Устройство электроснабжения Советский патент 1981 года по МПК H02J3/00 

(54) УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к схемам главных распределительных сетей, в частности схемам соединения сетей одной и той же частоты, питаемых от разных источ ников, и может быть использовано для электроснабжения потребителей, чувствительных к кратковременным перерывам питания, например синхронных двигателей. Известно устройство электроснабжения потребителей, подсоединенное К источникам питания через сдвоенный реактор таким образом, что потребители подсоединены к среднему выводу, а к ветвям подключены источники пита ния. Подобные схемы применяются для повышения надежности электроснабжения потребителей, не терпящих даже весьма кратковременных посадок и колебаний питающего напряжения. В но мальном режиме магнитные потоки в реакторе, создаваемые проходящими по ветвям близкими по величине токами источников питания, направлены стречно, что уменьшает падение напр жения на реакторе.В режиме к.3.в одном из источников питания направление тока в одной из ветвей реактора изме няется, магнитные потоки, создаваемне токами ветвей, складываются, сопротивление реактора возрастает и предотвращается распространение аварии на оставшийся в работе источник питания tl . Недостатком такого устройства яв ляется то, что при к.з. у одного из потребителей, присоединенных к . . среднему выводу, сопротивление реактора становится незначительным, так как аварийные токи в ветвях направлены встречно. Токи к.з. достигают величин, Опасных для оборудования и самого сдвоен ного реак тора. Известно также устройство электроснабжения, содержащее источники питания/ сдвоенные реакторы с основной и дополнительной обмотками, сборные шины, к которым через основные обмотки сдвоенных реакторов подключаются указанные источники питания 2J. Недостатком данного устройства является то, чт,о при к.з. у одного из потребителей, присоединенных к сборным шинам, сопротивления сдвоенных реакторов становятся незначительными, вследствие чего токи к.з. достигают величин, опасных для оборудования и свалих сдвоенных реакторов. Кроме того, объединение всех потребителей на шины также снижает их надежность электроснабжения. Цель изобретения - повышение надежности работы ycTpqflcTBa путем о1раниченйя аварийных токов.

Поставленная цель достигается тем, что устройство электроснабжения содержащее источник питания, потрв бители, сдвоенные реакторы с основной и дополнительной обмотками, сборные шины, к которым через основные обмотки сдвоенных реакторов подключены указанные источники питания, дополнительно снабжено сдвоенными реакторами.с основными и дополнительными обмотками, причем основные обмотки этих реакторов включены между потребителями и сборными шинами, а дополнительные обмотки сдвоенных реакторов соединены друг с другом по крайней мере в один замкнутый контур, при этом сопротивления взаимной индукции сдвоенных реакторов выбраны равными.

Дополнительные обмотки, образующие единственный замкнутый контур, сдвоенных реакторов, присоединенных к источникам питания, могут быть включены встречно по отношению к дополнительным обмоткам сдвоенных реакторов , присоединенных к потребителям.

Кроме того, дополнительные обмотки сдвоенных реакторов, присоединенных к источникам питания, могут образовывать один независимый контур, а дополнительные обмотки сдвоенных реакторов, присоединенных к потребителям,- другой независимый замкнутый контур.

На фиг. 1 изображена однолинейная схема предлагаемого устройства, в котором дополнительные обмотки .сдвоенных реакторов, присоединенных к источникам и потребителям, образуют независимые контуры} на фиг.2 то же, дополнительные обмотки, соединенные в общий замкнутый контур. Устройство содержит источники 1 питания и потребители 2, подключенные к сборным ишнам 3 через основны обмотки. Дополнительные обмотки

8и 9 реакторов 6 и 7 соединены соответственно 4 и 5 реакторов 6

и 7 соответственно в отдельные замкнутые контуры 10 и 11.

Дополнительные обмотки 8 и 9 реаторов 6 и 7 могут быть соединены в Общий замкнутый контур 12. При этом каждая дополнительная обмотка одной группы включена встречно по отношению к дополнительйым обмоткам

9другой группы.

Устройство работает следующим образом.

Падение напряжения на i -м реакторе 6, включенном в цепь источника 1 питания (фиг. 1),

,tVi- b(J

где За - ток 1 -го источника питания 1;

Х(- индуктивное сопротивление -го реактора 6, включенного в цепь источников питания 1 5 з - ток в замкнутом контуре

10; x,, - сопротивление взаимной

индукции i -го реактора 6, включенного в цепь источ0НИКОВ 1 питания.

Для тока в замкнутом контуре 10 можно написать

;M - i/|/l W

число источников 1 питаП

где ния}

4l

индуктивное сопротивление дополнительной обмотки 8 i-ro реактора 6, включенного в цепь источников 1 питания. . Подстановка (2) и (1) при условиях

Т 4i 5vi 4 3erllr2,3.

