Устройство для электроснабжения потребителей переменным током

 

»655О19

Союз Советских

Соцкалкстических

Республик

ОПИСАНИЕ

И3ОБРЕТЕН ИЯ

К ЛВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.01.78 (21) 2574655, 24 — -07 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 30.03.79. Бюллетень ¹ 1

Дата опубликования описания 50 о И (51) М. Кл.-

Н 023 3 00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УД К 621.3 6..1 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. M. Рубашов, С. Н. Старостин, Д. В. Чиканков, А. М. Помыткин, А. В.. Иванов, А. К. Панин, (О. В. Земляницын и Н. A. Румянцев

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский и проектный институт механической обработки полезных ископаемых и Ленинградское проектно-экспериментальное отделение Всесоюзного государственного научно-исследовательского и проектного институтааВНИИпромэлектромонтаж» (7!) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ

Изобретение относится к электроснабжению потребителей переменным током и может быть использовано для построения схем электроснабжения потребителей, чувствительных к колебаниям напряжения в сети, например синхронных электродвигателей и др.

Известно устройство, в котором, с целью обеспечения работы коммутационной аппаратуры, каждый потребитель подключается к питающей сети через вентильные элементы, подключенные к концам сдвоенных реакторов.

Такое решение позволяет ограничить могцность подпитки, однако оно снижает надежность действия всего устройства в целом, так как требует установки вентильных элементов на каждое присоединение.

Кроме того, устройство не ограничивает тока к.з. от основного источника, который дает практически всегда наибольшую мощность короткого замыкания.

Известно также устройство, в котором мощность к.з. ограничивается за счет введения дополнительного реактора, средняя точка которого соединена со средней точкой основного, а обмотки реакторов включены встречно.

Недостатком подобных устройств является увеличенное количество реакторов в схеме.

При большом количестве распределительных подстанций, например, в схемах электроснабжения, где распределительные подстанции подкл1очаются и токопроводам возникает необходимость реактпрованпя каждого присоединения. Это резко услож10 няет схему, увеличивает реактивность сети, снижает ее надежность.

Известны устройства электроснабжения, представляющие собой магистральные системы распределения электроэнергии с применением токопроводов. Они содержат понизительные трансформаторы, вводные и секционные выключатели, токопроводы с подключенными к ним подстанциями. Эти устройства являются прототипом изобретения.

Недостатком этих устройств является их

2О ненадежность в случае, когда подстанции, подключенные к шинопроводу, питают двигательную нагрхзку.

При коротком замыкании на любом из присоединенных потребителей, например па

655019 зажимах двигателя, через его выключатель протекает сумма токов короткого замыкания от источника и ток подпитки параллельно работающих двигателей как на поврежденной подстанции, так и двигателей, подключенных на других подстанциях токопровода.

Учитывая то, что предельные коммутационные возможности современных выключателей 6,10 кВ составляют 200, 350 MBA соответственно в подобных схемах выключатель поврежденного фидера может работать с перегрузкой, что снижает надежность работы всего устройства. Например, при реально встречающихся в практике понизительных трансформаторах 40МВА и достаточно развитой двигательной нагрузке токи к. з. превышают предельно допустимые для выключателей напряжением 6 кВ.

Необходимо отметить, что в подобных устройствах весьма сложно подключать к токопроводу дополнительные подстанции и электродвигатели, так как при этом за счет токов подпитки возрастают суммарные токи повреждений.

Для ограничения тока к. з. в настоящее время в основном применяют реактирование сети, что, в свою очередь, вызывает увеличение колебаний напряжения в сети, увеличение потерь в ней, снижение в целом надежности системы электроснабжения.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что в устройстве между вводным выключателем и токопроводом включен тиристорный короткозамыкатель, выполненный в виде трехфазной мостовой схемы, в одно плечо которой включены диоды, а в другое — управляеМые тиристоры, в одну из диагоналей мостовой схемы включены фазы токопровода, а во вторую диагональ— ограничительное сопротивление.

Схема устройства приведена на чертеже, где она выполнена для случая четырех понизительных трансформаторов и четырех секций токопроводов (подключенных подстанций к шинопроводам также четыре).

Схема может быть построена в общем случае для любого числа понизительных трансформаторов, токопроводов и подстанций.

Устройство содержит понизительные трансформаторы 1 — 4, которые через вводные выключатели 5 — 8 питают распределительные токопроводы 9 — 12. Токопроводы имеют секционные выключатели 13, 14, которые в зависимости от режима работы устройства для электроснабжения переменным током могут быть включены или выключены. К распределительным шинопроводам под. ключены подстанции, имеющие по два вводных включателя 1.5, 16, 17, 18; 19, 20; 21,22 и секционные выключатели 23 — 26 соответственно. К секциям подстанций подключены фидеры электроприемников, например электродвигатели 27 — 43. Каждый из электро5

3S а0 а5

S0

SS приемников подключается к питающей сети через выключатель.

Между выключателями, питающими токопроводы, и токопроводами включены короткозамыкатели 44 — 47 с системами управления 48 — 51.

Короткозамыкатель, в частности, может быть выполнен в виде трехфазной мостовой схемы. На чертеже показана пуктиро схема короткозамыкателя 44. Она состоит из трехфазной мостовой схемы, в плечах которой установлены диоды 52, 53, 54 и тиристоры 55, 56, 57. В диагональ мостовой схемы включен токоограничивающий резистор 58.

Системы управления 48 — 51 связаны с датчиками тока, установленными на фидерах. Датчики тока не являются принципиальными элементами устройства, которое может работать и без них, но при этом варианте обеспечивается наибольшее быстродействие отключения аварийного режима в устройстве для электроснабжения потребителей.

