Устройство для электроснабжения потребителей переменным током Советский патент 1979 года по МПК H02J3/00 

зажимах двигателя, через его выключатель протекает сум.ма токов короткого замыкания от источника и ток подпитки параллельно работающих двигателей как на поврежденной подстанции, так и двигателей, подключенных на других подстанциях токопровода. Учитывая то, что предельные коммутационные возможности современных выключателей 6,10кВ составляют 200, 350 MB А соответственно в подобных схемах выключатель поврежденного фидера может работать с перегрузкой, что снижает надежность работы всего устройства. Например, при реально встречающихся в практике понизительных трансформаторах 40 МВА и достаточно развитой двигательной нагрузке токи к. з. превышают предельно допустимые для выключателей напряжением 6 кВ. Необходимо отметить, что в подобных устройствах весьма сложно подключать к токопроводу дополнительные подстанции и электродвигатели, так как при этом за , сце-р токов подпитки возрастают суммарные токи повреждений. Для ограничения тока к. з. в настоящее время в основном применяют реактирование сети, что, в свою очередь, вызывает увеличение колебаний напряжения в сети, увеличение потерь в ней, снижение в целом надежности системы электроснабжения. Целью изобретения является повыщение надежности работы устройства. Поставленная цель достигается благодаря тому, что в устройстве между вводным выключателем и токопроводом включен тиристорный короткозамыкатель, выполненный в виде трехфазной мостовой схемы, в одно плечо которой включены диоды, а в другое - управляемые тиристоры, в одну из диагоналей мостовой схемы включены фазы токопровода, а во вторую диагональ - ограничительное сопротивление. Схема устройства приведена на чертеже, где она выполнена для случая четырех понизительных трансформаторов и четырех секций токопроводов (подключенных подстанций к щинопроводам также четыре). Схема может быть построена в общем случае для любого числа понизительных трансформаторов, токопроводов и подстанций. Устройство содержит понизительные трансформаторы 1-4, которые через вводные выключатели 5-8питают распределительные токопроводы 9-12. Токопроводы имеют секционные выключатели 13, 14, которые в зависимости от режима работы устройства для электроснабжения переменным током могут быть включены или выключены. К распределительным щинопроводам подключены подстанции, имеющие по два вводных включателя 15, 16, 17, 18; 19, 20; 21,22 и секционные выключатели 23-26 соответственно. К секциям подстанций подключены фидеры электроприемников, например электродвигатели 27-43. Каждый из электроприемников подключается к питающей сети через выключатель. Между выключателями, питающими токопроводы, и токопроводами включены короткозамыкатели 44-47 с системами управления 48-51. Короткозамыкатель, в частности, может быть выполнен в виде трехфазной мостовой схемы. На чертеже показана пуктиром схема короткозамыкателя 44. Она состоит из трехфазной мостовой схемы, в плечах которой установлены диоды 52, 53, 54 и тиристоры 55, 56, 57. В. диагональ мостовой схемы включен токоограничивающий резистор 58. Системы управления 48-51 связаны с датчиками тока, установленными на фидерах. Датчики тока не являются принципиальными элементами устройства, которое может работать и без них, но при этом варианте обеспечивается наибольшее быстродействие отключения аварийного режима в устройстве для электроснабжения потребителей. В рабочем режиме устройства выключатели 5-8, 15-22, 23-26 включены, выключатели 13, 14 могут находиться в различном положении; при раздельной работе шинопроводов они отключены, при выводе в ремонт одного из понизительных трансформаторов 1-4 включены. Кроме того, в устройстве допустим режим параллельной работы понизительных трансфор.маторов 1,3 и 2, 4. В этом случае выключатели 13, 14 включены. Выключатели 23-26 в нормальном режиме работы отключены. Короткозамыкатели 44-47 отключены за счет блокировки импульсов управления тиристорных групп, т. е. в нормальном режиме вентили 52-57 находятся под напряжением, но не обтекаются током. При коротком замыкании в системе электроснабжения устройство работает следующим образом., Предположим, имеет место наиболее распространенное короткое замыкание со стороны нагрузки - точка Ki. Ток к. 3., протекающий через выключатель фидера 29, складывается из двух составляющих для случая раздельной работы понизительных трансформаторов - тока к. з. от трансформатора и тока подпитки от параллельно работающих двигателей как пов-режденной подстанции, так и других подстанций, подключенных к токопроводу 9 (на чертеже ток подпитки показан пунктиром) В случае, если ток короткого замыкания превышает коммутационную возможность выключателя фидера 29, ср&батывает датчик поврежденного фидера и система управления 48 включает короткозамыкате.ль, производя ограничение первой ударной волны тока к. 3. со стороны понизительного трансформатора 1.

