Способ резервирования преобразователей частоты в системе электроприводов циркуляционных насосов энергообъекта

Авторы патента:

H02J9/00 - Схемы аварийного или резервного энергоснабжения, например для резервного освещения (с устройствами для зарядки резервных батарей H02J 7/00)

Владельцы патента RU 2496209:

Открытое акционерное общество "Научно-технический центр Федеральной сетевой компании Единой энергетической системы" (RU)

Использование: в области электротехники. Технический результат - уменьшение относительной мощности резервных преобразователей, необходимой для обеспечения бесперебойной работы циркуляционных насосов энергообъекта. Способ заключается в том, что фиксируют отказ одного из электроприводов (1) и аварийное отключение его преобразователя частоты (4), переключают электродвигатель (7) отказавшего электропривода на сеть электроснабжения через байпасный выключатель (16), подают питание на резервный преобразователь частоты (22), находящийся в «холодном» резерве, коммутируя выключатели (16) и (19), переключают электродвигатель (7) на резервный преобразователь частоты (22), осуществляют подхват переключенного электродвигателя (7) резервным преобразователем частоты (22), а после восстановления работоспособности отключенного преобразователя частоты (4) восстанавливают исходную схему отказавшего электропривода (1) и осуществляют подхват электродвигателя (7) восстановленным преобразователем частоты (4). 1 ил.

Область техники

Изобретение относится к области электропривода и может найти применение в системе частотно-регулируемых электроприводов, обеспечивающей бесперебойную работу циркуляционных насосов энергообъекта.

Уровень техники

Известны способы и устройства, обеспечивающие резервирование при отказах преобразователей частоты в системе частотно-регулируемых электроприводов циркуляционных насосов (ЦН) энергообъекта.

В [1] описано резервирование с применением для привода ЦН, асинхронных двигателей с фазным ротором, питаемых по схеме асинхронно-вентильного каскада. В этой схеме статор двигателя подключен к питающей сети, а ротор - к низковольтному тиристорному преобразователю частоты. При отказе преобразователя он отключается, и двигатель переводится в режим управления с помощью реостатно-контакторного устройства, подключаемого к зажимам ротора. При этом осуществляется дискретное регулирование со ступенчатым переключением резисторов, выбранных на заданные фиксированные ступени частоты вращения двигателя. Такое резервирование характеризуется ухудшением режима работы электропривода в периоды резервирования из-за отсутствия плавности, малого диапазона регулирования и значительных диссипативных потерь энергии, выделяющихся в виде тепла.

В [2] описано резервирование с применением асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором и преобразователями частоты (ПЧ) в цепи статора. В этом случае привод ЦН осуществляется двухобмоточным асинхронными двигателями со сдвигом обмоток статора на 30 электрических градусов, при этом мощность каждой из обмоток составляет 100% номинальной мощности насоса. В цепи каждой из обмоток статора включен ПЧ, мощность которого выбирается соответственно мощности обмотки. При регулировании двигателя от двух указанных ПЧ, нагрузка каждого ПЧ составляет 50%, а при отказе одного из ПЧ оставшийся в работе ПЧ берет на себя полную мощность нагрузки и обеспечивает регулирование во всем диапазоне частот вращения. Недостатком такого резервирования является избыточность оборудования в системе управления частотой вращения ЦП и увеличенные массогабаритные показатели двигателя.

В [3] описано резервирование с применением однообмоточного асинхронного двигателя с двумя параллельно-включенными ПЧ в цепи статора. Каждый ПЧ рассчитан на номинальную мощность двигателя, а мощность последнего соответствуют мощности ЦН. При отказе любого из ПЧ оставшийся в работе ПЧ берет на себя полную мощность нагрузки. Недостатком такого резервирования, как и в случае использования двухобмоточного двигателя, является необходимость полного резервирования электропривода по мощности.

Недостаток известных способов резервирования частотно-регулируемого привода в системах электроприводов циркуляционных насосов энергообъекта - высокая доля мощности резерва по отношению к общей мощности используемых преобразователей.

