Устройство для питания постоянным током приемников энергии

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ ПРИЕМНИКОВ ЭНЕРГИИ, содержащее секционированные системы сборных силовых шин и шинок управления с подключенными к ним разнотипными нагрузками, два независимых источника питания в виде аккумуляторных батарей разной емкости с Дополг нительными и хвостовыми элементами, соединенные параллельно через двухплечевую вентильную группу, образованную тремя силовыми диодами, зарядно-подзарядные выпрямительные агрегаты и регулируем :.1е балластные резисторы, от. личающееся тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей схемы постоянного тока, в него введены дополнительный силовой диод, переключатель положения без разрывания цепи.с последовательно соединённой катушкой индуктивности , однополюсные автоматические выключатели, двухполюсный рубильник и два механически сблокированных двухполюсных автоматических выключателя , причем дополнительный силовой диод включен в левое плечо вентильной группы параллельно аналогичному силовому диоду, в цепь между отрицаi тельными ВЫВОДЕ1МИ аккумуляторных батарей разной е жости введен переклю-. СО чатель положения без разрывания цепи с последовательно соединенной катушкой индуктивности, а вентильная группа включена в цепи между отрицательными выводами аккумуляторных батарей разной емкости и шинками управления, однополюсные автоматические, выключатели установлены в цепях положительных выводов зарядно.- подзарядных э выпрямительных агрегатов и аккумуля торных батарей разной емкости, выво ды основных элементов аккумуляторной : батареи большей емкости присоединены к шинкам управления через двухполюсN0 ный рубильник и левое плечо вентильэо ной группы, один из регулируемыхбалластных резисторов подключен .параллельно дополнительным и хвостовым элементом аккумуляторных батарей разной емкости через механически сблокированные двухполюсные автоматические выключатели.

28 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН(19) 1П) 3(51) H 02 J 7/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, н двтоесиомм свидктальстам (21) 3367159/24-07 (22) 23.12.81 (46) 15.07.83. Бюл . Р 26 (72) В.Г.Жильцов (71) Казахское отделение Ордена Октябрьской Революции всесоюзного государственного проек но-изыскательского и научно-исследовательского института энергетических систем и электрических сетей (53) 621.316.35.024(088.8) (56) 1 . Типовой проект "Схемы и панели постоянного тока для аккумуляторных батарей на подстанциях напряжением до 500 кВ. Северо-Западное отделение ВГПИ и НИИ "Эиергосетьпроект", 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9 216098, кл. Н 02 J 7/34, 1966.

3, Авторское свидетельство СССР

В 260724, кл. Н 02 J 7/34, 1969.

4. Авторское свидетельство СССР

9 417871, кл. Н 02 J 7/34, 1969.

5. Авторское свидетельство СССР

9 449421, кл. Н 02 J 7/34, 1973. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ ПРИЕМНИКОВ ЭНЕРГИИр содержащее секционированные системы сборных .силовых шин и шинок управления с подключенными к ним разнотипными нагрузками, два независимых источника питания в виде аккумуляторных батарей разной емкости с допол-, нительными и хвостовыми элементами, соединенные параллельно через двухплечевую вентильную группу, образованную тремя силовыми диодами, эарядно-подзарядные выпрямительные агрегаты и регулируемые балластные резисторы, о т.л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей схемы постоянного тока, в него введены дополнительный силовой диод, переключатель положения без разрывания цепи с последовательно соединенной катушкой индуктивности, однополюсные автоматические выключатели, двухполюсный рубильник и два механически сблокиропанных двухполюсных автоматических выключателя, причем дополнительный силовой диод включен в левое плечо вентильной группы параллельно аналогичному силовому диоду, в цепь между отрицательными выводами аккумуляторных батарей разной емкости введен переключатель положения без разрывания цепи с последовательно соединенной катушкой индуктивности, а вентильная груп па включена в цепи между отрицательными выводами аккумуляторных батарей разной емкости и шинками управления, однополюсные автоматические выключатели установлены в цепях положительных выводов зарядно. — подзарядных выпрямительных агрегатов и аккумуляторных батарей разной емкости, выводы основных элементов аккумуляторной батареи большей емкости присоединены к шинкам управления через двухполЮсный рубильник и левое плечо вентильной группы, один из регулируемых балластных резисторов подключен параллельно дополнительным и хвостовым элементам аккумуляторных батарей разной емкости через механически сблокированные двухполюсные автоматические выключатели.