Величина токоограничивающего резистора 58 может быть различной, в том числе и равной нулю. В последнем случае ток к. 3. со стороны трансформатора 1 полностью не поступает в точку Ki. Выключатель фидера 29 отключает в наихудшем случае -мощность подпитки от двигателей. Тем самым резко улучшаются условия коммутации аварийного тока выключателем фидера 29 и повышается надежность функционирования системы.

В зависимости от места расположения в системе электроснабжения короткозамыкатедя с одной стороны и подстанций с другой - ток подпитки от двигателей параллельно работаюш.их подстанций также распределяется между контуром к. з. фидера 29 и искусственно образованным контуром короткозамыкателя. Это дополнительно облегчает условия работы выключателя фидера 29.

После отключения выключателя фидера 29 поступает команда «отсутствие тока к. 3. с датчика и система управления 48 снимает импульсы с тиристоров 55, 56, 57. Короткозамыкатель переводится тем самым в режим выключателя и, отключив контур к. 3. трансформатора 1, восстанавливает напряжение в системе электроснабжения. Таким образом короткозамыкатель 44 осуществляет дополнительное закорачивание только на период короткого замыкания фидера 29. В течение этого времени защита выключателя 5 не должна действовать, чем обеспечивается селективность работы выключателя 5 и выключателя фидера 29. Выключатель 5 функционирует только при к. з. на шинопроводе, например, в точке Кг. Аналогичньш образом работает устройство При к. 3. на любом из присоединений.

Величина токоограничивающего резистора 58 может быть выбрана оптимальным образом в зависимости от уровня тока к. з. в системе и тока коммутационных аппаратов, использующихся на фидерах, питающих электродвигатели. С его помощью можно распределить мощность к. з. между источником и током подпитки. Однако во всех случаях величина токоограничивающего сопротивления выбирается по условию обеспечения режима, при котором фидерные выключатели отключают мощность, не превосходящую паспортную номинальную коммутируемую мощность аппаратов.

Предложенное устройство может обеспечивать пара.1лельную работу понизительных трансформаторов. Выключатели 13, 14 включены. Устройство работает в этом случае аналогично: короткозамыкатели 44-47 отсекают мощность к. з. от всех источников.

Устройство может работать без установки датчиков тока к. з. на фидерах и связей с системами управления короткозамыкателей. В этом случае включение системы управления, например 48, осуществляется при достижении током, протекающим через токопровод 9 определенной величины. Короткозамыкатель осуществляет закорачивание сети и ее отключения за время, достаточное для отключения фидерного выключателя, например 29. При этом, учитывая разброс времени, выключение выключателей, приходится выбирать время работы короткозамыкателя 44 с определенным запасом, и в целом быстродействие системы несколько уменьшается по сравнению с вариантом контроля тока и к. 3. с помощью датчиков.

Устройство может допускать пофазную коммутацию - загораживание линейного напряжения поврежденных фаз, например, включая вентили 57 и 52; 56 и 54 и т. д.

Устройство для электроснабжения не только повышает надежность электроснабжения за счет улучшения условий коммутации аварийных токов, но и улучшает качественные характеристики сети за счет устранения реакторов - уменьшение потерь, колебаний напряжения и т.д.

Формула изобретения

Устройство для электроснабжения потребителей переменным током, содержанхее понизительные трансформаторы, к обмотке низкого напряжения из которых подсоединены вводные выключатели, токопроводы, секционированные выключателями, и подстанции, подключенные к токопроводам, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, между вводным выключателем и токопроводом включен тиристорный короткозамыкатель с блоком управления, связанный с датчиком режимных параметров, причем короткозамыкатель выполнен в виде мостовой схемы, в одно плечо которой включены диоды, а в другое - управляемые тиристоры, одна диагональ мостовой схе.мы подсоединена к фазам токопровода, а во вторую диагона,ль включено токоограничительное сопротивление.