УСТРОЙСТВО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОЛНОФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В 4-х ПРОВОДНОЙ СЕТИ 0,4/0,23 кВ Российский патент 2021 года по МПК H02J9/06 H02H7/09 

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителей при обрыве одной из фаз питающей сети.

Для повышения надежности электроснабжения потребители первой и второй категорий обеспечиваются электроэнергией от двух независимых взаимно резервируемых источников питания и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания потребителей первой категории, или (у потребители второй категории) - на время, необходимое для включения резервного источника питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады. Для потребителей третьей категории перерывы электроснабжения не должны превышать 1 суток [Правила устройства электроустановок п.п. 1.2.19-1.2.21. Новосибирск. Сибирское университетское издательство. 2005. - 854 с.].

Недостатки существующей системы электроснабжения:

1) для включения резервного питания электроприемников второй категории может понадобиться выезд оперативной бригады, что снижает оперативность восстановления электроснабжения и увеличивает простои механизмов;

2) длительность восстановления электроснабжения электроприемников третьей категории, нарушает нормальную деятельность потребителей электрической энергии.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство для восстановления напряжения фазы в четырехпроводной сети, содержащее зажимы сети А, В, С, три реле контроля напряжения, группу нормально замкнутых контактов, содержащую три нормально замкнутых контакта указанных реле, компенсирующий конденсатор, группу нормально разомкнутых контактов, содержащих по два последовательно соединенных нормально разомкнутых контакта в каждой фазе, принадлежащих реле смежных фаз, дроссели фаз и выходные клеммы, при этом зажимы сети А, В, С, подключены к источнику переменного тока, каждое из реле контроля напряжения включены между зажимом сети соответствующей фазы и нулевым проводом, дроссели фаз включены в рассечку соответствующих фаз между одноименными зажимами сети и выходными клеммами, причем каждый из указанных дросселей шунтирован парой контактов группы нормально разомкнутых контактов, отличающееся тем, что первые выводы контактов группы нормально замкнутых контактов соединены в общую точку, а их вторые выводы подключены к соответствующему зажиму сети, введена дополнительная группа контактов, содержащая в каждой фазе цепи из последовательно соединенных нормально разомкнутых контактов реле одноименной фазы и нормально замкнутых контактов реле последующей фазы, при этом цепи всех фаз дополнительной группы контактов объединены общей точкой, компенсирующий конденсатор включен между общими точками группы нормально замкнутых контактов и дополнительной группы контактов, причем свободные выводы цепей каждой фазы дополнительной группы контактов соединены с зажимами сети соответствующей фазы [Гапанович В.А., Кириллов Н.П., Шабалин Н.Г., Катаржин В.В. Патент RU №2340063 МПК H02J 9/06, Н02Н 7/09. Опубл.: 27.11.2008 Бюл. №33].

Недостатком данного устройства является невозможность восстановления фазы в четырехпроводной сети, в случае обрыва одной из питающих фаз 6(10) кВ.

Задача изобретения - создание устройства восстанавливающего полнофазное напряжение в четырехпроводной сети 0,4/0,23 кВ повышая надежность электроснабжения потребителей.

Поставленная задача достигается устройством восстановления полнофазного напряжения в четырехпроводной сети 0,4/0,23 кВ при обрыве одной из питающих фаз 6(10) кВ трансформатора, содержащее зажимы сети А, В, С, три реле контроля напряжения, группу нормально замкнутых контактов, содержащую три нормально замкнутых контакта указанных реле, группу нормально разомкнутых контактов и выходные клеммы, при этом зажимы сети А, В, С подключены к источнику переменного тока, причем каждое из реле контроля напряжения включено между зажимом сети вторичной обмотки трансформатора соответствующей фазы и нулевым проводом, нормально разомкнутые контакты включены в цепь управления реле контроля напряжения фаз, нормально замкнутые контакты реле контроля напряжения фаз управляют выключателями нагрузки, включенными в рассечку соответствующих фаз, первые выводы которых подключены зажимам сети А, В, С, а вторые выводы к соответствующим зажимам первичной обмотки силового трансформатора, нулевые выводы силового трансформатора, включенного по схеме Y_H/Y_H, заземляются, каждая фаза вторичной обмотки силового трансформатора подключена к соответствующему одноименному зажиму сети 0,4/0,23 кВ, обмотка силового трансформатора имеет независимые от основной обмотки витки, предназначенные для компенсации падения напряжения на линии (при возможной несимметрии нагрузки).

