Устройство для электропитания потребителей Советский патент 1984 года по МПК H02J11/00 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к схемам питания вспомогательного оборудования электростанций.

Известно устройство для электроснабжения собственных нужд самолета, содержащее асинхронизированную синхронную машину и регулятор возбуждения с управлением по параметрам частоты и напряжения 1.

Однако осуществление регулирования только по отклонению частоты и напряжения не обеспечивает собственные нужды качественной энергией, поскольку не позволяет поддержать постоянство частоты и напряжение собственных нужд при изменении режима их работы.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для электропитания потребителей, содержащее синхронный генератор и трансформаторы, одни выводы первичных обмоток которых подключены к главным выводам обмоток якоря генератора, а к выводам вторичных обмоток подключаются потребители, причем вторые выводы первичны:: обмоток трансформаторов подключены к дополнительньм выводам обмоток якоря генератора в точках с максимальной поперечной составляю- щей напряжения, к которьм подключены и вторые выводы вторичных обмоток трансформаторов, имеющие полярность, обратную полярности выводов первичных обмоток 2 .

Недостатком известного устройства является зависимость режима работы потребителей собственных нужд от режимных параметров энергосистемы, что снижает надежность работы генераторов как при кратковременных снижениях напряжения и частоты из-за отключения элементов или близких коротких замыканиях в энергосистеме так и при длительных отклонениях режимных параметров, приводящих изза снижения производительности, собственных нужд к лавине частоты или из-за опрокидывания двигателей к лавине напряжения, вызывающих останов элек трос та нций.

Цель изобретения - повышение надежности работы энергосистемы и электроснабжения потребителей собственных нужд генератора.

Указанная цель достигается тем, что устройство для электропитания потребителей, содержащее синхронный генератор, подключенный к энергосистеме, и шины с подключенными потребителями, снабжено асинхронизированной синхронной машиной, вал которой механически соединен с валом генератора, а статорные обмотки подключены к шинам с потребителями, управляемым преобразователем частоты, функциональным преобразователем, двумя сумматорами, датчиками частоты и

напряжения на шинах потребителя, датчиком частоты на шинах энергосистемы, присоединенным к функционально-му преобразователю, двумя дифференцирующими элементами и регулятором возбуиодения, входы которого подсоединены к сумматорам и к дифференцирующим элементам, входы одного из сумматоров подсоединены соответственно к датчику и дополнительно введенному задатчику напряжения, а выход соединен с первым дифференцирующим элементом, входы другого сумматора подсоединены к выходам датчика частоты шин потребителей и функционального преобразователя, а выход соединен с вторым дифференцирующим элементом, вход регулятора возбу51д5ения подключен к управляемому преобразователю частоты асинхронизированной машины.

На фиг. 1 представлена предлагаемого устройства; на фиг.2 пример зависимости частоты шин потребителей собственных нужд генератора от частоты шин энергосистемы.

Устройство состоит из синхронного генератора 1, статорная обмотка которого подключена к шинам 2 энергосистемы, а вал механически связан с турбиной 3 и валом асинхронизированной синхронной машины 4, статорная обмотка которой подключена к шинам 5 потребителей собственных нужд генератора 1. Обмотки ротора асинхронизированной машины 4 через управляемый преобразователь б частоты соединены с шинами 5. Вход управляемого преобразователя 6 частоты соединен с регулятором 7 возбуждения, вход которого соединен с сумматорами 8 и 9, а также с дифференцирующими элементами 10 и 11. Выход сумматора 8 соединен с входом дифференцирующего элемента 10, а выход сумматора 9 соединен с входом дифференцирующего элемента 11. На вход сумматора 8 вводится уставка по напряжению. Выход датчика 12 частоты шин 2 энергосистемы соединен с входом функционального преобразователя 13, выход которого соединен с входом сумматора 9. Датчик 14 напряжения шин 5 потребителей соединен с входом сумматора 8, а датчик 15 частоты шин 5 потребителей соединен с входом сумматора 9.

Устройство работает следующим образом.