1029328

Изобретение относится к схемам распределения электрической энергии и питания постоянным током резистивных приемников энергии и может быть применено, например, на электрических станциях и подстанциях при ста5 ционарной установге аккумуляторных батарей и в качестве автономных источников энергии на передвижных объектах (самолетах, судах, космических аппаратах и т.п.,) для питания вспомогательного оборудования и различных механизмов, систем и устройств.

Расширение функциональных возможностей схемы постоянного оперативного тока и повышение надежности элект-15 роснабжения приемников энергии в различных режимах работы привело к созданию многочисленных схем и устройств.

Известны устройства для питания постоянным током приемников энергии с одной аккумуляторной батареей большей емкости (11и(2 J, с двумя аккумуляторными батареями одинаковой емкости 31и P4) .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для питания постоянным током приемников энергии, содержащее две аккумуляторные батареи разной емкости (меньшей и большей), секционированные системы сборных силовых шин и шинок управления с подключенными к ним раэнотипными нагрузками, два регулируемых балластных резистора, два зарядно — подзарядных выпрямительных агрегата, три силовых диода и коммутационные аппараты f5)

Однако у этого устройства ограни чены функциональные возможности.схемы в некоторых. нормальных режимах 40 работы и в аварийных ситуациях, недостаточная степень надежности электроснабжения приемников энергии постоянного тока. цель изобретения - расширение функд5 циональных возможностей схемы постоян -. ного тока и повышение надежности электроснабжения разнотипных приемников энергии.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для питания постоянным током приемников энергии, содержащее секционированные системы силовых шин и шинок управления с под ключенными к ним разнотипными нагрузками, два независимых источника питания в виде аккумуляторных батарей разной емкости с дополнительными и хвостовыми элеМентами, Свединенные параллельно через двухплечевую вентильную группу, образованную тремя 60 силовыми диодами, зарядно- подзарядные выпрямительные агрегаты и регулируемые балластные резисторы, вве» дены дополнительный силовой диод, переключатель положения без разрывания цепи с последовательно соединенной катушкой индуктивности, однополюсные автоматические выключатели, двухполюсный рубильник и два механически сблокированных двухполюсных автоматических выключателя, причем дополнительный силовой диод включен в левое плечо вентильной группы параллельно аналогичному силовому диоду, в цепь между отрицательными выводами аккумуляторных батарей разной емкости введен переключатель положения без разрывания цепи с последовательно соединенной катушкой индуктивности,,а вентильная группа включена в цепи между отрицательными вйводами аккумуляторных батарей разной емкости и шинками управления, однополюсные автоматические выключатели установлены в цепи между положительными выводами аккумуляторных батарей и зарядно- подзарядных в.япря - мительных агрегатов, выводы основных элементов аккумуляторной батареи боль шей емкости присоединены к шинкам управления через двухполюсный рубильник и левое плечо вентильной группы, а один из регулируемых балластных резисторов подключен параллельно дополнительным и хвостовым элементам аккумуляторных батарей через механически сблокированные двухполюсные автоматические выключатели.

На чертеже избражено устройство.

Устройство для питания постоянным током приемников энергии состоит иэ двух независимых и автономно работающих аккумуляторных батарей — большей емкости 1 (с основными и .дополнительными элементами) и меньшей емкости 2 (с основными и хвостовыми элементами), двух взаиморезервиру=емых зарядно-подзарядйых выпрямительных агрегатов 3 и 4, двух независимых секционированных систем сборных силовых шин 5„ снабженных устройством контроля изоляции, с шинами номинального и човышенного напряжений, соединенных соответственно с выводами основных и дополнительных элементов аккумуляторной батареи 1 большей емкости, шинок б управления также с устройством контрояя изоляции, вентильной группы из четырех силовйх диодов 7 и 8 (правое плечо) 9 и 10 (левое плечо), соединенных попарно ,параллельно с одноименной полярностью и встречно друг другу в цепи между отрицательными выводами аккумуляторных батарей, меньшей 2 и большей 1 емкости и шинками б управления, двух балластных регулируемых резисторов 11 и 12, служащих 11 - для компенсации разности выходных выпрямленных напряжений зарядно-подзарядных выпрямителвных агрегатов 3 и 4, а 12 — для обеспечения равномерного заряда или дозаряда основ1029328 только от основных элементов аккумуляторной батареи 2 меньшей емкости через специальный переключатель положения без разрывания цепи 15.

