Способ отключения источников электроснабжения от нагрузки потребителя и устройство для его осуществления Российский патент 2017 года по МПК H02J9/04 H02H3/00 

Изобретение относится к технике электроснабжения потребителей, в частности средств инфраструктуры железнодорожного транспорта, оснащаемых устройствами наружного отключения основного и резервного источников внешнего электроснабжения для повышения оперативности выключения и обеспечения безопасности при тушении пожара.

Известен способ и реализующее его устройство автоматического включения резерва (АВР), использующее релейно-контактные и электронные приборы для контроля и переключения электропитания потребителей с основного на резервный источник электроснабжения трехфазного переменного тока (Типовые материалы для проектирования НИИАС-19.01.00-ЭЦ10-2010, Альбом 6, лист 14).

Недостатками этого способа и устройства являются большое число релейно-контактных и электронных приборов (для одного источника: электронное реле напряжения KV1, электромагнитные реле - 5 шт., контактор КМ1), необходимых для осуществления АВР.

В качестве прототипа предлагаемого технического решения выбрано устройство электропитания постов электрической централизации, содержащее вводное устройство фидера ВУФ, устанавливаемое внутри служебно-технического помещения железнодорожной станции и реализующее способ как ручного, так и дистанционного отключения электроснабжения железнодорожной инфраструктуры (Типовые материалы для проектирования НИИАС-19.01.00-ЭЦ10-2010, Альбом 6, листы 13, 16, 18).

Недостатком этого технического решения является размещение необходимых средств внутри помещения, подлежащего пожаротушению, работа их от системы бесперебойного питания, содержащей аккумуляторный резервный источник тока, электронные преобразователи/выпрямители и другое дополнительное оборудование.

Технический результат изобретения заключается в повышении надежности и упрощении за счет использования отключаемых источников электроснабжения для питания цепей контроля и управления отключением этих источников электроснабжения.

Технический результат в части способа достигается тем, что в способе отключения источников электроснабжения от нагрузки потребителя, заключающемся в подаче сигналов управления на обмотки независимых расцепителей автоматических выключателей, согласно изобретению в качестве сигнала управления каждым расцепителем используют фазное напряжение соответствующего источника электроснабжения, отключаемого расцепителем, а до момента отключения источников электроснабжения осуществляют непрерывный контроль наличия тока в цепи последовательно соединенных обмоток независимых расцепителей, для чего в эту цепь подают сигнал контроля, формируемый на выходной обмотке трансформатора путем подачи на его входные последовательно встречно включенные полуобмотки сигналов переменного тока, фазы которых относительно друг друга имеют сдвиг, равный 120°.

Технический результат в части устройства достигается тем, что в устройстве отключения источников электроснабжения, содержащем автоматические выключатели с независимыми расцепителями, размыкающие контакты каждого автоматического выключателя включены между соответствующими выводом фазной цепи питающей сети и выходной клеммой для подключения цепей потребителя электроэнергии, согласно изобретению первый вывод обмотки независимого расцепителя каждого автоматического выключателя соединен с клеммой нейтрали источников электроснабжения, а второй вывод обмотки независимого расцепителя каждого автоматического выключателя соединен с соответствующим перекидным контактом переключателя, нормально разомкнутые контакты которого подключены к соответствующим выходным клеммам для подключения цепей потребителя электроэнергии, к которым через ограничивающие резисторы подключены выводы первичной обмотки трансформатора, состоящей из двух встречно последовательно соединенных полуобмоток, один вывод вторичной обмотки трансформатора соединен непосредственно с одним из нормально замкнутых контактов переключателя, а с другим нормально замкнутым контактом переключателя другой вывод вторичной обмотки трансформатора соединен через цепь из последовательно соединенных индикатора и резистора, общий вывод полуобмоток подключен к нейтрали питающей сети.

На чертеже приведена схема устройства отключения источников электроснабжения, поясняющая реализацию предлагаемого способа.

Устройство отключения источников электроснабжения содержит автоматические выключатели с независимыми расцепителями 1 и 2, размыкающие контакты 3 (4) каждого автоматического выключателя включены между соответствующим выводом фазной цепи 5 (6) питающей сети и выходной клеммой 7 (8) для подключения цепей потребителя электроэнергии, первый вывод обмотки независимого расцепителя 1 (2) каждого автоматического выключателя соединен с клеммой нейтрали 9 источников 10 (11) электроснабжения, а второй вывод обмотки независимого расцепителя 1 (2) каждого автоматического выключателя соединен с соответствующим перекидным контактом переключателя 12, нормально разомкнутые контакты которого подключены к соответствующим выходным клеммам 7 (8) для подключения цепей потребителя электроэнергии, и через ограничивающие резисторы 16 (17) - к выводам первичной обмотки трансформатора 13, состоящей из двух встречно последовательно соединенных полуобмоток, один вывод вторичной обмотки трансформатора соединен непосредственно с одним из нормально замкнутых контактов переключателя 12, а другой - с другим нормально замкнутым контактом переключателя 12 через цепь из последовательно соединенных индикатора 14 и резистора 15, общий вывод первичных полуобмоток трансформатора подключен к нейтрали 9 питающей сети.

Способ отключения источников электроснабжения от нагрузки потребителя реализуется следующим образом.