Раскрытие изобретения

Предметом изобретения является способ резервирования преобразователей частоты в системе электроприводов циркуляционных насосов энергообъекта, заключающийся в том, что фиксируют отказ одного из электроприводов и аварийное отключение его преобразователя частоты, переключают электродвигатель отказавшего электропривода на сеть электроснабжения, подают питание на резервный преобразователь частоты, находящийся в «холодном» резерве, переключают электродвигатель отказавшего электропривода на резервный преобразователь частоты, осуществляют подхват переключенного электродвигателя резервным преобразователем частоты, а после восстановления работоспособности отключенного преобразователя частоты восстанавливают исходную схему отказавшего электропривода и осуществляют подхват его электродвигателя восстановленным преобразователем частоты.

Технический результат изобретения - уменьшение относительной мощности резервных преобразователей, необходимой для обеспечения бесперебойной работы циркуляционных насосов энергообъекта.

Осуществление изобретения

Осуществление способа иллюстрируется схемой, приведенной на фиг.1.

На фигуре показана группа частотно-регулируемых электроприводов 1, 2 и 3. В состав каждого электропривода входит преобразователь 4, 5 или 6 частоты, через который соответствующий электродвигатель 7, 8 или 9 циркуляционного насоса подключен к электросети. Преобразователи 4, 5 и 6 снабжены входными коммутаторами 10, 11 и 12 и выходными коммутаторами 13, 14 и 15 соответственно. Входными коммутаторами 10, 11 и 12 преобразователи 4, 5 и 6 подключены к отдельным вводам электросети, а выходными коммутаторами 13, 14 и 15 - к электродвигателям 7, 8 и 9 соответственно.

Электроприводы 1, 2 и 3 снабжены байпасными коммутаторами 16, 17 и 18, непосредственно подключающими к электросети электродвигатели 7, 8 и 9 соответственно. Кроме того, электродвигатели 7, 8 и 9 через дополнительные коммутаторы 19, 20 и 21 подключены к резервному преобразователю частоты 22, питаемому от отдельного фидера электросети через коммутатор резерва 23.

Способ осуществляется следующим образом.

При исправности преобразователей 4, 5 и 6 электроприводы 1, 2 и 3 включены по исходной рабочей схеме: коммутаторы 10-15 включены а коммутаторы 16-21 выключены. Электродвигатели 7, 8 и 9 питаются через преобразователи 4, 5 и 6. Частота выходного напряжения каждого преобразователя регулируется управляющими воздействиями от АСУ энергообъекта, обеспечивающими требуемую производительность ЦН.

Резервный преобразователь 22 находится в «холодном резерве»: коммутатор 23 выключен.

При отказе электропривода, например, 1 (как правило, из-за аварийного отключения ПЧ - наименее надежного элемента электропривода) переключают электродвигатель 7 на сеть электроснабжения: отключают коммутаторы 10 и 13 и включают коммутатор 16. Это исключает перерыв в питании электродвигателя 7.

Электродвигатель 7 начинает вращаться с неуправляемой скоростью, соответствующей частоте сети. АСУ энергообъекта воздействуя на другие электроприводы 2 и 3, корректирует частоту вращения электродвигателей 8 и 9 для обеспечения требуемой общей производительности ЦН энергообъекта.

Однако такой режим неполной управляемости электроприводов ЦН характеризуется пониженной надежностью, поскольку при аналогичном отказе другого электропривода, например, 2 и переводе электродвигателя 8 на питание через байпасный коммутатор 17, регулирующих возможностей оставшегося в работе преобразователя 6 может оказаться недостаточно для поддержания требуемого режима охлаждения энергообъекта, обеспечиваемого всеми ЦН.

