Устройство для питания постоянным током приемников энергии

Устройство для питания постоянным током приемников энергии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ ПРИЕМНИКОВ ЭНЕРГИИ, содержащее секционированные системы сборных силовых шин и шинок управления с подключенными к ним разнотипными нагрузками, два независимых источника питания в виде аккумуляторных батарей разной емкости с Дополг нительными и хвостовыми элементами, соединенные параллельно через двухплечевую вентильную группу, образованную тремя силовыми диодами, зарядно-подзарядные выпрямительные агрегаты и регулируем :.1е балластные резисторы, от. личающееся тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей схемы постоянного тока, в него введены дополнительный силовой диод, переключатель положения без разрывания цепи.с последовательно соединённой катушкой индуктивности , однополюсные автоматические выключатели, двухполюсный рубильник и два механически сблокированных двухполюсных автоматических выключателя , причем дополнительный силовой диод включен в левое плечо вентильной группы параллельно аналогичному силовому диоду, в цепь между отрицаi тельными ВЫВОДЕ1МИ аккумуляторных батарей разной е жости введен переклю-. СО чатель положения без разрывания цепи с последовательно соединенной катушкой индуктивности, а вентильная группа включена в цепи между отрицательными выводами аккумуляторных батарей разной емкости и шинками управления, однополюсные автоматические, выключатели установлены в цепях положительных выводов зарядно.- подзарядных э выпрямительных агрегатов и аккумуля торных батарей разной емкости, выво ды основных элементов аккумуляторной : батареи большей емкости присоединены к шинкам управления через двухполюсN0 ный рубильник и левое плечо вентильэо ной группы, один из регулируемыхбалластных резисторов подключен .параллельно дополнительным и хвостовым элементом аккумуляторных батарей разной емкости через механически сблокированные двухполюсные автоматические выключатели.

28 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН(19) 1П) 3(51) H 02 J 7/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, н двтоесиомм свидктальстам (21) 3367159/24-07 (22) 23.12.81 (46) 15.07.83. Бюл . Р 26 (72) В.Г.Жильцов (71) Казахское отделение Ордена Октябрьской Революции всесоюзного государственного проек но-изыскательского и научно-исследовательского института энергетических систем и электрических сетей (53) 621.316.35.024(088.8) (56) 1 . Типовой проект "Схемы и панели постоянного тока для аккумуляторных батарей на подстанциях напряжением до 500 кВ. Северо-Западное отделение ВГПИ и НИИ "Эиергосетьпроект", 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9 216098, кл. Н 02 J 7/34, 1966.

3, Авторское свидетельство СССР

В 260724, кл. Н 02 J 7/34, 1969.

4. Авторское свидетельство СССР

9 417871, кл. Н 02 J 7/34, 1969.

5. Авторское свидетельство СССР

9 449421, кл. Н 02 J 7/34, 1973. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ ПРИЕМНИКОВ ЭНЕРГИИр содержащее секционированные системы сборных .силовых шин и шинок управления с подключенными к ним разнотипными нагрузками, два независимых источника питания в виде аккумуляторных батарей разной емкости с допол-, нительными и хвостовыми элементами, соединенные параллельно через двухплечевую вентильную группу, образованную тремя силовыми диодами, эарядно-подзарядные выпрямительные агрегаты и регулируемые балластные резисторы, о т.л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей схемы постоянного тока, в него введены дополнительный силовой диод, переключатель положения без разрывания цепи с последовательно соединенной катушкой индуктивности, однополюсные автоматические выключатели, двухполюсный рубильник и два механически сблокиропанных двухполюсных автоматических выключателя, причем дополнительный силовой диод включен в левое плечо вентильной группы параллельно аналогичному силовому диоду, в цепь между отрицательными выводами аккумуляторных батарей разной емкости введен переключатель положения без разрывания цепи с последовательно соединенной катушкой индуктивности, а вентильная груп па включена в цепи между отрицательными выводами аккумуляторных батарей разной емкости и шинками управления, однополюсные автоматические выключатели установлены в цепях положительных выводов зарядно. — подзарядных выпрямительных агрегатов и аккумуляторных батарей разной емкости, выводы основных элементов аккумуляторной батареи большей емкости присоединены к шинкам управления через двухполЮсный рубильник и левое плечо вентильной группы, один из регулируемых балластных резисторов подключен параллельно дополнительным и хвостовым элементам аккумуляторных батарей разной емкости через механически сблокированные двухполюсные автоматические выключатели.

