СИСТЕМА КОМПЛЕКСНОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ Российский патент 2005 года по МПК H02J9/04 H02B5/00 

Изобретение относится к области электроэнергетики и электротехники, а именно к устройствам для подвода и распределения электрической энергии линейным потребителям, и может быть использовано для электроснабжения управления и защиты линейных потребителей.

Известна система гарантированного питания, которая состоит из запитанного от линии электропередач блок-бокса электроснабжения, включающего понижающий трансформатор, распределительную шину с коммутационными автоматами и системой телемеханики, основной и резервный каналы электроснабжения, устройство их автоматического включения (см. кн.: КАЦ А.Л. и ЯСВЕН П.И. «Крупноблочные комплектные устройства для управления электроприводами», - М.: Энергия, 1971, с.102-107).

Недостатками известной системы являются низкие экологическая защищенность, функциональные и эксплуатационные возможности, надежность, долговечность и техника безопасности обслуживания.

Указанные недостатки обусловлены отсутствием составляющих элементов, способных обеспечить закрытие секущих задвижек трубопровода при отсутствии напряжения от ЛЭП или ухудшения его параметров.

Известна также принятая за прототип система гарантированного питания секущих задвижек нефтепроводов (см. патент РФ на изобретение №22111515, МПК7 Н 02 J 9/04, опубл. 27.08.2003), состоящая из запитанного от линии электропередач блок-бокса электроснабжения, включающего понижающий трансформатор, распределительную шину с коммутационными автоматами и системой телемеханики, устройства автоматического включения резерва, основной и резервный каналы электроснабжения, устройство их автоматического включения, в которой содержится источник гарантированного питания, питающего панель гарантированного питания, к которой подключены требующие бесперебойного электроснабжения электроприводы секущих задвижек основного и резервного магистральных нефтепроводов, устройства телемеханики и устройства электроподогрева устройства телемеханики и панели гарантированного питания в течение предельного срока для восстановления напряжения на указанной линии электропередач, причем на панель гарантированного питания подается напряжение от основного канала электроснабжения блок-бокса электроснабжения и основного резервного канала аккумуляторной батареи с рабочей емкостью, достаточной для работы гарантированной нагрузки в течение одного цикла закрытия указанных задвижек в случае аварии указанных магистральных нефтепроводов, причем аккумуляторная батарея подключена по первому дополнительному резервному каналу к распределительной шине блок-бокса электроснабжения через коммутационный аппарат и выпрямитель для зарядки аккумуляторной батареи и связана с инвертором, преобразующим напряжение аккумуляторной батареи в переменное трехфазное напряжение, избиратель канала бесперебойного питания, который при получении информации об отсутствии или появлении ненормативного напряжения на панели гарантированного питания подает сигнал на устройство автоматического включения резерва, переводящее питание с основного канала электроснабжения панели гарантированного питания на первый резервный канал электроснабжения, а при появлении сигнала неисправности аккумуляторной батареи или выпрямителя дает импульс на срабатывание устройства автоматического включения второго резервного канала, обеспечивающего электроснабжение панели гарантированного питания, минуя выпрямитель и аккумуляторную батарею, кроме того, заявляемая система гарантированного питания дополнительно снабжена устройством защиты электродвигателей секущих задвижек, установленным в блок-боксе электроснабжения и комбинированным счетчиком количества запусков каждого канала панели гарантированного питания, блок-бокс гарантированного питания установлен рядом с блок-боксом основного электроснабжения и оснащен клапаном сброса избыточного давления, срабатывающим при коротком замыкании, а также снабжен аварийной сигнализацией в виде желтой лампы мигающего света, установленной на его крыше и загорающейся при попадании напряжений от линии электропередач или неисправности источника гарантированного питания, а также при срабатывании любой аварийно-предупредительной сигнализации, при этом панель гарантированного питания с устройством электроподогрева установлены в блок-боксе электроснабжения.

Недостатком известной системы являются низкие функциональные возможности, низкие эксплуатационные качества, надежность и техника безопасности, а также низкая защита окружающей среды.

