Шкаф оперативного тока ШОТ
ТУ 3434-03-81242340-2010
Конструкторская документация ЮДНИ-11.00.00.00.00
Шкаф оперативного тока (ШОТ) предназначен для питания оперативных цепей, систем аварийного питания и освещения, устройств связи и других ответственных потребителей постоянного тока, заряда и подзаряда (буферный режим) аккумуляторных батарей.
Рис 1. Внешний вид ШОТ в базовой комплектации
Рис 2. Внешний вид ШОТ с УКП
Электрические параметры и эксплуатационные характеристики шкафа ШОТ приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Параметр, характеристика |
Величина |
| Напряжения входное фазное/линейное номинальное, В | 220/380 |
| Отклонения входного напряжения от номинального значения, при которых обеспечиваются электрические параметры, приведенные в данной таблице % | + 20 |
| Число фаз источника входного напряжения | 3 или 1 |
| Частота входного напряжения Гц | 50 |
| Коэффициент мощности по отношению к источнику входного напряжения - не менее | >0.99 при Р>50% |
| Напряжение выходное номинальное, В | 24, 48, 60, 110, 220 |
| Диапазон изменения уставки выходного напряжения выпрямителя, для номинального выходного напряжения 220В, | 184-270В |
| пульсации выходного напряжения при подключенной аккумуляторной батарее, не - более | < 200мВ пик |
| Ток ограничения нагрузки номинальный Iн, А, не более | 1,1 I ном |
| Регулируемая уставка ограничения выходного тока, А, Iном | 0,5…..1,1 |
| Регулируемые уставки контроля снижения сопротивления изоляции отходящих фидеров в соответствии с исполнением, кОм | 3-100 |
| Время непрерывного питания нагрузки энергией аккумуляторной батареи, час | согласовывается |
| Коэффициент полезного действия выпрямителя, %, | > 91% |
| Сопротивление изоляции электрических цепей относительно корпуса и изоляции между входами и выходами, Мом, не менее | 5 |
Отличие шкафов оперативного тока ШОТ , производимых ООО «Завод «ЭНЕРГОСИСТЕМЫ» от шкафов ШОТ других производителей:
1. Серийно производятся шкафы оперативного тока ШОТ на номинальное выходное напряжение 24В, 48В, 60В, 110В и 220В. ( см. таблицу 2)
2. Серийно производятся шкафы оперативного тока ШОТ, по конструкции оболочки , не только в одном шкафу. Возможно исполнение в нескольких шкафах – отдельно шкафы ВЗУ и шкафы аккумуляторных батарей, что позволяет уменьшить высоту ШОТ , а также гибко встраивать ШОТ в различные помещения у Заказчика.
Таблица 2.
Диапазон номинального выходного тока шкафа ШОТ в зависимости от номинального выходного постоянного напряжения. Для одношкафного исполнения.
| Номинальное выходное напряжение , В | Диапазон номинального выходного тока, А |
| 24 | 50-4800 |
| 48 | 56-5376 |
| 60 | 45-4320 |
| 110 | 25-2400 |
| 220 | 10-1152 |
При многошкафном конструктивном исполнении ШОТа номинальный ток агрегата может быть любым, определяется тех. заданием Заказчика.
В состав ШОТ одношкафного исполнения входят 2 отсека– отсек зарядного устройства (ВЗУ) и отсек аккумуляторных батарей (АКБ). Шкафы ШОТ штатно комплектуется герметичными необслуживаемыми гелевыми аккумуляторными батареями. ООО «Завод «ЭНЕРГОСИСТЕМЫ» имеет возможность укомплектовать серийно выпускаемые ШОТы аккумуляторными батареями “Sonnenscein”, “DELTA”, “CSB” cо сроком эксплкатации 10, 12 и 18 лет. Емкость рассчитывается исходя из требуемого Заказчиком времени поддержки при номинальном токе нагрузки. Предлагаемые технологии производства аккумуляторов - Drifyt , AGM. Жидкий электролит ( аккумуляторы со сроком службы 20-25 лет)– по согласованию с Заказчиком , только для размещения на стеллажах. По тех. заданию Заказчика могут быть поставлены аккумуляторные батареи любого мирового производителя, имеющие российские сертификаты, декларации соответствия и разрешение на применение. Номинальное напряжение элементов аккумуляторной батареи (АБ), В –2, 6, 12.Число 12-ти вольтовых элементов АБ, шт. –2 (24В); 4 (48В); 5 (62В) 9 (110В); 17(220В).Число 2-х и 6-ти вольтовых моноблоков АБ определяется тех. заданием. В одношкафном исполнении ШОТа на 220В выходного напряжения устанавливаются аккумуляторные батареи емкостью до 40 А/час. Это дает возможность устанавливать следующее время поддержки от аккумуляторной батареи , при отключении питающей сети :
- 170 минут при номинальном выходном токе ШОТ – 10А.
