Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к способам электроснабжения потребителей, и может быть использовано для электроснабжения потребителей через трансформаторы с высшим напряжением 6-110 кВ.

Известен способ электроснабжения потребителей [Федосеев А.М., Федосеев М.А. Релейная защита электроэнергетических систем. - М.: Энергоатомиздат, 1992. - С. 419-420], при котором с помощью выключателя подключают трансформатор к шинам питания со стороны высшего напряжения и при отключении выключателя от релейной защиты подают сигнал на его включение.

Недостатком этого способа является то что, стоимость устройств необходимых для реализации способа достаточно велика. Это ячейка с выключателем, трансформатор тока, устройства релейной защиты и автоматики повторного включения.

Наиболее близким к предлагаемому является способ электроснабжения потребителей [Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. - М.: Энергоатомиздат, 2006. - С. 518-525], выбранный в качестве прототипа, при котором с помощью рабочих предохранителей подключают трансформатор к шинам питания без напряжения, включают выключатель электроустановки (ЭУ), (например линии) с устройством автоматического повторного включения (АПВ), подающей напряжение на эти шины, постоянно контролируют положение этого выключателя и затем подключают потребителей к трансформатору.

Недостатком этого способа является прекращение электроснабжения потребителей при перегорании двух или трех рабочих предохранителей и перегруз при перегорании одного.

Технический результат изобретения - обеспечение бесперебойного электроснабжения потребителей при перегорании рабочих предохранителей силового трансформатора, с помощью которых производится подключение трансформатора к питающим шинам.

В предложенном способе электроснабжения потребителей, также как и в прототипе с помощью рабочих предохранителей подключают трансформатор к шинам питания без напряжения, включают выключатель электроустановки (ЭУ), (например линии) с устройством автоматического повторного включения (АПВ), подающей напряжение на эти шины, постоянно контролируют положение этого выключателя и затем подключают потребителей к трансформатору.

Согласно изобретению до включения выключателя ЭУ в работу параллельно каждому рабочему предохранителю устанавливают в горячий резерв запасной предохранитель с отключенным разъединителем. Включают выключатель, после включения постоянно измеряют токи в каждой фазе ЭУ и трансформатора. Как только ток в одной или в нескольких фазах трансформатора становится меньше тока I_x.х. его холостого хода и при этом выключатель ЭУ включен, и ток хотя бы в одной из фаз ЭУ больше тока ее холостого хода начинают отсчет эталонного времени (где - время работы релейной защиты ЭУ, - время отключения выключателя ЭУ, t_АПВ - выдержка времени устройства АПВ выключателя ЭУ). Если при отсчете времени t₁ выключатель ЭУ отключился, то отсчет прекращается. Если выключатель включен, то продолжают отсчет до истечения времени t₁. Сразу после истечения времени t₁ фиксируют факт окончания первого отсчета и отключают выключатель ЭУ. После отключения выключателя ЭУ включают разъединитель запасного предохранителя, той фазы трансформатора в которой ток меньше тока I_x.х., подключая запасной предохранитель в работу. Затем от АПВ включают выключатель ЭУ. Если сразу или через время t₂ после включения ЭУ ток в любой из фаз трансформатора опять станет меньше I_x.х., снова отсчитывают время t₁. Фиксируют окончание отсчета второй раз и после этого отключают выключатель ЭУ. Затем после отключения выключателя ЭУ отключают все включенные разъединители, в том числе и разъединители трансформатора. После их отключения включают выключатель ЭУ.

Использование запасных предохранителей с разъединителями позволяет, по сравнению с прототипом, обеспечить бесперебойное электроснабжение потребителей при перегорании одного или нескольких рабочих предохранителей силового трансформатора, с помощью которых производится подключение трансформатора к питающим шинам.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства, реализующего способ, с помощью которого происходит электроснабжение потребителей через трехфазный трансформатор 1, со стороны высшего напряжения подключенный к питающим шинам 2 с помощью рабочих предохранителей 3, 4, 5 со своими разъединителями (оснащенными блоками управления) 6 (РД1), 7 (РД2), 8 (РД3) установленных в фазах А, В, С трансформатора 1, соответственно, со стороны низшего напряжения трансформатор 1 подключен к шинам 9, от которых и питаются потребители (на схеме непоказано). Шины 2 подключены к питающей линии 10 с помощью выключателя 11 (Q).

