 и V800) и аналоговые измерительные приборы. Автоматические выключатели снабжены дополнительным блок-контактом,сигнализирующим о срабатывании из-за перегрева или отключении КЗ. Присрабатывании хотя бы одного выключателя на шкафу загорается лампа тревоги ив контроллер ЗВУ передается сигнал тревоги ШОТ. Диоды служат для мгновенного переключения между вводами без потерипитания на секции в случае, если питание на одном из вводов пропадет.
  36. 36. 2.3. Структура инверторной установки с байпасом и ее основныеэлементы Инверторная установка состоит из вводного шкафа, инвертора и байпаса. Структура инверторной установки с байпасом представлена на рис. 2.17. Длялучшего понимания структуры установки, рассмотрим каждую часть системы и ееосновные элементы более подробно. Рис. 2.17. Структурная схема инверторной установки.
  37. 37. Инверторная установка с байпасом обеспечивает беспрерывное питаниепотребителей переменного тока по он-лайн топологии при пропадании источникапитания за счет преобразования постоянного тока в переменный посредствоминверторного модуля с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) на биполярныхтранзисторах с изолированным затвором. Такие инверторы допускаютпараллельное подключение до девяти устройств с активным разделениемнагрузки. В отличие от офф-лайн топологии, когда нагрузка питается через байпас, аинвертор включается только при сбое питания от сети, в установке GUTORинвертор постоянно подает напряжение на нагрузку. Эта особенность особенноважна для ответственных нагрузок, когда даже минимальное время переключенияс байпаса на инвертор (5-10 мс) может оказаться слишком большим. Вводной шкаф в системе служит для ввода сети постоянного тока от щита постоянного тока, рассмотренного ранее. В шкафу установлен автоматический выключатель типа МССВ производства Siemens (см. рис. 2.18.) с расцепителем номиналом 80 А. Также в шкафу расположен переключатель S001 и Рис. 2.18. Вводной выключатель Q020. светодиод V001 (см. рис. 2.19.). Они служат для заряда/разряда блока конденсаторов постоянного тока, служащего для фильтрации постоянного тока. Заряд требуется проводить перед включением инверторной установки, а Рис. 2.19. Светодиод V001 и разряд после выключения инвертора. переключатель S001 в шкафу ввода.
  38. 38. В число основных компонентов инверторной установки переменного токавходят модули инверторов и статических переключателей, а также ручнойпереключатель байпаса, трансформаторы, контроллер и интерфейс оператора,представляющий собой переднюю панель с дисплеем (Рис 2.20.), расположеннуюна двери шкафа. Рис. 2.20. Интерфейс оператора инверторной установки. Все основные элементы инвертора, как и в выпрямителе, скрыты застальными панелями. Однако, в нижней части шкафа расположены релейныеплаты для выдачи сигналов о состоянии системы «сухим контактом» во внешниесистемы и плата Network Management Card (NMC), позволяющая удаленно черезWeb-интерфейс следить за состоянием устройства.
  39. 39. Шкаф байпаса предназначен для резервирования питания потребителей переменного тока, в случае если отсутствует переменное напряжение на выходе инвертора. В шкафу в верхней части расположены вводные и распределительные клеммы. На вводе питания от ЩСН расположен автоматический выключатель Q090 типаРис. 2.21. Вводной выключатель Q090. МССВ производства АВВ (см. рис. 2.21). В центральной части шкафа расположены автоматические выключатели отходящих присоединений типа МСВ производства Siemens. В нижней части шкафа расположен переключатель режимов байпаса Q050. При помощи этого безразрывного переключателя Рис. 2.22. Безразрывный переключатель режимов Q050. нагрузка может быть переведена на питание от сети байпаса, а системная часть изолирована от байпаса для проведения сервисных и ремонтных работ. Переключатель Q050 имеет 3 положения:  Auto (Авто): в этом положении нагрузка питается от системы (инвертора илибайпаса через статический переключатель);  Test (Тест): в этом положении нагрузка питается от сети байпаса, нонапряжение байпаса подано и на системную часть, которая работает внормальном режиме и может быть протестирована без помех для потребителей.