Согласно заявляемому способу этот режим используется лишь кратковременно. На преобразователь 22, находящийся в «холодном режиме» (что позволяет экономить электроэнергию) подают питание, включая коммутатор 23. Затем отключают коммутатор 16 и включают коммутатор 19, тем самым, переключая электродвигатель 7 на уже работающий преобразователь 22. После этого осуществляют подхват электродвигателя 7 преобразователем 22, для чего система управления преобразователя 22 предварительно приводит его выходное напряжение в соответствие (по величине, частоте и фазе) с напряжением инерционно вращающегося электродвигателя 7 и подает это напряжение на статор электродвигателя 7. После этого АСУ энергообъекта, воздействуя на преобразователи 22, 5 и 6, переводит электроприводы 1, 2 и 3 в режимы, предшествующие отказу.

В отказавшем преобразователе 4 заменяют неисправный элемент и после проверки его работоспособности восстанавливают исходную схему электропривода 1. При этом осуществляется подхват электродвигателя 7 преобразователем 4, аналогично вышеописанному для преобразователя 22.

Источники информации

1. Онищенко Г.Б., Пономарев В.М., Анишев Е.Ю., Вербер О.Л. и др. Регулируемый электропривод главных циркуляционных насосов III блока Белоярской АЭС. - Электрические станции, 1982 г., №6.

2. Г.Б. Онищенко, М.Г. Юньков. Электропривод турбомеханизмов. - М.: Энергия, 1972.

3. С.Г. Забровский, Г.Б. Лазарев, А.Г. Мурзаков. Регулируемый электропривод механизмов собственных нужд ТЭС. Итоги науки и техники. Том 2. Электропривод и автоматизация промышленных установок. - М.: ВИНИТИ, 1990.

Способ резервирования преобразователей частоты в системе электроприводов циркуляционных насосов энергообъекта, заключающийся в том, что фиксируют отказ одного из электроприводов и аварийное отключение его преобразователя частоты, переключают электродвигатель отказавшего электропривода на сеть электроснабжения, подают питание на резервный преобразователь частоты, находящийся в «холодном» резерве, переключают электродвигатель отказавшего электропривода на резервный преобразователь частоты, осуществляют подхват переключенного электродвигателя резервным преобразователем частоты, а после восстановления работоспособности отключенного преобразователя частоты восстанавливают исходную схему отказавшего электропривода и осуществляют подхват его электродвигателя восстановленным преобразователем частоты.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автоматизированных электроприводах доменного производства в металлургии, общем машиностроении в многоприводных комплексах.

Система электроснабжения с агрегатом бесперебойного питания // 2438223

Изобретение относится к области вооружения и военной техники, а конкретно к системам электроснабжения. .

Система питания энергией и связанные с ней способы // 2420824

Изобретение относится к системам электропитания, применяющимся для снабжения энергией оборудования на высоковольтной платформе. .

Система обеспечения бесперебойной работы двигателя лебедки лифта, привод лифта и способ обеспечения бесперебойной подачи питания на двигатель лебедки лифта // 2401792

Изобретение относится к области электроэнергетических систем и может быть использовано в электроэнергетических системах лифта, обеспечивающих бесперебойное движение лифта при работе в нормальных условиях и при перебоях в питании.

Устройство для резервированного энергоснабжения по меньшей мере одной нагрузки // 2394329

Изобретение относится к устройству для резервированного энергоснабжения по меньшей мере одной нагрузки с первым вентильным преобразователем электроэнергии, который через первый вывод является соединяемым с первой сетью переменного напряжения, вторым вентильным преобразователем электроэнергии, который через второй вывод является соединяемым со второй сетью переменного напряжения, и промежуточным звеном напряжения постоянного тока, которое соединяет первый вентильный преобразователь электроэнергии со вторым вентильным преобразователем электроэнергии на стороне постоянного напряжения.

Способ электроснабжения электроприемников, обеспечивающих сложный непрерывный технологический процесс промышленных предприятий // 2352046

Изобретение относится к области энергетики, а именно к системам электроснабжения промышленных предприятий, имеющих в составе производства электроприемники первой категории электроснабжения с особо сложным и опасным непрерывным технологическим процессом, требующим при аварийном останове длительного времени на восстановление нормального режима, определяющими устройствами обеспечения работоспособности в которых являются энергоемкие механизмы с электроприводом (насосы, компрессоры, вентиляторы и пр.), например предприятия нефтехимии, металлургии, нефтедобычи и добычи угля шахтным способом, а также предприятия трубопроводного транспорта.