Новые существенные признаки:

1) устройство восстановления полнофазного напряжения в четырехпроводной сети 0,4/0,23 кВ позволяет восстанавливать питающее напряжение при обрыве любой одной из питающих фаз напряжением 5(10) кВ трансформатора с сохранением последовательности следования фаз;

2) автоматическое отключение поврежденного провода сети 6(10) кВ исключает возможную перегрузку и выход из строя трансформатора с обесточенной фазой;

3) автоматическое отключение поврежденного провода высоковольтной сети позволяет трехфазному трансформатору запитанному от четырехпроводной сети восстановить напряжение отключенной фазы в своей вторичной обмотке;

4) восстановление обмотками трехфазного трансформатора, запитанного от четырехпроводной сети напряжения на отключенной фазе восстанавливает электроснабжение потребителя до устранения неисправности, исключая перерыв электроснабжения потребителей;

5) каждая фаза вторичной обмотки имеет независимые от основной обмотки витки, предназначенные для компенсации возможной несимметрии напряжений по фазам;

6) упрощение схемы автоматического управления восстановления питающего напряжения повышает надежность и безопасность устройства при его эксплуатации.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными обеспечивают получение технического результата во всех случаях, на которые распространяются испрашиваемый объем правовой охраны.

Техническим результатом изобретения, обеспечивающего повышение надежности электроснабжения потребителей и снижение электротавматизма в электрустановках, является устройство восстановления полнофазного напряжения в четырехпроводной сети 0,4/0,23 кВ при обрыве одной из питающих фаз трансформатора напряжением 6(10) кВ, достигаемое использованием уникальных свойств аналоговых устройств - трехфазных электрических сетей и трехфазных силовых трансформаторов, с первичной и вторичной обмотками, включенными по схеме «звезда с нулем - звезда с нулем», запитанных от четырехпроводной сети, которые при утрате питания от любого одного из четырех питающих проводов за счет неразрывности магнитных потоков, обратимости электрических машин и свойства осевой симметрии - отражения («запоминать» объект), автоматически (после физического отключения утраченной фазы) восстанавливают полнофазное напряжение в первичной и во вторичной обмотках трансформатора сложением магнитных потоков, генерируемых первичными обмотками, питающимися от оставшихся двух фазных проводов в обесточенной обмотке трансформатора с сохранением порядка следования фаз, распределяя трехфазную нагрузку симметрично по двум оставшимся фазам с превышением нагрузки по двум оставшимся фазам не более чем на 50%, используя возможность трансформатора и линии в течение 4 - х … 5-ти часов выдерживать перегрузку на 30 - 40% (но не белее, чем на 50%), позволяя линии и трансформатору функционировать, обеспечивая электроснабжение потребителей, исключая от 67 до 92% от общего количества перерывов электроснабжения вследствие обрывов одного фазного проводника (или однофазного короткого замыкания на линии после ее физического отключения с обеих сторон и от обоих трансформаторов) исключая возможную перегрузку и выход из строя уцелевших фаз первичной обмотки и трансформатора.