  40. 40.  Bypass (Байпас): в этом положении нагрузка питается от сети байпаса, асистемная часть изолирована от байпаса. Внутри шкафа байпаса установлен трансформатор, который служит длягальванической развязки ввода сети байпаса и нагрузки. Применяется также длясогласования входного напряжения сети байпаса и выходного напряжения. 2.4. Режимы работы системы оперативного постоянного тока иинверторной установки с байпасом Поскольку описанные ранее системы гарантированно обеспечиваютснабжение потребителей в различных режимах, то было бы не лишнимрассмотреть все эти режимы и дать им краткие описания. Нормальный режим Нормальным считается режим, когда вся нагрузка подключена по основнойсхеме и получает питание от основных источников, т.е. потребители постоянноготока питаются от выпрямителей, которые в свою очередь получают питание отщита собственных нужд. В данном режиме осуществляется постоянный подзаряд батарей дляобеспечения их готовности к автономному режиму работы. Уровень напряженияна приемниках потребителей не выходит за допустимые пределы 220 ± 10%,поэтому Балластное Устройство не введено в работу (контактор К032 шунтируетбалластные диоды). Потребители переменного тока, подключенные кинверторной установке, получают питание от инвертора, который, в своюочередь, запитан от щита постоянного тока. БАО получает питание от сетипеременного тока через вводной выключатель Q111. Структурная схема системы оперативного постоянного тока и инверторнойустановки, функционирующих в нормальном режиме, представлена на рис. 2.23.
  41. 41. Рис. 2.23. Структурная схема системы оперативного постоянного тока и инверторной установки (нормальный режим): Синие линии – переменный ток; Красные линии – постоянный ток.
  42. 42. Режим работы от батареи Данный режим характеризуется отсутствием питания переменным токомвыпрямительных устройств от щита собственных нужд. В случае выключениявыпрямительных устройств система переходит в автономный режим, и питаниенагрузки осуществляется от батарей системы. Обычно батарею рассчитываюттаким образом, чтобы она после двухчасового разряда током нормальногоавтономного режима смогла обеспечить кратковременное питание всех нагрузоксистемы. Структурная схема системы оперативного постоянного тока и инверторнойустановки, функционирующих в батарейном режиме, представлена на рис. 2.24. Режим заряда батареи повышенным напряжением Режим заряда батареи повышенным напряжением необходим для быстрого(до 10 часов) ввода разряженной батареи в режим готовности к автономному(батарейному) режиму работы системы. Для свинцово-кислотных аккумуляторов типа VARTA Bloc, OPzS и др.нормальным является напряжение подзаряда 2,23 В/элемент. Таким образом, дляаккумуляторной батареи из 104 элементов напряжение подзаряда будет равняться2,23 х 104 = 231,9 В. В режиме заряда повышенным напряжением на один элементможет быть подано напряжение до 2,4 В, тогда общее напряжение заряда составит2,4 х 104 = 249,6 В, что превышает верхний предел допустимого для потребителяуровня напряжении на 7,6 В. Для предотвращения порчи приемников постоянноготока потребителей от перенапряжений в работу автоматически под управлениемПЛК включается Балластное Устройство: контактор К032 размыкается и токпроходит через балластные диоды V032 (см. рис. 2.25.), на каждом из которыхнапряжение падает примерно на 0,8 В. Количество диодов рассчитано такимобразом, чтобы напряжение на выходе Балластного Устройства находилось вдопустимых пределах в любом режиме подзаряда АБ.
  43. 43. Рис. 2.24. Структурная схема системы оперативного постоянного тока и инверторной установки (батарейный режим): Синие линии – переменный ток; Красные линии – постоянный ток.
  44. 44. Рис. 2.25. Структурная схема системы оперативного постоянного тока и инверторной установки (режим повышенного напряжения): Синие линии – переменный ток; Красные линии – постоянный ток.