Для этой же цели можно использовать и обычный переключатель на два положения, предварительно на время производства коммутационных . переключений подключен параллельно аккумуляторной батарее 2 меньшей емкости основные элементы аккумуляторной батареи 1 большей емкости посредством двухполюсного рубильника 17 и однополюсного автоматического выключателя 25. Этим также обес. нечивается бесперебойность электроснабжения приемников 32 энергии.

В аварийном режиме и при глубоком разряде аккумуляторной батареи 2 меньшей емкости для обеспечения стабильных уровней напряжения на шинках 6 управления в устройстве реализована возможность подключения. основных элементов аккумуляторной батареи 1 большей емкости параллельно аккумуляторной батарее 2 меньшей емкости, причем после проведения оперативных коммутационных переключений с двухполюсным рубильником 17 и однополюсным автоматическим выключателем 25 аккумуляторную батарею 2 меньшей емкости отключают от шинок 6 управления посредством однополюсного автоматического выключателя 18 с целью устранения ее дальнейшего разряда.

С целью повышения надежности работы схемы постоянного тока параллельно силовому диоду 9 левого плеча вентильной группы вводится дополнительный силовой диод 10 с той же полярностью, дублирующий диод 9 в случае выхода последнего .из строя.

Назначение силовых диодов 7 и 8

1правого плеча вентильной группы,,соединенных параллельно и установленных в цепи между отрицательными выводами аккумуляторных батарей малой 2 и большей 1 емкости.и шинками б управления, состоит в исключении учао тия в питании мощных кратковременных толчковых токов нагрузок 27 или 29 со стороны моломощной аккумуляторной батареи 2-меньшей емкости при включенных коммутационных аппаратах 17 и 25 и обеспечении тем самым стабильного уровня напряжения на шинках б управления в моменты работы мощйых приемников 27 или 29 энергии от силовых шин 5.

Силовые диоды 9 и 10 левого плеча вентильной группы предотвращают разряд основных элемечтов аккумуляторной батареи 1 большей емкости, на израсходовавшую часть запасенной электрической энергии аккумуляторную батарею 2 меньшей емкости, обеспечивая лишь питание аварийных нагруных и дополнительных элементов аккумуляторной батареи .1 большей ем- . кости посредством двухполюсного автоматического выключателя 13 или основных и хвостовых элементов аккумуляторной батареи 2 меньшей емкости при включенном автоматическом выключателе 14, причем для устранения возможности одновременного включения двухполюсных автоматических выключателей 13 и 14 выполняется ,их механическая блокировка, переключателя положения без разрывания цепи 15 с подключенной последовательно ему катушкой 16 индуктивности, двухполюсного рубильника 17, одно- 15 полюсных автоматических выключателей 18 в цепи положительного вывода аккумуляторной батареи 2 меньшей емкости 19-24 в выходных цепях заряд" но-подзарядного выпрямительного аг- 20 регата 3 и зарядно-подзарядного выпрямительного агрегата 4 и 25 в цепи между положительными выводами аккумуляторных батарей меньшей 2 и. боль шей 1 емкости, двухполюсных автомати-25 ческих выключателей 26 в цепи питания кратковременных толчковых токов нагрузки небольшой величины 27 и двухполюсных автоматических выключателей 28 в тех же цепях при питании кратковременных токов толчковоЯ нагрузки большой величины 29, секционных автоматических выключателей 30 в цепях шинок б управления, двухполюсных автоматических выключателей 31 в цепях питания нормальных длительных 32 или аварийных 33 нагрузок, и трехполюсных автоматических выключателей 34, служащих для секционированйя систем сборных силовых шин 5. 40

AB ToHoMHoc Tb работы аккумуляторных батарей меньшей 2 и большей 1 емкости обеспечивается за счет соединения их положительных выводов через однополюсный автоматический 4 выключатель 25, находящийся в нормальном режиме в отключенном состоянии, а отрицательных выводов — через двухполюсный рубильник 17 и вентиль-. ную группу 7-10, причем рубильник 17 также отключен.