Схема (см. фиг. 1) устройства, реализующего способ, содержит блок 12 (БКТ) контроля тока в фазах трансформатора 1, блок 13 (БПД) прекращающий действие устройства, когда ЭУ (линия 10) отключена с противоположной стороны, блок 14 (БКП) контроля положения выключателя 11 (Q), блок 15 (БКР) контроля положения разъединителей, блок 16 (БЛ) логики, блок 17 (БВ) включения и блок 18 (БО) отключения (нумерация входов и выходов идет сверху вниз и на схеме не показана). Блоки 17 (БВ) и 18 (БО) формируют сигналы на включение разъединителей и на их отключение и отключение выключателя 11 (Q). Входы блока 12 (БКТ) подключены к выходам трансформаторов 19, 20, 21 тока установленных в фазах силового трансформатора 1. Выходы блока 12 (БКТ) подключены к первым, вторым и третьим входам блоков 16 (БЛ) и 17 (БВ). К первому, второму и третьему входам блока 13 (БПД) подключены выходы трансформаторов 22, 23, 24 тока питающей электроустановки (ЭУ) (на фиг. 1 это линия 10 и выключатель 11 (Q)), а его выход к четвертому входу блока 16 (БЛ), к пятому входу которого подключен первый выход блока 14 (БКП). Блок 14 (БКП) входами подключен к блок-контактам выключателя 11 (Q), а своим вторым выходом подключен к пятому входу блока 17 (БВ) и к первому входу блока 18 (БО). Входы блока 15 (БКР) подключены к выходам блоков 25 (РД4), 26 (РД5), 27 (РД6) управления разъединителями, подключенными последовательно с запасными предохранителями 28, 29, 30, соответственно. Выходы блока 15 (БКР) подключены к третьему, четвертому и пятому входам блока 18 (БО), ко второму входу которого подключен второй выход блока 16 (БЛ), а первый выход блока 16 (БЛ) подключен к четвертому входу блока 17 (БВ). Выходы блока 17 (БВ) подключены к входам блоков, 25 (РД4), 26 (РД5), 27 (РД6), соответственно. Первый выход блока 18 (БО) подключен к входам блоков 6 (РД1), 7 (РД2), 8 (РД3), а второй к входам блоков 25 (РД4), 26 (РД5), 27 (РД6). Третий выход блока 18 (БО) подключен к катушке отключения выключателя 11 (Q). Блоки 13 (БПД), блок 14 (БКП) и блок 15 (БКР) подключены к положительному полюсу ("плюсу") источника оперативного тока, а блоки 17 (БВ) и блок 18 (БО) подключены к отрицательному полюсу ("минусу") источника оперативного тока.

В качестве рабочего трансформатора 1 может быть использован трансформатор типа ТМ-1600/35-У13, а в качестве выключателя 11 (Q) элегазовый колонковый выключатель ВГТ-35 кВ. Блоки 12 (БКТ) контроля тока в фазах трансформатора 1, блок 13 (БПД) прекращающий действие устройства, блок 14 (БКП) контроля положения выключателя, блок 15 (БКР) контроля положения разъединителей, блок 16 (БЛ) логики, блок 17 (БВ) включения и блок 18 (БО) отключения могут быть выполнены на микроконтроллере Arduino Mega 2560 В качестве трансформаторов тока 19, 20, 21, 22, 23, 24 могут быть использованы трансформаторы типа Т-0,66У3. В качестве предохранителей 3, 4, 5, 28, 29, 30 и разъединителей 6 (РД1), 7 (РД2), 8 (РД3), 25 (РД4), 26 (РД5), 27 (РД6) могут быть использованы предохранители типа ПКТ101-35УЗ и разъединители типа РД3-35/1000.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом. После подключения трансформатора 1 и включения выключателя 11 (Q) линии 10 начинают измерять токи в каждой фазе трансформатора 1 и токи в каждой фазе линии 10. Если токи I в фазах трансформатора 1 больше токов I_x.х. его холостого хода, то сигналы с выходов блока 12 (БКТ) контроля тока в фазах трансформатора 1 не поступают. Устройство не запускается и не выдает сигнал на отключение выключателя 11 и на включение разъединителей 25 (РД1), 26 (РД2), 27 (РД3).