Техническим результатом, обеспечиваемым настоящим изобретением, является увеличение функциональных возможностей, повышение эксплуатационных качеств, надежности и техники безопасности, защиты окружающей среды.

Поставленный технический результат достигается тем, что в известной системе комплексного электроснабжения линейных потребителей, состоящей из запитанного от линии электропередач блок-бокса электроснабжения, включающего понижающий трансформатор, распределительную шину с системой телемеханики, основной и резервный каналы электроснабжения, источник их автоматического включения, источник гарантированного питания, питающего панель гарантированного питания, к которой подключены требующие бесперебойного электроснабжения электроприводы линейных потребителей, устройства телемеханики и устройства электроподогрева устройства телемеханики и панели гарантированного питания, согласно изобретению система дополнительно содержит расположенный под блок боксом кабельный модуль, а источник гарантированного питания состоит из необслуживаемой аккумуляторной батареи и инвертора, источник автоматического включения состоит, по меньшей мере, из двух секционирующих пунктов с устройствами автоматического управления и включения, а блок-бокс электроснабжения разделен на два или более отсека, а именно вспомогательного и с обслуживаемым оборудованием, причем в последнем размещены упомянутые выше, оснащенные устройствами автоматического включения и управления секционирующие пункты, понижающий трансформатор, распределительная шина, оснащенная коммутационными аппаратами и системой телемеханики, источник гарантированного питания, питающий панель гарантированного питания, к которой подключены требующие бесперебойного электроснабжения электроприводы линейных потребителей, при этом блок-бокс электроснабжения запитан от линии электропередачи посредством одного или более воздушных вводов, оснащенных проходными изоляторами, устройства электроподогрева отсека с обслуживаемым оборудованием снабжены размещенными в полу греющими электрокабелями на безопасном напряжении и оснащены оборудованием управления режимом обогрева и датчиками максимальной и минимальной температуры обогрева, в качестве трансформатора используется понижающий сухой трансформатор, кабельный модуль оснащен кабельными стойками и полками для вывода силовых и контрольных кабелей из низа блок-бокса в кабельные сети линейного потребителя, воздушные вводы выполнены телескопическими и регулируемыми по двум направлениям: вертикали и горизонтали, блок-бокс выполнен в антивандальном исполнении с сигнализацией по каналу устройства телемеханики о несанкционированном доступе, в отсеке с обслуживаемым оборудованием размещена станция катодной защиты, состоящая из блока выпрямителя и блока управления, связанная с блоком резисторов.

Между отличительными признаками и достигнутым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.

Дополнительная установка источника гарантированного питания увеличивает функциональные возможности и повышает эксплуатационные качества и надежность, так как позволяет обеспечить работу секущих задвижек трубопровода в момент отсутствия напряжения на распределительной шине блок-бокса электроснабжения (например, при аварии на ЛЭП) за счет необслуживаемой аккумуляторной батареи, подающей напряжение на инвертор, преобразующий напряжение от необслуживаемой аккумуляторной батареи до нормативного напряжения (согласно ГОСТ 13109-97) и подающего его на панель гарантированного питания, откуда напряжение подается на секущие задвижки трубопроводов. Ориентировочно расчетная мощность особо важных потребителей секущих задвижек и устройства местного электроподогрева в 3-4 раза меньше расчетной мощности блок-бокса электроснабжения, включающего много дополнительных коммуникаций, блокировочных устройств и т.д., а необслуживаемая аккумуляторная батарея, имея рабочую емкость, достаточную для работы гарантированной нагрузки в случае аварии трубопровода, и устройства местного электроподогрева в течение суток - предельный срок для восстановления напряжения на вдольтрассовой линии электропередачи, согласно Правил устройства электроустановок обеспечит работоспособность всей системы, не разморозив ее зимой, за время ликвидации аварии, т.е. обеспечит надежность и долговечность, а также гарантированный выход из трудного положения при двух одновременных серьезных авариях порыва нефтепровода (трубопровода или продуктопровода) на подводном переходе и аварии на линии электропередачи. Наличие в источнике гарантированного питания избирателя каналов бесперебойного питания, связанных своими выходами с выпрямителем, инвертором, необслуживаемой аккумуляторной батареей, панелью гарантированного питания, распределительной шиной блок-бокса электроснабжения и устройствами автоматического включения резерва, позволяет постоянно контролировать и подавать на систему телемеханики данные о наличии напряжения и его качестве на распределительной шине блок-бокса электроснабжения и панели гарантированного питания, а также данные об исправности необслуживаемой аккумуляторной батареи и выпрямителя и, при обнаружении отклонений в любом из них, выбирается определенный резервный канал электроснабжения панели гарантированного питания путем подачи сигнала на устройства автоматического включения резерва, что повышает надежность работы системы в целом, повышает функциональные возможности и эксплуатационные качества системы с выдачей информации в систему телемеханики и с запретом автоматического включения, что, в свою очередь, повышает технику безопасности и надежность системы.