- 85 минут при номинальном выходном токе ШОТ - 20А.
- 60 минут при номинальном выходном токе ШОТ - 30А.
Если по условиям эксплуатации от шкафа ШОТ требуется большее время поддержки, то в этом случае ООО «Завод «ЭНЕРГОСИСТЕМЫ» предлагает вариант исполнения ШОТ в двух или более шкафах . Аккумуляторные батареи емкости больше 40А/час, требуют для своего размещения отдельных аккумуляторных шкафов. В верхнюю часть отсека зарядного устройства ШОТ устанавливаются силовые блоки DCPS, каждый на выходное напряжение , соответствующее заданному в тех. задании . Блоки соединяются и могут работать параллельно, или использоваться для резервирования. Число блоков выбирается исходя из требуемой величины номинального тока нагрузки. В одной из корзин силового блока, либо на двери отсека ВЗУ, установлен контроллер , который управляет работой силовых блоков и позволяет контролировать на своем дисплее параметры работы шкафа ШОТ.
Число силовых блоков и способ их взаимодействия между собой определяются тем, какой способ резервирования определяется техническим заданием Заказчика.
Возможны следующие варианты конфигурации шкафа ШОТ:
- один силовой блок с одним управляющим контоллером. Без резерва.
- два силовых блока с двумя управляющими контроллерами . При этом Заказчик может выбрать один из предлагаемых видов резервирования:
а). АВР по питающему переменному напряжению. 100% резерв по токовой нагрузке по постоянному току.( Один блок в работе, второй – в резерве. Резервный блок включается, когда рабочий блок отключается для профилактики).
б). Без АВР по питающему переменному напряжению. Каждый силовой блок подключен к своей секции шин щита переменного напряжения. 100% резерв по токовой нагрузке по постоянному току. ( Один блок в работе, второй – в резерве. Резервный блок включается, когда рабочий блок отключается для профилактики).
в). АВР по питающему переменному напряжению. 100% «Горячий» резерв по токовой нагрузке по постоянному току. ( Питание подано на оба силовых блока, но вся нагрузка запитывается от рабочего силового блока. Переброс нагрузки на резервный силовой блок осуществляется без какого-либо перерыва во времени).
г). Без АВР по питающему переменному напряжению. Каждый силовой блок подключен к своей секции шин щита переменного напряжения. 100% «Горячий» резерв по токовой нагрузке по постоянному току. ( Питание подано на оба силовых блока, но вся нагрузка запитывается от рабочего силового блока. Переброс нагрузки на резервный силовой блок осуществляется без какого-либо перерыва во времени).
д). АВР по питающему переменному напряжению. Параллельная работа силовых блоков ( Питание подано на оба силовых блока . Нагрузка распределяется между работающими силовыми блоками). Резервирование обеспечивается запасом по номинальному току каждого силового блока.
е). Без АВР по питающему переменному напряжению. Каждый силовой блок подключен к своей секции шин щита переменного напряжения. Параллельная работа силовых блоков ( Питание подано на оба силовых блока . Нагрузка распределяется между работающими силовыми блоками). Резервирование обеспечивается запасом по номинальному току каждого силового блока.
По желанию потребителей, в соответствии с техническим заданием, в шкаф ШОТ могут быть встроены следующие дополнительные устройства, которые по своему назначению расширяют функциональные возможности шкафа оперативного тока:
- шина мигающего света;
- блок питания цепей оперативной блокировки разъединителей;
- блок АВР в цепи питания ВЗУ;
- система поиска линии с замыканием на землю;
- устройство автоматического поиска линии с замыканием на землю;
- устройство автоматизированного поиска места замыкания на землю в отходящем фидере;
- наличие интерфейса связи RS485;
- наличие интерфейса связи с Ethernet;
- светодиодная индикация состояния автоматических выключателей отходящих фидеров;
- светодиодная индикация состояния вводных автоматических выключателей, секционных рубильников и коммутационной аппаратуры;
- блок аварийного освещения;
- обогрев шкафов;
- вывод на внешние клеммы сухими контактами реле информации о состоянии коммутационной аппаратуры и фидеров отходящих линий;
- наличие дополнительных измерительных приборов;
- наличие или отсутствие клемм подключения отходящих линий;
- включение приводов высоковольтных выключателей (выход тока до 250А).
