СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК H02J3/00 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электроснабжению, и может быть использовано в распределительных сетях 6(10)-0,4 кВ, содержащих питающую трехфазную линию 6(10) кВ, понижающий трансформатор 6(10) кВ-0,4 кВ и трехфазную линию 0,4 кВ с нулевым проводом, к которой подключены однофазные нагрузки.

Известен способ снижения потерь электроэнергии в распределительных сетях 6(10)-0,4 кВ из (пат. №2349012, публ. 10.03.2009 г.), заключающийся в том, что сигналы переменного тока с датчиков тока, установленных на однофазных нагрузках и шинах 0,4 кВ понижающего трансформатора, поступают на аналоговые входы микроконтроллера, осуществляющего управление выключателями, которые позволяют подключать любую из однофазных нагрузок к любой фазе трехфазной линии 0,4 кВ. Включение однофазных нагрузок линии электропередач осуществляется исходя из условия минимизации коэффициента несимметрии тока в линии электропередач 0,4 кВ, при этом, если значение тока в фазах линии электропередач 0,4 кВ отличается от среднего значения тока, то часть нагрузок с фаз, имеющих ток больше среднего, отключается от них и включается на фазы, имеющие ток меньше среднего, а конкретные нагрузки, подлежащие переключению, определяются с помощью микроконтроллера из условия близости суммарных токов в фазах линий 0,4 кВ их среднему значению.

Недостатком данного способа является низкая надежность из-за:

- наличия выключателей, неспособных обеспечить быстрое включение и отключение нагрузок фаз;

- больших значений токов при включении и отключении нагрузок по причине невозможности точного определения момента включения и отключения нагрузок от линии 0,4 кВ;

- невозможности контроля состояния выключателей в распределительных энергосистемах 0,4 кВ, приводящей к одновременному включению выключателей разных фаз на однофазную нагрузку - возникновению междуфазного короткого замыкания.

Задачей заявляемого способа является повышение надежности системы электроснабжения нагрузок в распределительных сетях 6(10)-0,4 кВ.

Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в:

- снижении токов переходных процессов при включении и отключении нагрузки за счет использования полупроводниковых модулей на IGBT-транзисторах и их отключения в момент равенства нулю тока в отходящих кабелях нагрузок и включения в момент равенства нулю тока на шинах трансформатора понижающей трансформаторной подстанции;

- устранении междуфазного короткого замыкания, введением сигнала блокировки замыкания полупроводниковых ключей других фаз при включенном ключе какой-либо фазы.

Указанный технический результат достигается способом повышения надежности системы электроснабжения 6(10)-0,4 кВ, содержащей понижающий трансформатор 6(10)/0,4 кВ, трехфазные воздушные линии с нулевым проводом 0,4 кВ, передающие электрическую энергию от понижающего трансформатора к нескольким однофазным нагрузкам, микроконтроллер, управляющий подключением однофазных нагрузок к различным фазам и их отключением от фаз трехфазных воздушных линий 0,4 кВ, сигналы на который поступают с датчиков тока, установленных на шинах низкого напряжения понижающей трансформаторной подстанции и на проводах, соединяющих однофазные нагрузки с трехфазной воздушной линией электропередач 0,4 кВ, заключающийся в снижении токов переходных процессов включения и отключения нагрузки и устранении междуфазного короткого замыкания, при этом, в качестве элемента, подключающего однофазную нагрузку к фазам трехфазной воздушной линии и отключающего однофазную нагрузку от фаз, используются полупроводниковые модули на IGBT-транзисторах, управление коммутационным состоянием которых осуществляется микроконтроллером, причем момент времени для подачи импульса, управляющего состоянием транзисторов с микроконтроллера на полупроводниковый модуль на IGBT-транзисторах, определяется из условия равенства нулю тока на шинах понижающего трансформатора и в отходящих кабелях нагрузок.

Заявленный способ реализуется следующим образом: на чертеже приведена схема включения понижающего трансформатора, между питающей линией 6-10 кВ и удаленными однофазными нагрузками. На чертеже: понижающий трансформатор 1, питающая трехфазная линия 2, удаленные однофазные нагрузки 3, подключенные к трехфазной линии 0,4 кВ с нулевым проводом 4, датчики тока 5 в цепях, соединяющих нагрузки с трехфазной линией 0,4 кВ, приемопередающие устройства 6, посылающие сигнал на приемопередающее устройство 7 микроконтроллера 8, полупроводниковые модули, содержащие IGBT-транзисторы 9, подсоединяющие нагрузку к фазам линии 0,4 кВ, датчики тока 10, установленные на шинах 0,4 кВ трансформатора и подающие сигнал на аналоговые входы микроконтроллера, выключатели 11 с приводами, подсоединяющие все нагрузки к шинам трансформатора.