Способ снижения расхода топлива в дизельных электростанциях // 2282733

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к дизельным электростанциям, включающим два и более дизель-генератора. .

Солнечная энергетическая система (варианты) // 2259002

Изобретение относится к гелиоэнергетике, в частности, к энергетическим системам на основе солнечных электростанций. .

Система аварийного электроснабжения атомной электростанции // 2258996

Резервированный источник питания постоянного напряжения // 2251777

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания ответственной радиоэлектронной аппаратуры. .

Устройство обеспечения безопасности резервного источника питания поста электрической централизации // 2498477

Изобретение относится к электроснабжению электропотрсбителей, в частности средств железнодорожной автоматики и телемеханики, оснащенных системами дистанционного отключения источников электропитания, в которых используются автономные резервные источники бесперебойного электропитания на напряжение, опасное для жизни человека. Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение электрической опасности резервного источника питания при его техническом обслуживании и при возникновении чрезвычайных пожарных ситуаций. Устройство содержит установленную на посту аккумуляторную батарею, разделенную на секции с безопасным напряжением для жизни человека, на посту электрической централизации установлены многоконтактный элемент, рабочие контакты которого включены между секциями аккумуляторной батареи, ручной разъединитель и датчик пожарной сигнализации, соединенный каналом связи с сигнальным прибором оповещения, установленным на пульте управления дежурного по станции, на котором размещен прибор управления дистанционным отключением многоконтактного элемента, нормально замкнутый выходной контакт которого последовательно с нормально замкнутым выходным контактом ручного разъединителя включен в цепь питания электромагнита многоконтактного элемента. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство бесперебойного автоматического включения резерва // 2503114

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам противоаварийной автоматики системы электроснабжения, и может быть использовано в схемах для питания потребителей постоянного и переменного тока группы А-1 первой категории надежности электроснабжения, не допускающих перерыва питания. Технический результат заключается в повышении надежности устройства, а также в обеспечении качества напряжения на шинах потребителей постоянного и переменного тока при переключении электроснабжения с рабочего источника на резервный и при кратковременных нарушениях на вводах сети. Для этого заявленное устройство содержит два трехфазных трансформаторно-выпрямительных устройства, выполненных по многомостовой схеме выпрямления (выпрямительные мосты), при этом многомостовая схема выпрямления содержит трехобмоточный трансформатор с двумя вторичными обмотками, соединенными по схемам «звезда» и «треугольник», которые своими входами подключены к двум вводам основной и резервной трехфазной сети постоянно, молекулярный накопитель энергии, трехфазный инвертор и трехфазные тиристорные ключи, а благодаря тиристорным ключам обеспечивается синхронизация трехфазных инверторов при включении (отключении) неисправного трехфазного инвертора от шин переменного тока. 2 ил.

Импульсный источник питания // 2513902

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах резервного или бесперебойного питания сети постоянного тока, преимущественно работающей от нестабильных источников электропитания, напряжение которых может меняться в широких пределах. Технический результат заключается в расширении динамического диапазона работы устройства при повышении степени оптимизации режимов работы его элементов. Импульсный источник питания содержит блок широтно-импульсного модулятора, ключевой транзистор преобразователя напряжения, аккумуляторную батарею, два аналого-цифровых преобразователя, три модуля сравнения и три источника порогового напряжения, модуль выбора частоты широтно-импульсного модулятора, модуль формирования команды о прекращении заряда или разряда аккумулятора, датчик тока, реле с нормально разомкнутым контактом, соединенные между собой так, как указано в материалах заявки. 1 ил.