1029328

Изобретение относится к схемам распределения электрической энергии и питания постоянным током резистивных приемников энергии и может быть применено, например, на электрических станциях и подстанциях при ста5 ционарной установге аккумуляторных батарей и в качестве автономных источников энергии на передвижных объектах (самолетах, судах, космических аппаратах и т.п.,) для питания вспомогательного оборудования и различных механизмов, систем и устройств.

Расширение функциональных возможностей схемы постоянного оперативного тока и повышение надежности элект-15 роснабжения приемников энергии в различных режимах работы привело к созданию многочисленных схем и устройств.

Известны устройства для питания постоянным током приемников энергии с одной аккумуляторной батареей большей емкости (11и(2 J, с двумя аккумуляторными батареями одинаковой емкости 31и P4) .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для питания постоянным током приемников энергии, содержащее две аккумуляторные батареи разной емкости (меньшей и большей), секционированные системы сборных силовых шин и шинок управления с подключенными к ним раэнотипными нагрузками, два регулируемых балластных резистора, два зарядно — подзарядных выпрямительных агрегата, три силовых диода и коммутационные аппараты f5)

Однако у этого устройства ограни чены функциональные возможности.схемы в некоторых. нормальных режимах 40 работы и в аварийных ситуациях, недостаточная степень надежности электроснабжения приемников энергии постоянного тока. цель изобретения - расширение функд5 циональных возможностей схемы постоян -. ного тока и повышение надежности электроснабжения разнотипных приемников энергии.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для питания постоянным током приемников энергии, содержащее секционированные системы силовых шин и шинок управления с под ключенными к ним разнотипными нагрузками, два независимых источника питания в виде аккумуляторных батарей разной емкости с дополнительными и хвостовыми элеМентами, Свединенные параллельно через двухплечевую вентильную группу, образованную тремя 60 силовыми диодами, зарядно- подзарядные выпрямительные агрегаты и регулируемые балластные резисторы, вве» дены дополнительный силовой диод, переключатель положения без разрывания цепи с последовательно соединенной катушкой индуктивности, однополюсные автоматические выключатели, двухполюсный рубильник и два механически сблокированных двухполюсных автоматических выключателя, причем дополнительный силовой диод включен в левое плечо вентильной группы параллельно аналогичному силовому диоду, в цепь между отрицательными выводами аккумуляторных батарей разной емкости введен переключатель положения без разрывания цепи с последовательно соединенной катушкой индуктивности,,а вентильная группа включена в цепи между отрицательными вйводами аккумуляторных батарей разной емкости и шинками управления, однополюсные автоматические выключатели установлены в цепи между положительными выводами аккумуляторных батарей и зарядно- подзарядных в.япря - мительных агрегатов, выводы основных элементов аккумуляторной батареи боль шей емкости присоединены к шинкам управления через двухполюсный рубильник и левое плечо вентильной группы, а один из регулируемых балластных резисторов подключен параллельно дополнительным и хвостовым элементам аккумуляторных батарей через механически сблокированные двухполюсные автоматические выключатели.

На чертеже избражено устройство.

Устройство для питания постоянным током приемников энергии состоит иэ двух независимых и автономно работающих аккумуляторных батарей — большей емкости 1 (с основными и .дополнительными элементами) и меньшей емкости 2 (с основными и хвостовыми элементами), двух взаиморезервиру=емых зарядно-подзарядйых выпрямительных агрегатов 3 и 4, двух независимых секционированных систем сборных силовых шин 5„ снабженных устройством контроля изоляции, с шинами номинального и човышенного напряжений, соединенных соответственно с выводами основных и дополнительных элементов аккумуляторной батареи 1 большей емкости, шинок б управления также с устройством контрояя изоляции, вентильной группы из четырех силовйх диодов 7 и 8 (правое плечо) 9 и 10 (левое плечо), соединенных попарно ,параллельно с одноименной полярностью и встречно друг другу в цепи между отрицательными выводами аккумуляторных батарей, меньшей 2 и большей 1 емкости и шинками б управления, двух балластных регулируемых резисторов 11 и 12, служащих 11 - для компенсации разности выходных выпрямленных напряжений зарядно-подзарядных выпрямителвных агрегатов 3 и 4, а 12 — для обеспечения равномерного заряда или дозаряда основ1029328 только от основных элементов аккумуляторной батареи 2 меньшей емкости через специальный переключатель положения без разрывания цепи 15.