Любые дополнительные опции, сверх этого перечня, также реализуются по отдельному согласованию с Заказчиком. Общие технические характеристики шкафа ШОТ определяются схемой, техническим заданием, а также техническими характеристиками устройств, встроенных в шкаф ШОТ оперативного тока.
Контроллер шкафа ШОТ имеет программное обеспечение ММТ (Multi Management Tool) которое является гибким инструментом и позволяет контроллеру работать с различными конфигурациями выпрямительных систем и аккумуляторных батарей.
В случае размещения управляющего контроллера внутри одного из силовых блоков, на двери отсека ВЗУ устанавливается плата контроля и индикации (ПКИ) на которой расположен цифровой измерительный прибор. Переключение тумблера на панели двери позволяет наблюдать напряжение или суммарный ток нагрузки. Кроме этого на этой же плате расположены светодиоды сигнализации работы шкафа ШОТ.
Назначение светодиодов:
Ввод 1 – включен 1 основной ввод питания.
Ввод 2 – включен 2 резервный ввод питания.
Работа – шкаф ШОТ включен и находится в работе.
АБ Вкл – аккумуляторная батарея включена.
Umax – напряжение выпрямителя выше установленной нормы.
Umin – напряжение выпрямителя ниже установленной нормы.
Rизол – сопротивление изоляции на выходных линиях АУОТ ниже установленной нормы.
Imax – ток выпрямителя превышает установленное значение.
Iогр – выпрямитель в режиме ограничения выходного тока.
“контроль CД”, при нажатии кнопки загораются все светодиоды, расположенные на плате. Функциональное назначения – проверка работы всех светодиодов платы.
Управляющий контроллер имеет собственный дисплей для отображения информации. Для пользователя необходима просмотровая часть меню, где можно увидеть на дисплее контроллера такие параметры как напряжение, ток батареи, температура в аккумуляторном отсеке, напряжение, ток нагрузки, распределение нагрузки между отдельными модулями и т.п.
С помощью контроллера можно проводить тест батареи. Для этого под верхней дверью имеется кнопка “тест батареи вкл”. Тест батареи представляет собой контрольно-тренировочный цикл аккумуляторов, при котором батарея на первом этапе разряжается на рабочую нагрузку до установленной величины, в данном случае до 80% от номинальной емкости, а затем подвергается ускоренному заряду, т.е. заряду повышенным напряжением; в токовом выражении это составляет 25% от номинальной емкости используемых аккумуляторных батарей. При 0,1С заряде АБ используется 10% зарядного тока от величины емкости заданной батареи. Включение ускоренного заряда происходит автоматически при достижении напряжения батареи ниже установленной величины, в данном случае эта величина составляет 194,4 В. Если включение усиленного заряда по снижению емкости или напряжения не произошло, то ускоренный заряд включится по истечению установленного времени разряда. Для системы управления ШОТ оно составляет 240 минут.
Кроме силовых блоков и контроллера в отсеке ВЗУ расположены:
Автоматический ввод резерва (АВР)
Схема LVD (отключение батареи от глубокого разряда)
Токовые измерительные шунты
Развязывающие диоды на охладителях
Плата сигналов
Панель трансформаторов собственных нужд
Выходные распределительные автоматические выключатели
Предохранители – разъединители выпрямителя и батареи
Выходной разъем для выходных сигналов состояния работы ВЗУ
В автоматический ввод резерва входят два входных автомата, два пускателя, два реле напряжения, перекоса и последовательности фаз РНПП-311М
Автоматические выключатели предназначены для включения основного или резервного вводов. Можно включить одновременно оба автоматических выключателя, т.к. пускатели имеют электрическую и механическую блокировку, то исключается одновременная подача напряжения на выход АВР. Если включены оба автоматических выключателя, то включится пускатель того ввода, автоматический выключатель которого был включен раньше. При пропадании этого ввода АВР переключит АУОТ на другой ввод. Реле контроля напряжения осуществляют мониторинг питающей сети. Они предназначены для:
а) контроля допустимого уровня напряжения U min
б) контроля правильного чередования фаз
в) контроля полнофазности и симметричности сетевого напряжения (перекоса фаз)
г) отключения ввода при некачественном сетевом напряжении.
д) контроля качества сетевого напряжения после отключения нагрузки и автоматического включения ее после восстановления параметров питающего напряжения.
е) индицирования аварии при возникновении аварийной ситуации и индикации наличия напряжения на каждой фазе.