25

,-1 w

(

uU,

4i4--«xT

4V

tJn. - суммарный ток источни ков 1 питания.

В нормальном режиме суммарный ток J превосходит ток одного источника 1 питания в п раз и из (3) получаем, что сопротивление каждого реактора 6 в этом режиме уменьшается до значения х ( , где K(j.iX x jкоэффициент связи между обмотками 4 и 8 реакторов б, включенных в цепь источников 1 питания.

При к.з. у одного из источников 1 питания суммарное Напряжение, наведенное аварийными токами в замкнутом контуре 10, равно нулю , сопротивление каждого реактора 6 для всех -о этих токов возрастает до значения Хл и ток в месте повреждения определяется как

и

П-1

(4-)

ч

где и - напряжение источника 1 питания. При этом остаточное напряжение на сборных шинах 3

У1-1 п

Uofcr U.

(.5)

Группа реакторов 7, включенных.в цепь потребителей 2 и связанных замкнутым контуром 11, работает аналогичным образом. Токи во всех обмотках. 5 и 9 реакторов 7 этой группы имеют противоположные направления (по отношению направления токов первой группы,) , что не меняет принцип

действия схемы. Для падения напряжения на эти;с реакторах 7 по аналогии с (3- можно получить triXp (bj гд(е Зр{ -ТОК i-го потребителя 2, р - сопротивление основной обмотки 5 реакторов 7, вкл ченных в цепь потребителей 2, тр сопротивление взаимной ин дукции между обмотками 5 и 9 реакторов 7} . m - число потребителей 2. В нормальном режиме суммарный то превосходит ток одного потребителя в m раз, и по аналогии с группой реакторов 6, включенных в цепь источников 1 питания, получаем. Что с ротивление каждого.реактора 7 в это режиме уменьшается до значения ,; t(}(i-Kj;. При к.з. у одного из потребителе 2, т.е. при равенстве тока данного потребителя 2 с общим током сборных шин 3, и при пренебрежении током нормальной нагрузки других потребителей 2 из (6)получаем, что сопротивление реактора 7 данного потребителя 2 возрастает против сопротив ления нормального режима до значени ,Хр(1-т). Возросшее сопротивление реактора 7 ограничивает ток к. при этом напряжения, наведенные в основных обмотках 5 остальных i реакторов 7, входящих в груп- пу, не превосходят величину . (7) где ди|) - падение напряжения на ре акторе 7 потребителя 2, у которых произошла авария. Схема, изображенная на фиг.2, при соответствующем выборе параметров реакторов 6 и 7 работает аналогично схеме, изображенной на фиг.1. В качестве реакторов 6 и 7 могут быть использованы сдвоенные реакто.ры со сталью или бетонные реакторы с концентрическими обмотками, харак теризукицихся высоким значением коэф фициента связи. Положительный технико-экономичес кий эффект-от использования предлагаемого изобретения заключается в повышении надежности электроснабжения, уменьшении падения напряжения и эффективном ограничении токов к.з. .. Внедрение изобретения лишь на одном объекте, например, для повышения надежности электроснабжения одного цеха Руставского химзавода может дать экономию не менее 70-.тыс. руб. в год. Формула изобретения 1.Устройство электроснабжения, содержащее источники питания, потребители, сдвоенные реакторное основной и дополнительной обмотками,сборные шины, к которым через основные обмотки сдвоенных реакторов подключены указанные источники питания, отличающееся тем, что, с целью повьлиения нгщежности работы устройства путем ограничения аварийных токов, оно дополнительно снабжено сдвоенными реакторами с основными и дополнит ельными обмотками, причем основные обмотки этих реакторов вклйУчены между потребителями и сб1Орными шинами, а дополнительные обмотки сдвоенных реакторов соединены друг с другом по крайней мере в один замкнутый контур, при этом сопротивления взаимной индукции сдвоенных реакторов выбраны равными. 2.Устройство П.1, о т л и ч а ющ е е с я тем,что дополнительные обмотки реакторов, присоединенных к источникам питания, включены встречно по отношению к дополнительным обмоткам сдвоенных реакторов, присоединенных к потребителям. : 3.Устройство по П.1, отличающееся тем, что дополнительные обмотки сдвоенных реакторов, присоединенных к источникам питания, образуют один независимый замкнутый контур, а дополнительные обмотки сдвоенных реакторов, присоединенных к потребителям, образуют другой независимый замкнутый контур. Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1. Промышленная энергетика, 1978, № 2, С. 34, рис. 76. 2.Авторское свидетельство СССР № 630705, кл. Н 02 J 3/24.