Для этой же цели можно использовать и обычный переключатель на два положения, предварительно на время производства коммутационных . переключений подключен параллельно аккумуляторной батарее 2 меньшей емкости основные элементы аккумуляторной батареи 1 большей емкости посредством двухполюсного рубильника 17 и однополюсного автоматического выключателя 25. Этим также обес. нечивается бесперебойность электроснабжения приемников 32 энергии.

В аварийном режиме и при глубоком разряде аккумуляторной батареи 2 меньшей емкости для обеспечения стабильных уровней напряжения на шинках 6 управления в устройстве реализована возможность подключения. основных элементов аккумуляторной батареи 1 большей емкости параллельно аккумуляторной батарее 2 меньшей емкости, причем после проведения оперативных коммутационных переключений с двухполюсным рубильником 17 и однополюсным автоматическим выключателем 25 аккумуляторную батарею 2 меньшей емкости отключают от шинок 6 управления посредством однополюсного автоматического выключателя 18 с целью устранения ее дальнейшего разряда.

С целью повышения надежности работы схемы постоянного тока параллельно силовому диоду 9 левого плеча вентильной группы вводится дополнительный силовой диод 10 с той же полярностью, дублирующий диод 9 в случае выхода последнего .из строя.

Назначение силовых диодов 7 и 8

1правого плеча вентильной группы,,соединенных параллельно и установленных в цепи между отрицательными выводами аккумуляторных батарей малой 2 и большей 1 емкости.и шинками б управления, состоит в исключении учао тия в питании мощных кратковременных толчковых токов нагрузок 27 или 29 со стороны моломощной аккумуляторной батареи 2-меньшей емкости при включенных коммутационных аппаратах 17 и 25 и обеспечении тем самым стабильного уровня напряжения на шинках б управления в моменты работы мощйых приемников 27 или 29 энергии от силовых шин 5.

Силовые диоды 9 и 10 левого плеча вентильной группы предотвращают разряд основных элемечтов аккумуляторной батареи 1 большей емкости, на израсходовавшую часть запасенной электрической энергии аккумуляторную батарею 2 меньшей емкости, обеспечивая лишь питание аварийных нагруных и дополнительных элементов аккумуляторной батареи .1 большей ем- . кости посредством двухполюсного автоматического выключателя 13 или основных и хвостовых элементов аккумуляторной батареи 2 меньшей емкости при включенном автоматическом выключателе 14, причем для устранения возможности одновременного включения двухполюсных автоматических выключателей 13 и 14 выполняется ,их механическая блокировка, переключателя положения без разрывания цепи 15 с подключенной последовательно ему катушкой 16 индуктивности, двухполюсного рубильника 17, одно- 15 полюсных автоматических выключателей 18 в цепи положительного вывода аккумуляторной батареи 2 меньшей емкости 19-24 в выходных цепях заряд" но-подзарядного выпрямительного аг- 20 регата 3 и зарядно-подзарядного выпрямительного агрегата 4 и 25 в цепи между положительными выводами аккумуляторных батарей меньшей 2 и. боль шей 1 емкости, двухполюсных автомати-25 ческих выключателей 26 в цепи питания кратковременных толчковых токов нагрузки небольшой величины 27 и двухполюсных автоматических выключателей 28 в тех же цепях при питании кратковременных токов толчковоЯ нагрузки большой величины 29, секционных автоматических выключателей 30 в цепях шинок б управления, двухполюсных автоматических выключателей 31 в цепях питания нормальных длительных 32 или аварийных 33 нагрузок, и трехполюсных автоматических выключателей 34, служащих для секционированйя систем сборных силовых шин 5. 40

AB ToHoMHoc Tb работы аккумуляторных батарей меньшей 2 и большей 1 емкости обеспечивается за счет соединения их положительных выводов через однополюсный автоматический 4 выключатель 25, находящийся в нормальном режиме в отключенном состоянии, а отрицательных выводов — через двухполюсный рубильник 17 и вентиль-. ную группу 7-10, причем рубильник 17 также отключен.