Использование сухого силового трансформатора уменьшает пожаробезопасность блок-бокса в связи с отсутствием горючего масла (при наличии масляных трансформаторов), кроме того, сокращаются материальные средства на обслуживание и уход за электроизоляцией. Подключение вдольтрассовой высоковольтной линии электропередачи с двух концов к двум источникам питания позволяет при обесточении одной части высоковольтной линии подключить линейный потребитель через второй выключатель к другой части высоковольтной линии, находящейся под напряжением, что обеспечивает высокую надежность электроснабжения линейных потребителей и снижает себестоимость системы в целом за счет уменьшения количества энергосооружений и электрических коммуникаций. Наличие в системе комплектного электроснабжения линейных потребителей в виде двух воздушных вводов, выполненных телескопическими, с помощью которых, через крышу, блок-бокс подключается к вдольтрассовой линии электропередачи посредством двух отпаек, обеспечивает регулируемый в вертикальном и горизонтальном положениях воздушный ввод именно такой возможностью, как иметь различные пути захода воздушных отпаек от вдольтрассовой линии, с учетом наличия сезонных осадков и ограниченной территории внутри отведенного коридора отведенных коммуникаций.

По имеющимся у заявителя сведениям совокупность существенных признаков заявляемого изобретения не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

По мнению заявителя, сущность заявляемого изобретения не следует главным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на достигаемый технический результат - новое свойство объекта - совокупности признаков, которые отличают от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, может быть многократно использована в производстве подобных систем комплексного электроснабжения линейных потребителей с получением технического результата, заключающегося в полном улучшении эксплуатационных качеств и повышении надежности и надежной защиты окружающей среды.

Сущность заявляемого изобретения поясняется примером конкретного выполнения, где: на фиг.1 изображена электрическая схема системы комплексного электроснабжения линейных потребителей; на фиг.2 изображен схематически блок-бокс системы комплектного электроснабжения линейных потребителей; на фиг.3 - то же, вид сверху в плане; на фиг.4 - то же, вид сбоку; на фиг.5 - то же, вид сверху на воздушные вводы.