Устройство для измерения тока и напряжения в высоковольтной сети // 2516034

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой устройство для масштабного преобразования тока и напряжения с гальванической развязкой между высоковольтной сетью и приборами измерения на основе аналого-цифрового кодирования величин тока и напряжения с последующим излучением модулированного светового потока. Устройство содержит изоляционную конструкцию, первичный масштабный преобразователь тока, первичный масштабный преобразователь напряжения (высокоомный делитель напряжения), аналого-цифровой преобразователь с оптическим выходом, световод, приёмное устройство, блок питания, быстронасыщающийся трансформатор тока с дополнительной обмоткой, триггерное устройство. Изобретением решается задача бесперебойного питания компонентов, находящихся на высоком потенциале, и снижения энергопотребления. Блок питания получает энергию от высоковольтной сети через быстронасыщающийся трансформатор. При пропадании тока в сети, но при наличии напряжения триггерное устройство подключает дополнительную обмотку между сетью и первичным масштабным преобразователем напряжения, обеспечивая через трансформатор энергией блок питания. При появлении тока в сети триггерное устройство отключает дополнительную обмотку, трансформатор начинает работать в штатном режиме, извлекая энергию для блока питания из сети. Технический результат состоит в повышении надёжности устройства и снижении его энергопотребления. 1 ил.

Устройство контроля, восстановления и симметрирования напряжения фаз // 2543055

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в повышении мощности устройства. Для этого заявленное устройство содержит клеммы фаз сети, три предохранителя, выпрямитель, контактор с размыкающими и замыкающими контактами, три реле управления с размыкающими и замыкающими контактами, три компенсирующих конденсатора, девять силовых реле с одним замыкающим контактом, три фазосдвигающих дросселя, источник питания и клеммы для подключения нагрузки, реле управления и компенсирующие конденсаторы включены на линейные напряжения соответствующих фаз, а фазосдвигающие дроссели включены в рассечку фаз между клеммами фаз сети и клеммами для подключения трехфазной нагрузки. Все силовые реле подключены к минусовому выводу источника питания непосредственно, а подключением плюсового вывода источника к первым трем силовым реле управляют первые замыкающие контакты реле управления, к вторым трем силовым реле - замыкающие контакты контактора, а к третьим трем силовым реле - вторые замыкающие контакты реле управления. Ток оборванной фазы протекает минуя дроссель, а токи оставшихся фаз протекают через дроссели, в то время как напряжение поврежденной фазы восстанавливается за счет заряда соответствующего компенсирующего конденсатора. 1 ил.

Устройство восстановления и симметрирования напряжения кабеля при обрыве жилы // 2550091

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в возможности задания требуемого времени восстановления напряжения. Для этого заявленное устройство содержит клеммы кабеля А, В, С, три реле постоянного тока контроля фаз, каждое из которых содержит источник питания, составленный из однофазного двухобмоточного трансформатора, однофазного мостового выпрямителя, емкостного фильтра и электромагнита постоянного тока, содержащего последовательно соединенные добавочный резистор и обмотку, размещенную на сердечнике, причем указанный резистор шунтирован конденсатором, при этом каждое реле снабжено одним размыкающим и замыкающими контактами, которые управляют тиристорными ключами с тремя фазовосстанавливающими конденсаторами и тремя фазосдвигающими дросселями, и три выходные клеммы. Первичные обмотки указанных трансформаторов включены на линейные напряжения соответствующих фаз, а вторичные обмотки включены в диагонали собственных выпрямителей. Положительные выводы выпрямителей соединены с положительными выводами емкостных фильтров, шунтирующего конденсатора и добавочного резистора, а отрицательные выводы - с отрицательными выводами емкостных фильтров и свободными выводами обмоток электромагнитов. Тиристорные ключи с фазовосстанавливающими конденсаторами включены параллельно названным трансформаторам, а тиристорные ключи с фазосдвигающими дросселями включены последовательно между клеммами кабеля и соответствующими выходными клеммами. Все тиристорные ключи идентичны и каждый из них содержит три параллельные цепи: первая и третья цепь образованы тиристорами прямого и обратного включения, а вторая цепь образована последовательно соединенными диодом прямого включения, контактной группой, резистором и диодом обратного включения, причем контактная группа тиристорных ключей содержит последовательно соединенные замыкающий контакт отстающей фазы и размыкающий контакт собственной фазы, контактная группа второй цепи шунтирующих тиристорных ключей образована замыкающим контактом отстающей фазы. 1 ил.