Последовательно переключателю положений без разрывания цепи 15 введена катушка 16 индуктивности, служащая для ограничения токов короткого замыкания хвостовых элемен. тов аккумуляторной батареи 2 малой емкости, возникающих в моменты ком-. мутации этого переключателя и устранения, тем самым их глубокого разряда. 60

Питание шинок б управления с подключенными к ним приемниками 32 иди. 33 энергии,в различных режимах работы устройства осуществляется от всех (основных и хвостэвых) или у

1029326

;«ов 33 от аккумуляторной батареи 1 бол .:«шей емкости (от ее основных элементов) .

Устроиство работает следующим образом.

В нормальном режиме работы двух аккумуляторных ба-.ареА разной (большей 1 и меньшей 2) емкости при наличии в системе собственных нужд переменногс тока и отключенных однополюсных автоматических выключате- 10 лях 19, 23, 25 и двухполюсном рубильнике 17 эарядно-подзарядные выпрямительные агрегаты 3 и 4 каждый раздельно осуществляют подэаряд аккумуляторных батарей большей 1 и мень- 15 шей 2 емкости и питание разнотипных нагрузок 27 и 32. Зарядно-подзарядный выпрямительный агрегат 3 осуществляет постоянный подзаряд (либо дозаряд) аккумуляторной батареи 1 0 большей емкости и совместно с ней (только эа счет основных элементов) питает небольшие по величине кратковременные толчковые токи нагрузок 27, подключенных через двухполюсные автоматические выключатели 26 к силовым шинам 5 номинального напряжения, Большие кратковременные толчковые токи нагрузок 29 питает только аккумуляторная батарея 1 большей емкости (как основные, так и дополнительные элементы), ри этом зарядно-подзарядный выпряь ительный агрегат 3 от срабатывания защиты отключается от сети постоянного тока. Заурядно-ползБйаный вынрямительный агрегат 4 осуществляет как постоянный подзаряд (дозаряд) аккумуляторной батареи 2 меньшей емкости при включенных однополюсных автоматических выключателях 22 и 24, так и буферное питание дли- 40 тельной нагрузки 32.

Зарядно-подзарядные выпрямительные агрегаты 3 и 4 при отключенных однополюсных автоматических выключателях 19, 23, 25 и двухполюсном ру- 45 бильнике 17 работают раздельног 3 на аккумуляторную батарею 1 большей емкости, а 4 - на аккумуляторную батарею 2 меньшей емкости.

При наличии переменного тока в системе собственных нужд, но при выходе из строя одного из зарядно-подзарядных выпрямительных агрегатов всю его нагрузку может принять на себя оставшийся в работе эаряднопадзарядный выпрямительный агрегат.

Например, при выходе из строя эарядно-подзарядного выпрямительного агрегата 3 аккумуляторная батарея 1 большей емкости, теряет питание под- 60

« заряда и переходит в режим саморазряда. Спустя определенно«е время вслед. ствие саморазряда напряжение и емкость аккумуляторной батареи 1 боль;;:ей емкости снизятся. Для предотвра- 65 щения самораэряда аккумуляторной батареи 1 большей емкости производится ее подключение к оставшемуся в работе зарядно-подзарядному выпрямительному агрегату 4 следующим образом: предварительно отключают однополюсные автоматические выключатели 19-21 и выводят в ремонт эарядно-подзарядный вынрямительный агрегат 3. Затем одновременно вводится сопротивление балластного резистора 11 и поднимается уровень выходного выпрямленного напряжения эарядно-подзарядного выпрямительного агрегата 4 таким образом, чтобы напряжение ыа шинках управления было равно номинальному, а на шинах повышенного напряжения силовых шин 5 его величина была равна выходному выпрямленному напряжению вышедшего иэ строя эарядно-подзарядного выпрямительного агрегата 3. Разность выходных выпрямленных напряжений эарядно-подзарядных выпрямительных агрегатов 3 и 4 компенсируется балластным регулируемым р зистором 11, После достижения выходным выпрямленным напряжением заданного значения производится подключение аккумуляторной батареи 1 большей емкости к работающему зарядноподзарядному выпрямительному агрегату 4 путем включения однополюсных автоматических выключателей 23 и 25.