Система комплектного электроснабжения линейных потребителей, например для магистральных нефтепроводов, состоит из запитанного от линии электропередач блок-бокса 1 электроснабжения линейных потребителей, состоящего из четырех отсеков: вспомогательного отсека 2 и отсеков с обслуживаемым оборудованием, как то высоковольтного 3, трансформаторного отсека 4 и низковольтного отсека 5. Все отсеки разделены внутренними перегородками 6, и каждый отсек имеет входную наружную дверь в антивандальном исполнении 7. Отсек трансформаторный 4 включает понижающий сухой трансформатор 8 от вдольтрассовой линии электропередачи 9. Низковольтный отсек 5 содержит распределительную шину 10 с коммутационными аппаратами 11 и 12 и системой телемеханики. Система комплектного электроснабжения линейных потребителей включает основной 13 и резервный 14 каналы электроснабжения, устройства их автоматического включения 15 и 16, а также состоящий из необслуживаемой аккумуляторной батареи 17 и инвертора 18 источник гарантированного питания 19, питающий низковольтную панель гарантированного питания 20 типа ЩСУ-04, кВ. К панели гарантированного питания 20 подключены требующие бесперебойного электроснабжения линейные потребители: устройство телемеханики 21, расположенное в низковольтном отсеке 5, и устройство местного электроподогрева устройства телемеханики и панели гарантированного питания. В низковольтном отсеке 5 расположена также станция катодной защиты нефтепроводов 22, состоящая из блока выпрямителя 23 и блока управления 24, связанная с блоком резисторов (не показан). В высоковольтном отсеке 3 расположены два секционирующих пункта 25 и 26 типа КРУН-СВЛ-6-10 кВ с высоковольтными выключателями, посредством которых блок-бокс 1 системы комплектного электроснабжения включается в рассечку 27 во вдольтрассовую высоковольтную линию электропередачи 9, чтобы обеспечить первую или вторую категорию надежности электроснабжения линейного потребителя (магистрального нефтепровода). Каждый из секционирующих пунктов 25 и 26 оснащен устройствами автоматического управления и включения в виде шкафов управления 28 и 29. Вдольтрассовая высоковольтная линия электропередачи (6-10 кВ) подключается с двух концов 30, 31 к двум источникам питания 32 и 33, благодаря чему при обесточении одной части высоковольтной линии линейный потребитель подключается через второй выключатель к другой части высоковольтной линии, находящейся под напряжением. Блок-бокс 1 системы комплектного электроснабжения линейных потребителей подключается к вдольтрассовой линии электропередачи посредством двух отпаек 34 и 35 с помощью двух воздушных вводов 36 и 37, оснащенных проходными изоляторами 38, через крышу 39 блок-бокса 1. Оба воздушных ввода выполнены телескопическими и регулируемыми в двух измерениях. Ориентировочно расчетная мощность особо важных потребителей магистрального нефтепровода и устройства местного электроподогрева, включающего много дополнительных коммуникаций, блокировочных устройств и т.д., в 3-4 раза меньше расчетной мощности блок-бокс электроснабжения. Система комплектного электроснабжения линейных потребителей содержит также расположенный под блок-боксом 1 кабельный модуль 40, который оснащен кабельными стойками и полками (не показаны) для вывода силовых и контрольных кабелей из низа блок-бокса в кабельные сети линейного потребителя. Устройства электроподогрева 41 отсеков с обслуживаемым оборудованием 3, 4, 5 снабжены размещенными в полу 42 греющими электрокабелями 43 на безопасном напряжении, оснащенные оборудованием управления режимом обогрева и датчиками максимальной и минимальной температуры обогрева (не показаны). Блок-бокс 1 источника гарантированного питания выполнен в антивандальном исполнении с сигнализацией по каналу устройства телемеханики о несанкционированном доступе.

Система комплексного электроснабжения линейных потребителей, на примере магистральных нефтепроводов, работает следующим образом.

При нормальном режиме работы, когда вдольтрассовая линия электропередачи 9 находится под нормативным напряжением, панель источника гарантированного питания 19 также находится под напряжением, запитанным от вдольтрассовой линии электропередачи 9 посредством телескопических воздушных вводов 36 и 37, оснащенных проходными изоляторами 38. Ориентировочно расчетная мощность линейных потребителей и устройства местного электроподогрева в несколько раз меньше расчетной мощности блок-бокса электроснабжения, обеспечивающего электроснабжение одного линейного потребителя, включающего много дополнительных коммуникаций, блокировочных устройств и т.д. При аварии, например на магистральном нефтепроводе, в момент отсутствия напряжения на распределительной шине 10 блок-бокса 1 электроснабжения линейных потребителей с необслуживаемой аккумуляторной батареи 17 напряжение подается на инвертор 18, где оно преобразуется до нормативного напряжения (согласно ГОСТ 13109-97) и подается на панель источника гарантированного питания 19, а затем на электродвигатель линейного потребителя (не показан). Таким образом, резервный канал электроснабжения позволяет получать напряжение панели источника 19 гарантированного питания как в случае выхода из строя линии электропередачи, так и в случае появления ненормированного напряжения на распределительной шине блок-бокса 1 электроснабжения линейных потребителей.

