УСТРОЙСТВО ПОДЗАРЯДКИ КОНДЕНСАТОРНОЙ БАТАРЕИ НА ОТВЕТВИТЕЛЬНОЙ ПОДСТАНЦИИ Российский патент 2008 года по МПК H02J7/35 

Устройство относится к электротехнике, а именно к схемам питания электросетей и распределения электрической энергии, а также к схемам накопления электрической энергии. Известно, что при ремонтных или аварийных режимах на одиночных ответвительных подстанциях часто теряется оперативное питание, в частности заряд на предварительно заряженных конденсаторах, предназначенных для воздействия на приводы короткозамыкателей и отделителей. При неотключенных силовых трансформаторах подстанции они сгорают, что приводит к большим потерям. Технический результат изобретения заключается в том, что предлагаемое устройство, состоящее из солнечной батареи, полупроводниковых и электромагнитных элементов и содержащее преобразователь постоянного напряжения солнечной батареи в переменное, а затем в постоянное на блоке предварительно заряженных конденсаторов и достаточное для управления короткозамыкателем и отделителем, подключен к солнечной батарее через релаксационный RC-генератор, подающий напряжение на вход преобразователя только при уровне напряжения, обеспечивающем самовозбуждение и высокий КПД преобразователя. Для устранения перенапряжения на конденсаторе они шунтируются стабилитронами.

Известен аналог предлагаемого изобретения [1], в котором для улучшения согласования мощности солнечных батарей с нагрузкой применен накопитель энергии, включенный в буферном режиме, а в качестве накопителя энергии использован никель-кадмиевый аккумулятор. Недостатком такого решения является нарушение принципа отказа от аккумуляторных батарей на упрощенных подстанциях, что привело бы к повышению их стоимости, особенно за счет необходимости иметь специальные помещения и дополнительный персонал. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство отбора электрической энергии от солнечной батареи согласно патенту РФ [2].

В основу изобретения поставлена задача расширения диапазона восприятия потока солнечного излучения и оптимизация в этом отношении условий работы устройства, повышение КПД. Из описания изобретения следует, что оно может быть отключено персоналом или потерять работоспособность за счет исключительной сложности и громоздкости, что недопустимо для заявляемого, которое должно максимально использовать наличие солнечной радиации во времени, повышая надежность автоматики подстанции, путем уменьшения периода обесточенного состояния конденсаторов питания приводов, что достигается упрощением конструкции.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства. Оно содержит солнечную батарею 1, накопительный конденсатор 2, диодный тиристор 3. Вход 4, 5 преобразователя постоянного напряжения солнечной батареи в переменное. 6 и 7 - транзисторы двухтактного преобразователя. 8, 9 и 10 - элементы смещения и блокировки. 11 и 12 - полуобмотки обратной положительной связи. 13 - трансформатор с сердечником из стали с прямоугольной характеристикой намагничивания. 14 - вторичная обмотка повышенного напряжения. 15 - выпрямительный мост. 16 - блок конденсаторов для питания цепей управления отделителя и короткозамыкателя на упрощенной подстанции. 17 - стабилитроны для ограничения напряжения. 18 - диод. 19 и 20 - коллекторные обмотки.

При потере питания на подстанции блок конденсаторов 16 теряет подпитку от трансформаторов собственных нужд подстанции и разряжается. Однако в светлое время суток солнечная батарея 1 через диод 18, предотвращающий разряд, заряжает накопительный конденсатор 2, который вместе с диодным тиристором 3 образует релаксационный генератор. Только при определенном напряжении диодный тиристор, переключаясь, подает энергию от конденсатора 2 на вход 4 и 5 транзисторного преобразователя на транзисторах 6 и 7 постоянного напряжения солнечной батареи в переменное на обмотке 14. Это напряжение известно при расчете преобразователя и обеспечивает экономичный допустимый и достаточный для самовозбуждения режим. Обмотки 11 и 12 реализуют положительную обратную связь в базы транзисторов, а 19 и 20 - подачу поочередно энергии в трансформатор. Прямоугольные знакопеременные импульсы с обмотки 14 выпрямляются мостом 15 и подзаряжают конденсатор 16. Стабилитроны 17 - предотвращают перенапряжения при больших освещенностях. В темное время суток подзарядки нет, но за счет светлого времени надежность наличия напряжения на конденсаторе 16 значительно увеличивается.

Реализация устройства подзарядки конденсаторной батареи не представляет трудностей. Для трансформатора может быть использован сердечник из материалов 50 НП, 79 НМ, 34 НКМП и др. В качестве транзисторов - кремниевые транзисторы средней мощности КТ 817 и др. Выпрямительный мост 15 на 400-1000 В обратного напряжения. Конденсатор 16 - стандартное оборудование подстанции. Стабилитроны типа КС не требуют радиаторов. Площадь солнечной батареи обычно не превосходит 100 см². Технико-экономический эффект образуется за счет исключения из расчета потерь в светлое времени суток, когда обычно и проводится ремонт.

Литература

1. Патент на авторское свидетельство RU 2101831 C1, 10.01 1998.

2. Патент на авторское свидетельство RU 2195754 C2, 12.27. 2002.

Изобретение позволяет получить технический результат - повысить надежность упрощенных ответвительных подстанций при аварийных и ремонтных отключениях, когда блок конденсаторов, управляющий приводами отделителя и короткозамыкателя, оказывается разряженным. Для этого в светлое время суток используется миниатюрная солнечная батарея, включенная через релаксационный генератор на вход транзисторного преобразователя напряжения так, что подключение солнечной батареи с накопительным конденсатором осуществляется, когда обеспечивается режим самовозбуждения и повышенный КПД. Перезарядка конденсаторов устраняется стабилитронами. 1 ил.

Устройство подзарядки конденсаторной батареи на ответвительной подстанции при потере ее связи с энергосистемой, состоящее из солнечной батареи и полупроводниковых и электромагнитных элементов, отличающееся тем, что преобразователь постоянного напряжения солнечной батареи в переменное, а затем в постоянное на блоке предварительно заряженных конденсаторов и достаточное для управления короткозамыкателем и отделителем, подключен к солнечной батарее через релаксационный RC-генератор, подающий напряжение на вход преобразователя при уровне, обеспечивающим самовозбуждение и высокий КПД преобразователя, причем параллельно конденсаторной батарее включены стабилитроны, устраняющие их перезарядку.