В длительном режиме разряда акку. муляторной батареи 2 малой емкости ее емкость и напряжение снижаются, что может привести к неспособности этой. аккумуляторной батареи обеспечить питание приемников энергии постоянного тока с заданными параметрами в случае наложения на выход иэ строя эарядно-подзарядного выпрямительного агрегата 4 реальной аварийной ситуации. При выходе из строя эарядно-подзарядного выпрямительного агрегата 4 и наличии в системе собственных нужд переменного тока аккумулятор:ая батарея 2 меньшей емкости переходит в режим разряда на постоянную длительную нагрузку 32

Для предотвращения такого режима разряда подаются соответствующие звуковые и световые сигналы для дежурного персонала, который производит подключение аккумуляторной батареи 2 меньшей емкости к работающему зарядно-подэарядному выпрямительному агрегату 3 следующим образом: вводится сопротивление регулируемого балластного резистора 11 на определенную величину и включаются однополюсные автоматические выключатели 19 и 25 ° Зарядно-подэарядный выпрямительный агрегат-3 в этом случае осуществляет одновремеи ный подэаряд обеих аккумуляторных батарей 1 и 2 и буферное питание постоянной длительной нагрузки 32.

102932В

Для вывода в ремонт зарядно-подзарядного выпрямительного агрегата 4 предварительно отключают однополюсные автоматические выключатели 2224.

В режиме дозаряда при наличии в системе собственных нужд переменного тока каждый эарядно-подзарядной выпрямительный агрегат 3 и 4 осуществляет постоянный подзаряд только своей аккумуляторной батареи, а зарядно-н выпрямительный агрегат 4 дополнительно с этим осуществляет буферное питание постоянной длительной .нагрузки 32. Для обеспечения в режиме дозаряда анку- 15 муляторной батареи 2 меньшей емкости номинального напряжения на шинках б управления эти шинки на все время дозаряда подключают к основным элементам аккумуляторной батаг- jp реи 2 меньшей емкости посредством переключателя положений беэ разрыва ния цепи 15.

В режиме дозаряда любой из акку-., муляторных батарей и при наличии переменного тока в системе собственных нужд и выходе из строя одного иэ зарядно-подэарядных выпрямительных агрегатов 3 или 4 его нагрузку принимает на себя оставшийся в работе зарядно-йодзарядный выпрями2ельный агрегат. Порядок оперативных переключений сохраняется аналогичным режиму постоянного подэаряда, за исключением операций с балластными регулируемыми. резисторами 11 и 12: первый вводится уже на меньшую величину сопротивления, а второй при помо. щи двухполюсного автоматического вык:лючателя 14 шунтирует хвостовые элементы аккумуляторной батареи 2 малой 40 емкости, причем переключатель положения без разрывания цепи 15 переводится в другое положение.

В аварийном режиме работы при исчезновении переменного тока в системе собственных нужд аккумуляторные батареи большей 1 и меньшей 2 емкости переходят соответственно в режимы . разряда и самораэряда и раздельно питают разнотипные нагрузки: аккумуляторная батарея 1 большей емкоститолько кратковременную толчковую 27 или 29, а аккумуляторная батарея меньшей емкости 2 — аварийную 33.

При использовании предлагаемого устройства обеспечивается независимость работы двух аккумуляторных батарей разной емкости на резистивную нагрузку, достигается возможность равномерного заряда и подзаряда (дозаряда) основных и дополнительных (хвостовых1 элементов аккумуляторных батарей разной емкости, облегчаетсяпоиск "земли" на любой из секций сборны с силовых шин или шинок управления, повышается надежность электроснабжения раэнотипных приемников энергии от автономно работающих аккумуляторных батарей, в случае выхода из строя одного из силовых диодов левого плеча вентильной группы оставшийся в работе силовой диод обеспечивает бесперебойное питание шинок управления.

Таким образом, предлагаемое устройство для питания постоянным током приемников .энергии по сравнению с йзвестными обладает более широкими функциональными возможностями и большей надежностью электроснабжения вспомогательного оборудования и систем управления.

1029328 г

Составитель И.Найдина

Техред T,Ìàòî÷êà, Корректор A.Ôåðåíö

Редактор И.Касарда

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4

Заказ 4995/54 Тираж 617. Подиисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская Наб., д. 4/5