Предложенная система обладает высокими функциональными возможностями, эксплуатационными качествами, надежностью, повышает технику безопасности.

Использование: в электроэнергетике для подвода и распределения электрической энергии линейным потребителям. Технический результат заключается в увеличении функциональных возможностей, повышении надежности, эксплуатационных качеств и техники безопасности. Система состоит из запитанного от линии электропередач блок-бокса электроснабжения линейных потребителей, состоящего из четырех отсеков, в которых расположены линии электропередачи, и распределительная шина с коммутационными аппаратами и системой телемеханики. Система комплектного электроснабжения линейных потребителей включает основной и резервный каналы электроснабжения, устройства их автоматического включения, а также состоящий из необслуживаемой аккумуляторной батареи и инвертора источник гарантированного питания, питающий низковольтную панель гарантированного питания. К панели гарантированного питания подключены требующие бесперебойного электроснабжения линейные потребители. Блок-бокс подключается к вдольтрассовой линии электропередачи посредством двух отпаек и с помощью двух воздушных вводов, оснащенных проходными изоляторами. Под блок-боксом расположен кабельный модуль для вывода силовых и контрольных кабелей в кабельные сети линейного потребителя. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система комплексного электроснабжения линейных потребителей, состоящая из запитанного от линии электропередач блок-бокса электроснабжения, включающего понижающий трансформатор, распределительную шину с системой телемеханики, основной и резервный каналы электроснабжения, источник их автоматического включения, источник гарантированного питания, питающего панель гарантированного питания, к которой подключены требующие бесперебойного электроснабжения электроприводы линейных потребителей, устройства телемеханики и устройства электроподогрева устройства телемеханики и панели гарантированного питания, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит расположенный под блок боксом кабельный модуль, а источник гарантированного питания состоит из необслуживаемой аккумуляторной батареи и инвертора, источник автоматического включения состоит, по меньшей мере, из двух секционирующих пунктов с устройствами автоматического управления и включения, а блок-бокс электроснабжения разделен на два или более отсека, а именно: вспомогательного отсека и отсека с обслуживаемым оборудованием, в котором размещены упомянутые выше, оснащенные устройствами автоматического включения и управления секционирующие пункты, понижающий трансформатор, распределительная шина, оснащенная коммутационными аппаратами и системой телемеханики, источник гарантированного питания, питающий панель гарантированного питания, к которой подключены требующие бесперебойного электроснабжения электроприводы линейных потребителей, при этом блок-бокс электроснабжения запитан от линии электропередачи посредством одного или более воздушных вводов, оснащенных проходными изоляторами.2. Система комплексного электроснабжения линейных потребителей по п.1, отличающаяся тем, что устройства электроподогрева отсека с обслуживаемым оборудованием снабжены размещенными в полу греющими электрокабелями на безопасном напряжении и оснащены оборудованием управления режимом обогрева и датчиками максимальной и минимальной температуры обогрева.3. Система комплексного электроснабжения линейных потребителей по п.1, отличающаяся тем, что используется понижающий сухой трансформатор.4. Система комплексного электроснабжения линейных потребителей по п.1, отличающаяся тем, что кабельный модуль оснащен кабельными стойками и полками для вывода силовых и контрольных кабелей из низа блок-бокса в кабельные сети линейного потребителя.5. Система комплексного электроснабжения линейных потребителей по п.1, отличающаяся тем, что воздушные вводы выполнены регулируемыми по вертикали и горизонтали.6. Система комплексного электроснабжения линейных потребителей по любому из п.1 или 6, отличающаяся тем, что воздушные вводы выполнены телескопическими.7. Система комплексного электроснабжения линейных потребителей по п.1, отличающаяся тем, что блок-бокс выполнен в антивандальном исполнении с сигнализацией по каналу устройства телемеханики о несанкционированном доступе.8. Система комплексного электроснабжения линейных потребителей по п.1, отличающаяся тем, что в отсеке с обслуживаемым оборудованием размещена станция катодной защиты, состоящая из блока выпрямителя и блока управления, связанная с блоком резисторов.