В нормальном режиме работы посредством индикатора 14 осуществляется контроль исправности цепей независимых расцепителей 1 и 2 дистанционного управления выключением автоматических выключателей. Напряжение питания контрольной цепи определяется параметрами трансформатора 13 и ограничивающих резисторов 16, 17. Напряжение электропитания трансформатора 13 поступает с выходных клемм 7 (8) и с клеммы нейтрали 9. Ток в первичной обмотке трансформатора 13 в основном определяется величиной сопротивлений резисторов 16, 17. При наличии обоих фазных напряжений суммарное (повышенное) напряжение подается через два резистора 16 и 17 на всю первичную обмотку, а при отсутствии одного из фазных напряжений, другое фазное (пониженное) напряжение подается через один резистор 16 или 17 на соответствующую полуобмотку первичной обмотки трансформатора 13. В первом случае через ограничивающие резисторы 16 и 17 по всей первичной обмотке трансформатора 13 протекает ток, пропорциональный суммарному напряжению, а во втором случае - по одной полуобмотке трансформатора 13 протекает ток, пропорциональный фазному напряжению, за счет чего разница ампервитков намагничивания сердечника трансформатора несущественна. Аналогично (незначительно) изменяется напряжение на вторичной обмотке трансформатора 13, которое обеспечивает питание контрольной цепи, состоящей из индикатора 14 и резистора 15, задающего ток через индикатор. Благодаря такому включению контроль исправности обоих независимых расцепителей сохраняется при выключении одного из фидеров, происходит резервирование питания контрольной цепи.

Предлагаемое схемное решение позволяет также контролировать возможное в процессе эксплуатации неправильное подключение (перепутывание) фаз. Перепутывание фаз напряжения в одном из фидеров приведет к совпадению фаз напряжений на выходных клеммах 7 и 8 и исчезновению тока в первичной обмотке трансформатора 13. Эта неисправность фиксируется индикатором 14 (отсутствие свечения индикатора).

Подача сигналов управления на обмотки независимых расцепителей 1 и 2 автоматических выключателей осуществляется переводом в другое положение переключателя 12. Напряжение на обмотки независимых расцепителей 1 и 2 поступает с соответствующих фидеров по фазным цепям 5 и 6 питающей сети. После срабатывания автоматических выключателей с соответствующими независимыми расцепителями 1 и 2 напряжение на выходных клеммах 7 и 8 для подключения цепей потребителя электроэнергии отсутствует. Если фидер (источник 10 или 11 электроснабжения) выключен на подстанции, то срабатывание соответствующего автоматического выключателя задерживается и произойдет после включения фидера.

Таким образом, предлагаемые способ отключения источников электроснабжения от нагрузки потребителя и устройство для его осуществления позволяют при максимальной простоте и высокой надежности осуществлять контроль и управление из служебно-технического здания независимыми расцепителями двух автоматических выключателей фидеров, располагаемых в наружном шкафу, при этом обеспечивается высокая оперативность действий при чрезвычайных обстоятельствах и тем самым снижается материальный ущерб от пожара.

Предлагаемое изобретение может быть использовано на железнодорожных промежуточных и малых станциях электрической централизации, электропитание которых осуществляется от основного и резервного фидеров трехфазного тока или от разных фаз однофазного тока.

Использование – в области электротехники. Технический результат - повышение надежности и упрощение отключения источников электроснабжения от нагрузки. Согласно способу отключения источников электроснабжения от нагрузки потребителя подают сигнал управления на обмотки независимых расцепителей автоматических выключателей. В качестве сигнала управления каждым расцепителем используют фазное напряжение соответствующего источника электроснабжения, отключаемого расцепителем. До момента отключения источников электроснабжения осуществляют непрерывный контроль наличия тока в цепи последовательно соединенных обмоток независимых расцепителей. Контроль реализуется тем, что в эту цепь подают сигнал контроля, формируемый на выходной обмотке трансформатора путем подачи на его входные последовательно встречно включенные обмотки сигналов переменного тока, фазы которых относительно друг друга имеют сдвиг, равный 120°. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ отключения источников электроснабжения от нагрузки потребителя, заключающийся в подаче сигналов управления на обмотки независимых расцепителей автоматических выключателей, отличающийся тем, что в качестве сигнала управления каждым расцепителем используют фазное напряжение соответствующего источника электроснабжения, отключаемого расцепителем, а до момента отключения источников электроснабжения осуществляют непрерывный контроль наличия тока в цепи последовательно соединенных обмоток независимых расцепителей, для чего в эту цепь подают сигнал контроля, формируемый на выходной обмотке трансформатора путем подачи на его входные последовательно встречно включенные обмотки сигналов переменного тока, фазы которых относительно друг друга имеют сдвиг, равный 120°.

2. Устройство отключения источников электроснабжения, содержащее автоматические выключатели с независимыми расцепителями, размыкающие контакты каждого автоматического выключателя включены между соответствующим выводом фазной цепи питающей сети и выходной клеммой для подключения цепей потребителя электроэнергии, отличающееся тем, что первый вывод обмотки независимого расцепителя каждого автоматического выключателя соединен с клеммой нейтрали источников электроснабжения, а второй вывод обмотки независимого расцепителя каждого автоматического выключателя соединен с соответствующим перекидным контактом переключателя, нормально разомкнутые контакты которого подключены к соответствующим выходным клеммам для подключения цепей потребителя электроэнергии, к которым подключены через ограничивающие резисторы выводы первичной обмотки трансформатора, состоящей из двух встречно последовательно соединенных полуобмоток, один вывод вторичной обмотки трансформатора соединен непосредственно с одним из нормально замкнутых контактов переключателя, а второй - с другим нормально замкнутым контактом переключателя через цепь из последовательно соединенных индикатора и резистора, общий вывод первичных полуобмоток трансформатора подключен к нейтрали питающей сети.