Последовательно переключателю положений без разрывания цепи 15 введена катушка 16 индуктивности, служащая для ограничения токов короткого замыкания хвостовых элемен. тов аккумуляторной батареи 2 малой емкости, возникающих в моменты ком-. мутации этого переключателя и устранения, тем самым их глубокого разряда. 60

Питание шинок б управления с подключенными к ним приемниками 32 иди. 33 энергии,в различных режимах работы устройства осуществляется от всех (основных и хвостэвых) или у

1029326

;«ов 33 от аккумуляторной батареи 1 бол .:«шей емкости (от ее основных элементов) .

Устроиство работает следующим образом.

В нормальном режиме работы двух аккумуляторных ба-.ареА разной (большей 1 и меньшей 2) емкости при наличии в системе собственных нужд переменногс тока и отключенных однополюсных автоматических выключате- 10 лях 19, 23, 25 и двухполюсном рубильнике 17 эарядно-подзарядные выпрямительные агрегаты 3 и 4 каждый раздельно осуществляют подэаряд аккумуляторных батарей большей 1 и мень- 15 шей 2 емкости и питание разнотипных нагрузок 27 и 32. Зарядно-подзарядный выпрямительный агрегат 3 осуществляет постоянный подзаряд (либо дозаряд) аккумуляторной батареи 1 0 большей емкости и совместно с ней (только эа счет основных элементов) питает небольшие по величине кратковременные толчковые токи нагрузок 27, подключенных через двухполюсные автоматические выключатели 26 к силовым шинам 5 номинального напряжения, Большие кратковременные толчковые токи нагрузок 29 питает только аккумуляторная батарея 1 большей емкости (как основные, так и дополнительные элементы), ри этом зарядно-подзарядный выпряь ительный агрегат 3 от срабатывания защиты отключается от сети постоянного тока. Заурядно-ползБйаный вынрямительный агрегат 4 осуществляет как постоянный подзаряд (дозаряд) аккумуляторной батареи 2 меньшей емкости при включенных однополюсных автоматических выключателях 22 и 24, так и буферное питание дли- 40 тельной нагрузки 32.

Зарядно-подзарядные выпрямительные агрегаты 3 и 4 при отключенных однополюсных автоматических выключателях 19, 23, 25 и двухполюсном ру- 45 бильнике 17 работают раздельног 3 на аккумуляторную батарею 1 большей емкости, а 4 - на аккумуляторную батарею 2 меньшей емкости.

При наличии переменного тока в системе собственных нужд, но при выходе из строя одного из зарядно-подзарядных выпрямительных агрегатов всю его нагрузку может принять на себя оставшийся в работе эаряднопадзарядный выпрямительный агрегат.

Например, при выходе из строя эарядно-подзарядного выпрямительного агрегата 3 аккумуляторная батарея 1 большей емкости, теряет питание под- 60

« заряда и переходит в режим саморазряда. Спустя определенно«е время вслед. ствие саморазряда напряжение и емкость аккумуляторной батареи 1 боль;;:ей емкости снизятся. Для предотвра- 65 щения самораэряда аккумуляторной батареи 1 большей емкости производится ее подключение к оставшемуся в работе зарядно-подзарядному выпрямительному агрегату 4 следующим образом: предварительно отключают однополюсные автоматические выключатели 19-21 и выводят в ремонт эарядно-подзарядный вынрямительный агрегат 3. Затем одновременно вводится сопротивление балластного резистора 11 и поднимается уровень выходного выпрямленного напряжения эарядно-подзарядного выпрямительного агрегата 4 таким образом, чтобы напряжение ыа шинках управления было равно номинальному, а на шинах повышенного напряжения силовых шин 5 его величина была равна выходному выпрямленному напряжению вышедшего иэ строя эарядно-подзарядного выпрямительного агрегата 3. Разность выходных выпрямленных напряжений эарядно-подзарядных выпрямительных агрегатов 3 и 4 компенсируется балластным регулируемым р зистором 11, После достижения выходным выпрямленным напряжением заданного значения производится подключение аккумуляторной батареи 1 большей емкости к работающему зарядноподзарядному выпрямительному агрегату 4 путем включения однополюсных автоматических выключателей 23 и 25.