Схема LVD (Low Voltage Disconnect) – защита от глубокого разряда. В нее входят контактор постоянного тока и электронный ключ. Эта схема предназначена для защиты батареи от глубокого разряда в случае исчезновения на длительное время основного и резервного питающих вводов. При отсутствии напряжения на вводах питание нагрузки производится от аккумуляторной батареи. Отключение батареи по защите от глубокого разряда происходит по установленному значению выходного напряжения по уровню - менее 180 В, после чего срабатывает схема LVD и через контактор постоянного тока отключает батарею от нагрузки.
Токовые измерительные шунты предназначены:
– для измерения тока батареи как прямого так и обратного и выдачи сигнала на контроллер
– для измерения тока нагрузки, и выдачи сигнала на плату сигналов с целью его обработки и дальнейшей передачи на плату ПКИ.
Выходные распределительные автоматические выключатели служат для распределения и защиты нагрузки. Номинальные токи расцепителей линейных выключателей шкафа ШОТ определяются согласно техническому заданию.
Предохранители-разъединители выпрямителя и батареи служат для защиты и отключения выпрямителя и батареи при ремонтных работах.
На выходные клеммы сигнального разъема выведена информация о состоянии выпрямителя для дистанционного контроля параметров ВЗУ.
Подключение шкафа ШОТ к сети переменного тока.
Существует ШОТ в трехфазном и однофазном исполнении. Какой из вариантов производится для Заказчика , определяется тех. заданием.
Шкаф оперативного тока ШОТ трехфазного исполнения подключается к сети переменного трехфазного тока напряжением 380В, 50 Гц. Наличие нулевого провода обязательно . Однофазный ШОТ подключается к сети переменного однофазного тока напряжением 220 В, 50 Гц.
Устройство контроля присоединений (УКП)
Устройство контроля присоединений поставляется в качестве опции.
УКП представляет собой специализированный информационно-измерительный комплекс, выполненный на основе программируемого промышленного контроллера.
УКП осуществляет текущий контроль сопротивлений изоляции присоединений под рабочим напряжением. Через заданные интервалы времени УКП выполняет измерение сопротивлений изоляции полюсов шин в каждом присоединении.
Измеренные значения сравниваются с заданными уставками. При снижении сопротивления изоляции ниже заданных значений формируются сигналы тревоги, которые выводятся на панель оператора, а также по запросу передаются на дистанционный пульт.
УКП работает в непрерывном круглосуточном режиме.
Функции УКП:
- формирование уставок по предельному значению сопротивления изоляции;
- измерение сопротивлений изоляции полюсов шин в каждом присоединении;
- сигнализация о снижении сопротивления изоляции цепей присоединения относительно заданных уставок;
- защита УКП от перегрузки при чрезмерно низком сопротивлении изоляции (пробое) и сигнализация об этом;
- информирование о направлении токов в отходящих фидерах (ток втекает или ток вытекает);
- информирование о состоянии автоматических выключателей отходящих фидеров (включен, выключен, сработал по перегрузке);
- передача информации на устройство контроля верхнего уровня (АСУ ТП) по каналу RS- 485;
- формирование дискретных сигналов типа «сухой контакт» ведение внутреннего архива событий;
- контроль исправности модуля сбора информации УКП.
Рис. 7 ШОТ в узком исполнении
(глубина шкафов 350мм)
В качестве опции может поставляться ШОТ в узком исполнении.
Глубина шкафов составляет 350мм; высота - 1800мм.
Длина шкафа ВЗУ - 600мм; длина шкафа АКБ согласуется с Заказчиком.
Шкафы размещаются на подставке высотой 100мм.
Условия эксплуатации
Условия эксплуатации ШОТ должны соответствовать требованиям ГОСТ 15150, при этом:
- температура окружающего воздуха:
для исполнения УХЛ4– от плюс 1°С до плюс 40°С;
для исполнения УХЛ3.1– от минус 10°С до плюс 45°С; для исполнения УХЛ3 – от минус 20°С до плюс 45°С; для исполнения УХЛ2 – от минус 40°С до плюс 45°С;
- относительная влажность окружающего воздуха:
для исполнения УХЛ4 – 80% при 25°С;
для исполнений УХЛ3.1, УХЛ, УХЛ2 – 98% при 25°С;
- допустимое давление окружающего воздуха – от 86,6 кПа до 106,7 кПа;
- высота над уровнем моря - до 2000 м;
- место установки – в закрытых помещениях при отсутствии непосредственного воздействия атмосферных осадков и солнечной радиации;
- окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металл и изоляцию;
- рабочее положение вертикальное, допускается отклонение от вертикального положения не более 5° в любую сторону;