Механическая мощность турбины 3, преобразованная генераторами в электрическую, передается от синхронного генератора 1 в энергосистему, а от асинхронизированной синхронной машины 4 потребителям собственных нужд генератора 1, Работа асинхронизированной машины 4 основывается на регулировании возбуждения с полной компенсацией запаздывания в цепи ротоpa и питания обмоток возбуждения напряхсением частотой Wf W частота напряжения статогде w. ра ACM; частота вращения вала двигателя АСМ. В таком случае ток ротора асинхронизированной синхронной машины определяется только напряжением управления, что позволяет получать требуемые характеристики устройств для автономного энергоснабжения по требителей. В сумматоре 8 осуществляется вычитание действительного пряжения от напряжения уставки, в сумматоре 9 производится вычитание режимной частоты от заданного знач ния частоты, а на входы регулятора возбуждения поступают сигналы, про порциональные отклонениям и производным напряжения и частоты на шинах 5 потребителя. Это позволяет жестко поддерживать заданные значе ния частоты и напряжения на шинах потребителей собственных нужд гене ратора 1. В функциональный преобразователь 13 закладывают необходимую зависимость частоты шин собственных нужд генератора от частоты шины энергоси темы. Поэтому введение в систему управления возбуждением асинхронизи рованной синхронной машины 4 да чина 12 частоты и функционального преобразователя 13 позволяет изменять, в допустимых пре.делах частоту (f. - fnrr,ox ) « собственных нуждах генератора в зав симости от частоты энергосистемы (фиг.2) и тем самым оперативно влия на производительность собственных нужд, механическую мощность турбины 3, а следовательно, на электрическую мощность синхронного генератора 1.

h

fn.max fn.H

fn.mln При аварийном снижении частоты ниже допустимого уровня, что свидетельствует о дефиците активной мощ-ь ности в энергосистеме, частота на собственных нуждах генератора повышается, что приводит к увеличению мощности генератора и тем самым к уменьшению дефицита метцности энергосистемы. При увеличении частоты выше допустимого уровня доля снижения частоты на собственных нуждах уменьшается, что приводит к уменьшению мощности генератора и соответственно к снижению избытка активной мощности. Диапазон изменения частоты на шинах потребителей определяется допустимым режимом частоты его собственных нужд. Осуществление электропитания от асинхронизированной синхронной машины снижает также уровень токов короткого замыкания в системе собственных нужд генератора. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить уровень надежности работы энергосистемы в целом из-за возможности в аварийных режимах с дефицитом мощности оперативно изменять мощность генераторов и повышения надежности работы отдельных генераторов, поскольку потребители их собственных нужд получают высококачественную электроэнергию, не зависящую от качества энергии в энергосистеме, практически исключается развитие лавинообразных процессов частоты и напряжения а также уменьшаются токи короткого замыкания в системе собственных нужд. Применение предлагаемого устройства наиболее актуально для электроснабжения собственных нужд атомных электростанций, где имеются особо ответственные электроприемники, требующие источников надежного питания.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ, содержащее синхрюнныП генератор, подключенный к энергосистеме, и шины с подключенными потребителями, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы энергосистемы и электроснабжения потребителей собственных нулод генератора, оно снабжено асинхронизированной синхронной машиной, вал которой механически соединен с валом генератора, а статорные обмотки подключены к шинам с потребителями, управляемым преобразователем частоды, функциональным преобразователем, датчиками частоты и напряжения на шинах потребителей, датчиком частоты на шинах энергосистемы, подключенным к входу функционального преобразователя, двумя сумматорами, двумя дифференцирукщими элементами и регулятором возбух(дения, входы которого подсоединены к выходам сумматоров и дифференцирующих элементов, входы одного из сумматоров подсоединены соответственно к датчику и дополнительно введенному задатчику напряжения, а выход соединен с первым дифференцирующим элементом, входы друi гого сумматора подсоединены к выхо(Л дам датчика частоты шин потребителей и функционального преобразовас теля, а выход соединен с вторым дифференцирующим элементом, вход регулятора возбуждения подключен к управляемому преобразователю частоты асинхронизированной синхронной машины. со ел со о 00