  45. 45. Режим работы через байпас Статические переключатели А035 и А036 позволяют без перерывапереключить потребителей на питание от сети (байпасная сеть) с сохранениемвсех специфицированных допусков. Переключение может происходитьавтоматически по сигналу контроллера или вручную (по команде оператора). В любом варианте (автоматически или вручную) безразрывное переключениевозможно только в том случае, если система синхронизирована с сетью байпасапо напряжению, частоте и фазе. Отклонение частоты сети за пределы допускаобычно блокирует переключение. Ручное переключение возможно только тогда, когда системасинхронизирована с сетью байпаса. Автоматическое переключение нагрузки набайпас происходит в том случае, если обеспечение питания в пределах допуска отинвертора не гарантируется. Если система переведена на байпас вручную (покоманде оператора), то в случае сбоя сети байпаса система автоматическипереходит на нормальный режим работы, если источник питания постоянноготока (выпрямитель или батарея) доступен. В зависимости от настроек можетиметь место кратковременная потеря выходного напряжения. Ручной переключатель байпаса Q050 позволяет обесточить установку длябезопасного проведения работ по обслуживанию. Переключение происходит сперекрытием, т.е. безразрывно. Переключатель имеет три положения (см. рис.2.26.). Рис. 2.26. Трехпозиционный безразрывный переключатель байпаса Q050.
  46. 46. Положение «Тест» используется для проверки (ремонт, сервисные работы),например, для синхронизации инвертора с сетью байпаса или для проверкипереключений инвертор-байпас-инвертор. Для проведения ремонтных работ и обслуживания установку необходимообесточить (ручной переключатель байпаса в положении «Байпас») заисключением некоторых клемм, кабелей и элементов, которые остаются поднапряжением. Режим питания БАО от ЩПТ При наличии напряжения на вводе переменного тока аварийное освещениепитается от сети переменного тока, при пропадании переменного напряженияаварийное освещение переключается на питание от шин постоянного тока (отбатареи). Контроль наличия переменного напряжения на вводе осуществляет релепеременного напряжения А111. Переключение питающей сети осуществляютконтакторы К111 и К112, установленные на оба ввода и имеющие взаимнуюблокировку, препятствующую одновременному включению двух источников нанагрузку. 2.5. Связь с внешними системами В данных система не предусмотрено цифровых средств связи с внешнимисистемами, кроме плат Network Management Card, поэтому все требуемые дляорганизации лабораторного стенда данные будут передаваться индивидуальнопри помощи «сухих контактов», релейных выходов контакторов и дублирующихреле. По результатам изучения заводской документации выявлено 51 дискретный,3 аналоговых типа 4..20 мА и 2 потенциальных сигнала. Из них будутзадействованы в создаваемом лабораторном стенде: 29 дискретных и 3аналоговых сигнала типа 4..20 мА. Перечень сигналов, их описание, а также местаприсоединения приведены в табл. П1.2.
  47. 47. 3. РАЗРАБОТКА МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА 3.1. Применяемое оборудование Для организации лабораторного стенда был использован программируемыйлогический контроллер WAGO 750-841 для сетей ETHERNET (см. рис. 3.1.).Контроллер способен поддерживать любые типы модулей. Он автоматическиконфигурируется, создавая локальный образ процесса, включающий дискретные,аналоговые и специальные модули. Данные дискретных модулей передаютсябитами, которые отражаются в образе процесса следом за байтами аналоговыхмодулей. Рис. 3.1. ПЛК WAGO 750-841. Контроллер поддерживает скорости обмена 10 Мбит/с и 100 Мбит/с. Онпрограммируется компилятором WAGO-I/O-PRO CAA согласно стандарту IEC61131-3, используя 512 KB памяти программ, 128 KB памяти данных и 24 KBэнергонезависимой памяти. Контроллер построен на базе 32-битного процессора
  48. 48. работающего в многозадачном режиме и имеющем встроенные часы - таймерреального времени. Контроллер поддерживает большое количество протоколов обмена, которыемогут использоваться для организации сбора данных и управления (MODBUS,ETHERNET /IP), или для управления системой и диагностики (HTTP, DHCP,DNS, FTP). Для сбора дискретных сигналов от систем использовались 12 модулейдискретных входов типа 750-402 (см. рис. 3.2). Данный модуль рассчитан наподключение четырех сигналов 24 В постоянного тока. Отбор напряженияосуществляется от клемм 2 и 6, а сбор сигналов на клеммы 1, 4, 5 и 8. Рис. 3.2. Модуль дискретных входов 750-402: Слева – внешний вид модуля; справа – электрическая схема модуля. Для получения аналоговых сигналов использован модуль 750-455 (см. рис.3.3.). Данный модуль рассчитан на подключение четырех аналоговых сигналов4..20 мА. Входной сигнал преобразуется 12 разрядным АЦП и передаѐтся вовнутреннюю шину через схему гальванической изоляции.

×