Как только ток в одной или в нескольких фазах трансформатора 1 становится меньше тока I_x.х. его холостого хода (при перегорании одного или нескольких рабочих предохранителей в любой из фаз трансформатора 1). Например, если перегорел предохранитель 3 в фазе А, то на первый вход блока 12 (БКТ) контроля тока в фазах трансформатора 1 поступает информация с трансформатора 19 тока, блок 12 (БКТ) посылает сигнал на первый вход блока 16 (БЛ) логики и на первый вход блока 17 (БВ) включения. Если при этом выключатель 11 (Q) включен и ток хотя бы в одной из фаз линии больше тока ее холостого хода, то на пятый вход поступает сигнал с первого выхода блока 14 (БКП) контроля положения выключателя, с блока 13 (БПД) прекращающего действие устройства, когда ЭУ (линия 10) отключена с противоположной стороны, на четвертый вход блока 16 (БЛ) сигнал не поступает. Блок 16 (БЛ) начинает отсчет эталонного времени (где - время работы релейной защиты ЭУ; - время отключения выключателя ЭУ; t_АПВ - выдержка времени устройства автоматического повторного включения выключателя ЭУ). После истечения времени t₁ блок 16 (БЛ) фиксирует факт окончания первого отсчета, и со своих первого и второго выходов посылает сигнал на четвертый вход блока 17 (БВ) включения и второй вход блока 18 (БО) отключения. Блок 18 (БО) со своего третьего выхода посылает сигнал катушку отключения выключателя 11 (Q). После отключения выключателя 11 (Q) на пятый вход блока 17 (БВ) поступает сигнал со второго выхода блока 14 (БКП). Блок 17 (БВ) перерабатывает всю информацию, и с первого выхода подает сигнал на блок 25 (РД4) управления разъединителем, подключая запасной предохранитель 28 в работу, затем от устройства автоматического повторного включения (АПВ) включают выключатель 11 (Q) линии 10.

Если сразу или через какое-то время t₂ после включения выключателя 11 (Q) ток в любой из фаз трансформатора опять станет меньше I_x.х., и при этом выключатель 11 (Q) включен и ток хотя бы в одной из фаз одной из фаз ЭУ (питающей шины 2) больше тока ее холостого хода, то на несколько или на один вход блока 12 (БКТ) поступают сигналы с трансформаторов 19, 20, 21 тока. С выходов блока 12 (БКТ) сигналы поступают на первый, второй и третий входы блоков 16 (БЛ) и 17 (БВ). На пятый вход блока 16 (БЛ) логики поступает сигнал с первого выхода блока 14 (БКП), а на четвертый с блока 13 (БПД) сигнал не поступает. Блок 16 (БЛ) снова начинает отсчет эталонного времени t₁ и фиксирует окончание отсчета второй раз. Сразу после окончания отсчета времени t₁ блок 16 (БЛ) со своего второго выхода посылает сигнал на второй вход блока 18 (БО) отключения. В это же время на третий вход блока 18 (БО) поступает сигнал с первого выхода блока 15 (БКР) контроля положения разъединителей (включен разъединитель 25 (РД4) запасного предохранителя 28 в фазе А трансформатора 1). Блок 18 (БО) со своего третьего выхода посылает сигнал на катушку отключения выключателя 11 (Q). После отключения выключателя 11 (Q) на первый вход блока 18 (БО) поступает сигнал со второго выхода блока 14 (БКП) контроля положения выключателя. Далее с первого и второго выхода блока 18 (БО) сигналы поступают на блоки 6 (РД1), 7 (РД2), 8 (РД3), 25 (РД1), 26 (РД2), 27 (РД3) и отключают включенные разъединители, в том числе и разъединители с высшей стороны трансформатора 1 (на схеме не показано). Затем от устройства автоматического повторного включения (АПВ) включают выключатель 11 (Q) линии 10.

Если выключатель 11 (Q) включен и ток хотя бы в одной из фаз ЭУ больше тока ее холостого хода и при этом ток в одной или в нескольких фазах трансформатора 1 стал меньше I_x.х., то на входа блока 12 (БКТ) поступает информация от одного или нескольких трансформаторов 19, 20, 21 тока. Блок 12 (БКТ) со своих выходов посылает сигналы на первый, второй и третий входы блока 16 (БЛ), а на пятый с первого выхода блока 14 (БКП), на четвертый вход которого сигнал с выхода блока 13 (БПД) не поступает. Блок 16 (БЛ) начинает отсчет эталонного времени t₁. Если во время отсчета времени t₁ выключатель 11 (Q) отключился, то отсчет прекращается, и предлагаемое устройство не работает.

Если выключатель 11 (Q) включен и ток, хотя бы в одной из фаз ЭУ меньше тока ее холостого хода, то на четвертый вход блока 16 (БЛ) поступает сигнал с выхода блока 13 (БПД), и предлагаемое устройство не работает.

Таким образом, при перегорании рабочих предохранителей они автоматически заменяются резервными, и происходит автоматическое повторное включение трансформатора, которое, как известно, успешно в 40% случаев, благодаря чему и может быть получен значительный экономический эффект.