Искробезопасный светильник // 2550741

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для использования в местах проведения подземных работ. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств. Искробезопасный светильник содержит корпус, в котором размещены по меньшей мере один источник освещения, работающий при низком напряжении, одно устройство управления источником освещения и один электрический аккумулятор. Устройство управления выполнено с возможностью выборочного снабжения источника освещения электрической энергией, которая подается от электрического аккумулятора или от внешней электрической цепи, и с возможностью приведения источника освещения в действие с помощью электрической энергии от электрического аккумулятора, если внешняя электрическая цепь испытывает высокую токовую нагрузку, а также зарядки электрического аккумулятора через внешнюю электрическую цепь, если внешняя электрическая цепь имеет малую токовую нагрузку. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство адаптивного автоматического включения резерва // 2563629

Использование: в области релейной защиты и автоматики. Технический результат - повышение устойчивости технологических систем за счет ввода в устройство блока управления АВР, позволяющего выполнять расчеты и выбор оптимального алгоритма работы для данного режима работы предприятия и энергосистемы. Устройство содержит: блок защиты от потери питания, исполнительный блок отключения ввода, первый таймер, пусковой орган АВР (состоит из: блока контроля остаточного напряжения на секции шин, потерявшей питание, блока контроля напряжения на соседней секции шин, первого логического элемента И, второго таймера), блок управления АВР, блок связи с АСУ ТП, второй логический элемент И, исполнительный блок включения секционного выключателя. Блок управления выполнен в виде процессора, на вход которого поступает информация от датчиков тока, напряжения системы электроснабжения и информация от системы АСУ ТП предприятия. 2 ил.

Система электропитания постоянного напряжения // 2565762

Изобретение относится к электротехнике, в частности к построению систем электропитания постоянного тока особо важных потребителей электроэнергии, требующих повышенного качества электроэнергии. Система электропитания постоянного напряжения содержит нерегулируемый генератор с переменной частотой вращения, вал которого подключен к валу авиадвигателя, и полупроводниковый преобразователь переменного тока в постоянный на тиристорах с первым контуром защиты, выполненным в виде первого датчика напряжения, связанного через первую выдержку времени с системой управления тиристорами преобразователя. Дополнительно в систему введен второй контур защиты, содержащий силовой проходной транзисторный ключ, включенный в цепь нагрузки тиристорного преобразователя, узел второй выдержки времени, второй и третий датчики напряжения, а также управляющее устройство второго контура защиты, связанное с первым и вторым устройствами управления проходным ключом. Первое устройство управления переводит ключ в режим отсечки и связано через управляющий орган защиты и вторую выдержку времени со вторым датчиком напряжения. Второе устройство управления переводит ключ в режим стабилизации напряжения и связано непосредственно с выходом третьего датчика напряжения и выходом управляющего органа защиты, причем уровень напряжения срабатывания третьего датчика напряжения больше, чем уровень напряжения срабатывания второго датчика напряжения. Технический результат - повышение надежности питания потребителей. 2 ил.

Аварийное освещение рельсового транспортного средства // 2574311

Изобретение касается аварийного освещения рельсового транспортного средства. Аварийное освещение рельсового транспортного средства включает в себя основное освещение из светоизлучающих диодов. При активном энергоснабжении (HL) основного света все осветительные средства основного освещения светят с силой (HLS) основного света. При отсутствующем энергоснабжении (HL) основного света все осветительные средства основного освещения светят с силой (NLS) аварийного света. Энергия для эксплуатации осветительных средств как в режиме основного света, так и в режиме аварийного света отбирается от энергоснабжения (NL) аварийного света. Достигается создание аварийного освещения рельсового транспортного средства, которое при применении светоизлучающих диодов в качестве осветительных средств сократит до минимума ослепляющее действие на пассажиров. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.