В длительном режиме разряда акку. муляторной батареи 2 малой емкости ее емкость и напряжение снижаются, что может привести к неспособности этой. аккумуляторной батареи обеспечить питание приемников энергии постоянного тока с заданными параметрами в случае наложения на выход иэ строя эарядно-подзарядного выпрямительного агрегата 4 реальной аварийной ситуации. При выходе из строя эарядно-подзарядного выпрямительного агрегата 4 и наличии в системе собственных нужд переменного тока аккумулятор:ая батарея 2 меньшей емкости переходит в режим разряда на постоянную длительную нагрузку 32

Для предотвращения такого режима разряда подаются соответствующие звуковые и световые сигналы для дежурного персонала, который производит подключение аккумуляторной батареи 2 меньшей емкости к работающему зарядно-подэарядному выпрямительному агрегату 3 следующим образом: вводится сопротивление регулируемого балластного резистора 11 на определенную величину и включаются однополюсные автоматические выключатели 19 и 25 ° Зарядно-подэарядный выпрямительный агрегат-3 в этом случае осуществляет одновремеи ный подэаряд обеих аккумуляторных батарей 1 и 2 и буферное питание постоянной длительной нагрузки 32.

102932В

Для вывода в ремонт зарядно-подзарядного выпрямительного агрегата 4 предварительно отключают однополюсные автоматические выключатели 2224.

В режиме дозаряда при наличии в системе собственных нужд переменного тока каждый эарядно-подзарядной выпрямительный агрегат 3 и 4 осуществляет постоянный подзаряд только своей аккумуляторной батареи, а зарядно-н выпрямительный агрегат 4 дополнительно с этим осуществляет буферное питание постоянной длительной .нагрузки 32. Для обеспечения в режиме дозаряда анку- 15 муляторной батареи 2 меньшей емкости номинального напряжения на шинках б управления эти шинки на все время дозаряда подключают к основным элементам аккумуляторной батаг- jp реи 2 меньшей емкости посредством переключателя положений беэ разрыва ния цепи 15.

В режиме дозаряда любой из акку-., муляторных батарей и при наличии переменного тока в системе собственных нужд и выходе из строя одного иэ зарядно-подэарядных выпрямительных агрегатов 3 или 4 его нагрузку принимает на себя оставшийся в работе зарядно-йодзарядный выпрями2ельный агрегат. Порядок оперативных переключений сохраняется аналогичным режиму постоянного подэаряда, за исключением операций с балластными регулируемыми. резисторами 11 и 12: первый вводится уже на меньшую величину сопротивления, а второй при помо. щи двухполюсного автоматического вык:лючателя 14 шунтирует хвостовые элементы аккумуляторной батареи 2 малой 40 емкости, причем переключатель положения без разрывания цепи 15 переводится в другое положение.

В аварийном режиме работы при исчезновении переменного тока в системе собственных нужд аккумуляторные батареи большей 1 и меньшей 2 емкости переходят соответственно в режимы . разряда и самораэряда и раздельно питают разнотипные нагрузки: аккумуляторная батарея 1 большей емкоститолько кратковременную толчковую 27 или 29, а аккумуляторная батарея меньшей емкости 2 — аварийную 33.

При использовании предлагаемого устройства обеспечивается независимость работы двух аккумуляторных батарей разной емкости на резистивную нагрузку, достигается возможность равномерного заряда и подзаряда (дозаряда) основных и дополнительных (хвостовых1 элементов аккумуляторных батарей разной емкости, облегчаетсяпоиск "земли" на любой из секций сборны с силовых шин или шинок управления, повышается надежность электроснабжения раэнотипных приемников энергии от автономно работающих аккумуляторных батарей, в случае выхода из строя одного из силовых диодов левого плеча вентильной группы оставшийся в работе силовой диод обеспечивает бесперебойное питание шинок управления.

Таким образом, предлагаемое устройство для питания постоянным током приемников .энергии по сравнению с йзвестными обладает более широкими функциональными возможностями и большей надежностью электроснабжения вспомогательного оборудования и систем управления.

1029328 г

Составитель И.Найдина

Техред T,Ìàòî÷êà, Корректор A.Ôåðåíö

Редактор И.Касарда

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4

Заказ 4995/54 Тираж 617. Подиисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская Наб., д. 4/5