Необходимость переключения нагрузок с одной фазы на другую определяется данными с датчиков тока 5 и 10. Быстродействие переключения может быть обеспечено полупроводниковыми транзисторными модулями 9. Отключение нагрузки с более нагруженной фазы должно осуществляться в момент равенства нулю тока в кабеле, отходящем на нагрузку. Подключение нагрузки на менее нагруженную фазу должно осуществляться в момент равенства нулю тока в кабеле, отходящем на нагрузку. При фиксировании значения нулевого тока и необходимости переключения нагрузки, микроконтроллер посылает управляющий импульс соответствующему транзисторному модулю.

Происходит это следующим образом: микроконтроллер 8 с помощью приемопередающего устройства 7 посылает управляющий сигнал приемопередающим устройствам 6, управляющим ключами 9, которые сначала отключают нагрузку от более загруженной фазы и затем, через время задержки сигнала, равное периоду изменения тока, подключают ее к менее загруженной фазе. Положение всех ключей и выключателей схемы постоянно отслеживается микроконтроллером. В ситуации неисправности одного из полупроводниковых модулей 9, микроконтроллер подает сигнал блокировки замыкания ключей других фаз при неотключении ключа какой-либо фазы.

Таким образом, достигается:

- снижение токов переходных процессов при включении и отключении нагрузок за счет использования модулей, содержащих IGBT-транзисторы, и осуществления включения и отключения нагрузок фаз в момент равенства нулю тока на шинах понижающего трансформатора и отходящих кабелях нагрузок соответственно;

- устранение междуфазного короткого замыкания за счет блокировки замыкания полупроводниковых ключей других фаз при включенном ключе какой-либо фазы.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности функционирования системы электроснабжения. Способ используется в системе электроснабжения 6(10)-0,4 кВ, содержащей понижающий трансформатор 6(10)/0,4 кВ, трехфазные воздушные линии с нулевым проводом 0,4 кВ, микроконтроллер, датчики тока, установленные на шинах низкого напряжения и на проводах, соединяющих нагрузки с воздушной линией электропередач. Управление подключением и отключением однофазных нагрузок осуществляется микроконтроллером. В качестве коммутирующих элементов используются модули IGBT-транзисторов. Момент времени для подачи импульса управления с микроконтроллера определяется из условия равенства нулю тока на отходящих кабелях нагрузок при размыкании транзисторов и на шинах понижающего трансформатора при замыкании транзисторов. 1 ил.

Способ повышения надежности системы электроснабжения 6(10)-0,4 кВ, заключающийся в снижении токов переходных процессов включения и отключения нагрузки и устранении междуфазного короткого замыкания в системе электроснабжения 6(10)-0,4 кВ, содержащей понижающий трансформатор 6(10)/0,4 кВ, трехфазные воздушные линии с нулевым проводом 0,4 кВ, передающие электрическую энергию от понижающего трансформатора к нескольким однофазным нагрузкам, микроконтроллер, управляющий подключением однофазных нагрузок к различным фазам и их отключением от фаз трехфазных воздушных линий 0,4 кВ, сигналы на который поступают с датчиков тока, установленных на шинах низкого напряжения понижающей трансформаторной подстанции и на проводах, соединяющих однофазные нагрузки с трехфазной воздушной линией электропередач 0,4 кВ, отличающийся тем, что в качестве элемента, подключающего однофазную нагрузку к фазам трехфазной воздушной линии и отключающего однофазную нагрузку от фаз, используются полупроводниковые модули на IGBT-транзисторах, управление коммутационным состоянием которых осуществляется микроконтроллером, причем момент времени для подачи импульса, управляющего размыканием транзисторов с микроконтроллера на полупроводниковый модуль на IGBT-транзисторах определяется из условия равенства нулю тока на отходящих кабелях нагрузок, а момент времени для подачи импульса, управляющего замыканием транзисторов, определяется из условия равенства нулю тока на шинах понижающего трансформатора.