В рабочем режиме устройства выключатели 5 — 8, 15 — 22, 23 — 26 включены, выключатели 13, !4 могут находиться в различном положении; при раздельной работе шинопроводов они отключены, при выводе в ремонт одного из понизительных трансформаторов 1 — 4 включены. Кроме того, в устройстве допустим режим параллельной работы понизительных трансформаторов 1, 3 и 2, 4. В этом случае выключатели 13, 14 включены. Выключатели 23 — 26 в нормальном режиме работы отключены.

Короткозамыкатели 44 — 47 отключены за счет блокировки импульсов управления тиристорных групп, т. е. в нормальном режиме вентили 52 — 57 находятся под напряжением, но не обтекаются током.

При коротком замыкании в системе электроснабжения устройство работает следующим образом.

Предположим, имеет место наиболее распространенное короткое замыкание со стороны нагрузки — точка К>.

Ток к. з., протекаюгций через выключатель фидера 29, складывается из двух составляющих для случая раздельной работы понизителъных трансформаторов — тока к. з. от трансформатора и тока подпитки от параллельно работающих двигателей как поврежденной подстанции, так и других подстанций, подключенных к токопроводу 9 (на чертеже ток подпитки показан пунктиром)

В случае, если ток короткого замыкания превышает коммутационную возможность выключателя фидера 29, срабатывает датчик поврежденного фидера и система управления 48 включает короткозамыкатель, производя ограничение первой ударной волны тока к. з. со стороны понизительного трансформатора 1.

6550

2О

25 зо

35 фор,чгг.го изобретения

4О

5

Величина токоограничивающего резистора 58 может быть различной, в том числе и равной нулю. В последнем случае ток к.з. со стороны трансформатора 1 полностью не поступает в точку К>. Выключатель фидера 29 отключает в наихудшем случае.мощность подпитки от двигателей. Тем самым резко улучшаются условия коммутации аварийного тока выключателем фидера 29 и повышается надежность функционирования системы.

В зависимости от места расположения в системе электроснабжения короткозамыкателя с одной стороны и подстанций с другой — ток подпитки от двигателей параллельно работающих подстанций также распределяется между контуром к.з. фидера 29 и искусственно образованным контуром короткоза мыкателя. Это дополнительно облегчает условия работы выключателя фидера 29.

После отключения выключателя фидера 29 поступает команда «отсутствие тока к. з. с датчика» и система управления 48 снимает импульсы с тиристоров 55, 56, 57.

Короткозамыкатель переводится тем самым в режим выключателя и, отключив контур к. з. трансформатора 1, восстанавливает напряжение в системе электроснабжения.

Таким образом короткозамыкатель 44 осуществляет дополнительное закорачивание только на период короткого замыкания фидера 29. В течение этого времени защита выключателя 5 не должна действовать, чем обеспечивается селективность работы выключателя 5 и выключателя фидера 29. Выключатель 5 функционйрует только при к. з. на шинопроводе, например, в точке К>. Аналогичным образом работает устройство ггри к. з. на любом из присоединений.

Величина токоограничивающего резистора 58 может быть выбрана оптимальным образом в зависимости от уровня тока к.з. в системе и тока коммутационных аппаратов, использующихся на фидерах, питающих электродвигатели. С его помощью можно распределить мощность к. з. между источником и током подпитки. Однако во всех случаях величина токоограничивающего сопротивления выбирается по условию обеспечения режима, при котором фидерные выключатели отключают мощность, не превосходящую паспортную номинальную коммутируемую мощность аппаратов.

19

Предложенное устройство может обеспечивать параллельную работу понизительных трансформаторов. Выключатели 13, 14 включены. Устройство работает в этом случае аналогично: короткозамыкатели 44 — 47 отсекают мощность к. з. от всех источников.

Устройство может работать без установки датчиков тока к. з. на фидерах и связей с системами управления короткозамыкателей. В этом случае включение системы управления, например 48, осуществляется при достижении током, протекающим через токопровод 9 определенной величины. Короткозамыкатель осуществляет закорачивание сети и ее отключения за время, достаточное для отключения фидерного выключателя, например 29. При этом, учитывая разброс времени, выключение выключателей, приходится выбирать время работы короткозамыкателя 44 с определенным запасом, и в целом быстродействие системы несколько уменьшается по сравнению с вариантом контроля тока и к. з. с помощью датчиков.

Устройство может допускать пофазную коммутацию — загораживание линейного напряжения поврежденных фаз, например, включая вентили 57 и 52; 56 и 54 и т. д.

Устройство для электроснабжения не только повышает надежность электроснабжения за счет улучшения условий коммутации аварийных токов, но и улучшает качественные характеристики сети за счет устранения реакторов — уменьшение потерь, колебаний напряжения и т. д.

Устройство для электроснабжения потребителей переменным током, содержащее понизительные трансформаторы, к обмотке низкого напряжения каждого нз KQTopblx подсоединены вводные выключатели, токопроводы, секциоггированные выключателями, и подстанции, подключенные к токопроводам, 02личаюгггееея тем, что, с целью повышения н,гдежности работы, между вводным выключателем и токопроводом включен тиристорный короткозамыкатель с блоком управления, связанный с датчиком режимных параметров, причеM короткозамыкатель выполнен в виде мостовой схемы, в одно плечо которой включены диоды, а в другое— управляемые тиристоры, одна диагональ мостовой схемы подсоединена к фазам токопровода, а во вторую диагональ включено токоограничительное сопротивление.

Редактор В. Левятов

Заказ 2142/) 1

Составитель Л. Дементьева

Техред О. Луговая Корректор В. Синицкая

Тираж 856 Подписное

Ц Н И И П И Государственного ком итета С С С P по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал П П П к Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4