Устройство (Фиг. 1) содержит зажимы сети А, В, С, три реле контроля напряжения 1, 2, 3, группу нормально замкнутых контактов содержащую три нормально замкнутых контакта (условно не показаны) указанных реле, трансформатор Т и выходные клеммы L1, L2, L3 при этом зажимы сети А, В, С подключены к источнику переменного тока, каждая из катушек реле контроля напряжения 1, 2, 3 включена между зажимом вторичной обмотки трансформатора Т и выходной клеммой L1, L2, L3 соответствующей фазы и нулевым проводом, нормально разомкнутые контакты включены в цепь управления реле контроля напряжения фаз (условно не показаны), нормально замкнутые контакты реле контроля напряжения фаз (условно не показаны) управляют выключателями нагрузки 4, 5, 6 фазных линий, включенными в рассечку соответствующих фаз, первые выводы которых подключены зажимам сети А, В, С, а вторые выводы к соответствующему зажиму первичной обмотки трансформатора Т, включенного по схеме «звезда с нулем - звезда с нулем», запитанных от четырехпроводной сети, которые при утрате питания от любого одного из четырех питающих проводов за счет неразрывности магнитных потоков и обратимости электрических машин автоматически (после физического отключения утраченной фазы) восстанавливают полнофазное напряжение в первичной и во вторичной обмотках трансформатора сложением магнитных потоков, генерируемых первичными обмотками, питающимися от оставшихся двух фазных проводов в обесточенной обмотке трансформатора с сохранением порядка следования фаз, распределяя трехфазную нагрузку симметрично по двум оставшимся фазам с превышением нагрузки по двум оставшимся фазам не более чем на 50%, используя возможность трансформатора и линий в течение 4 - х … 5-ти часов выдерживать перегрузку трансформатора на 30 - 40% (но не белее, чем на 50%), позволяя линиям и трансформатору функционировать, обеспечивая электроснабжение потребителей, исключая от 67 до 92% от общего количества перерывов электроснабжения вследствие обрывов одного фазного проводника (или однофазного короткого замыкания на линии после ее физического отключения с обеих сторон и от обоих трансформаторов) исключая возможную перегрузку и выход из строя трансформатора с обесточенной фазой.

Перечень позиций на Фиг. 1

1, 2, 3) Реле контроля напряжения вторичных обмоток фаз L1, L2, L3 силового трансформатора Т, включенное между фазным проводом и нулевым проводом 0.

4, 5, 6) Выключатели нагрузки фаз А, В, С первичной обмотки силового трансформатора Т.

Использование: в области электротехники для обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителей при обрыве одной из фаз питающей сети. Технический результат - повышение надежности электроснабжения потребителей и снижение электротравматизма при обрыве одной из питающих фаз трансформатора напряжением 6 (10) кВ. Первичная и вторичная обмотки трехфазных силовых трансформаторов включены по схеме «звезда с нулем - звезда с нулем» и запитаны от четырехпроводной сети. Указанные обмотки при утрате питания от одного из четырех питающих проводов восстанавливают полнофазное напряжение в первичной и во вторичной обмотках трансформатора сложением магнитных потоков, генерируемых первичными обмотками, питающимися от оставшихся двух фазных проводов, в обесточенной обмотке трансформатора с сохранением порядка следования фаз. Трехфазная нагрузка распределяется симметрично по двум оставшимся фазам с превышением нагрузки по ним не более чем на 50%. 1 ил.

Устройство восстановления полнофазного напряжения в четырехпроводной сети 0,4/0,23 кВ при обрыве одной из питающих фаз 6(10) кВ трансформатора, содержащее зажимы сети А, В, С, три реле контроля напряжения, группу нормально замкнутых контактов, содержащую три нормально замкнутых контакта указанных реле, группу нормально разомкнутых контактов и выходные клеммы, при этом зажимы сети А, В, С подключены к источнику переменного тока, отличающееся тем, что каждое из реле контроля напряжения включено между зажимом сети вторичной обмотки трансформатора соответствующей фазы и нулевым проводом, нормально разомкнутые контакты включены в цепь управления реле контроля напряжения фаз, нормально замкнутые контакты реле контроля напряжения фаз управляют выключателями нагрузки, включенными в рассечку соответствующих фаз, первые выводы которых подключены к зажимам сети А, В, С, а вторые выводы - к соответствующим зажимам первичной обмотки силового трансформатора, нулевые выводы силового трансформатора, включенного по схеме «звезда с нулем - звезда с нулем», заземляются, каждая фаза вторичной обмотки силового трансформатора подключена к соответствующему одноименному зажиму сети 0,4/0,23 кВ, обмотка силового трансформатора имеет независимые от основной обмотки витки, предназначенные для компенсации падения напряжения на линии при возможной несимметрии нагрузки.