СОПТ – это система оперативного постоянного тока подстанции, необходимая для электропитания устройств РЗА, приводов выключателей, систем телемеханики и связи и т.п. Другими словами, СОПТ – это энергия для цифровых устройств и коммутационных аппаратов на любой подстанции, где применяется постоянный оперативный ток.
Почему в ряде случаев используется постоянный оперативный ток вместо переменного?
Преимущества постоянного оперативного тока
- Гарантия отключения выключателя;
- Работа подстанции даже при ее полном отключении до двух часов. Подстанция будет иметь энергию, для того чтобы передавать данные, осуществлять управление выключателями без подачи напряжения на подстанцию и т.д.;
- Единая система электропитания для подстанций 110/35/6 кВ. Это очень важно для обеспечения надежности на крупных объектах;
- Простота согласования аппаратов цепей распределения опертока. Сеть оперативного тока представляет из себя участки, где требуется обеспечение селективности за счет выбора соответствующих защитных аппаратов. Когда мы применяем постоянный оперативный ток, мы знаем емкость аккумуляторов, можем рассчитать ток короткого замыкания, знаем потребление со стороны нагрузки, и с помощью этих данных мы можем выбрать селективную защиту этих цепей;
- Возможность автоматического контроля сопротивления изоляции. Важно понимать, что сегодня только на постоянном токе понятны принципы, которые позволяют реализовать автоматический контроль сопротивления изоляции и поиска поврежденного фидера в системах электропитания больших подстанций.
Недостатки постоянного оперативного тока
- Высокая стоимость системы;
- Замена АКБ каждые 5-10 лет (в зависимости от условий эксплуатации и качества аккумуляторов). Таким образом, постоянный оперативный ток – это не разовые, а периодические инвестиции для поддержания системы.
В случае переменного оперативного тока ситуация зеркальная.
Преимущества переменного оперативного тока:
- Низкая цена;
- Высокий срок службы без дополнительных инвестиций.
Другими словами, у переменного оперативного тока по сути не технические, а скорее коммерческие плюсы.
Недостатки переменного оперативного тока:
- При ошибке в расчетах имеем отказ РЗА или привода. Все потому, что энергия трансформаторов тока в режиме короткого замыкания используется для подпитки РЗА и отключения привода. Например, в случае насыщения трансформаторов тока и неучета степени насыщения, мы можем получить снижение чувствительности токовой защиты либо отказ отключения привода, что хуже всего;
- Полная потеря всех систем при отключении подстанции, потеря наблюдаемости и связи. Если подстанция погасла, неоткуда брать оперативный ток, чтобы питать ряд систем;
- На крупных подстанциях применение невозможно ввиду ограничений мощности трансформаторов тока. На большой подстанции, например, 110/35/6 кВ, это уже очень сложно реализовать, поскольку электромагнитный трансформатор тока уйдет в насыщение и просто не выдаст то, что от него хотят;
- Построение селективной защиты вторичных цепей сложно из-за отсутствия методов точного расчета при питании от ТТ. Это сложные переходные процессы, и на сегодняшний день не существует точной методики определения тока при переходном процессе в трансформаторе тока с учетом нагрузки, которая также нелинейна и меняет свое поведение;
- Принципиальные физические ограничения методов контроля изоляции на переменном оперативном токе.
Пункты 3 и 4 делают невозможным в принципе применение переменного оперативного тока на крупных подстанциях, поэтому такие подстанции, как 110/35/6 кВ и большинство новых подстанций 110/10 кВ и 110/6 кВ выполняют на постоянном оперативном токе. Да, требуется больше инвестиций, но, порой, лучше немного доплатить, чтобы потом не получить большую проблему.
Плюсы и минусы двух систем привели к тому, что постоянный оперативный ток применяется на ответственных и крупных подстанциях. Переменный оперативный ток применяется в основном на РП 6-10 кВ, реже – на малых подстанциях 6-35 кВ и очень редко на новых подстанциях 110/6 кВ.
Состав СОПТ
Теперь, разобравшись с областью применения, мы можем перейти к составу СОПТ. В зависимости от сложности объекта его условно можно разделить на три категории.
- Самое простое решение – обычная подстанция 6-35 кВ с числом ячеек от 2 до 24 шт. Ограничение обусловлено емкостью применяемых аккумуляторных батарей, которые можно уместить в составе одного шкафа, а также количеством коммутационных аппаратов, распределения электропитания от шкафа СОПТ до потребителей. В данном случае обычно предлагается шкаф оперативного тока ШОТ-МТ-1 (рис. 1). Он состоит из двух (основное и резервное) зарядно-подзарядных устройств – ЗПУ LAUREL. Подробнее с ним можно ознакомиться в нашей статье. От ЗПУ передается питание в сторону аккумуляторной батареи, а далее энергия идет на систему распределения оперативного тока (автоматические выключатели). Каждое решение может быть дополнено рядом опций, с которыми можно ознакомиться на нашем сайте. Отдельно отметим систему мониторинга аккумуляторных батарей РЕПЕЙ, о которой рассказано тут.
Рис. 1 – шкаф оперативного тока
- Следующий уровень – это понижающая двухтрансформаторная подстанция 110/6 или 110/10 кВ. Здесь уже предлагается ЩПТ (щит постоянного тока). Он включает шкаф оперативного тока ШОТ-МТ-2 и шкаф аккумуляторных батарей ШАБ (рис. 2).
Рис. 2 – шкаф оперативного тока и шкаф аккумуляторных батарей
- И самое условно сложное решение предназначено для крупных тупиковых либо транзитных подстанций 110/35/6 кВ. В данном случае состав ЩПТ дополняется еще шкафом распределения оперативного тока ШРОТ (рис. 3). Их может быть от одного до четырех в зависимости от проекта.
Рис. 3 – шкаф оперативного тока, шкаф аккумуляторных батарей, шкаф распределения оперативного тока
Стоит подчеркнуть, что деление на категории условное, т.к. каждый случай индивидуален, и все зависит от желания конечного потребителя.