Устройство для распределения электрической энергии переменным током

Устройство для распределения электрической энергии переменным током

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскнк

Соцнапнстнческнк

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено 21.04.80 (21) 2913598/24-07 (51)М. Кл.

Н 02 Э 3/00 с присоединением заявки М9вударствеиеы1 кемитет

СССР е делам «забретейий и еткрытнв (23) ПриоритетОпубликовано 15. 04.82. Бюллетень М 14 (53) УДК 621.. 316.3.061 (088.8) Дата опубликования описания 18.04.82 (72) Авторы изобретения

Л.А. Кучумов и А.И. Баташов (71) Заявитель

Ленинградский ордена Ленина политехнически им. М.И. Калинина (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ЭНЕРГИИ ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ

Изобретение относится.к устройствам для передачи и распределения электрической энергии переменным током и может быть использовано при создании сетей, имеющих малые уровни токов короткого замыкания при высоком качестве электрической энергии в нормальном режиме.

Известны устройства для электро, снабжения потребителей, в которых для ограничения токов короткого замыкания применяются трансформаторы с расщепленными обмотками низкого напряжения или используются токоограничивающие устройства разных типов в цепях питания трансформаторов или между секциями сборных шин (13.

Недостатком указанных устройств является то, что они либо не позволяют глубоко ограничить токи корот кого замыкания, либо при достижении глубокого ограничения токов короткого замыкания при установке токоогра" ничивающих устройств в цепях питания их габаритная мощность существенно возрастает, Наиболее близким к изобретению является устройство системы электроснабжения, содержащее три: трехфазных понижающих трансформатора, объединен- ных на параллельную работу токоограничивающим устройством. Сопротивле ние токоограничивающего устройства в нормальном режиме мало и оно не

1О влияет на работу электроприемников.

При коротком замыкании на отходящей линии увеличивается сопротивление токоограничивающего устройства и в результате ограничивается уровень

35 подпитки токов короткого замыкания от двух других секций. После отключения короткого замыкания линейным выключателем сопротивление токоог20 раничивающего устройства снова становится близким к нулю и восстанавливается параллельная работа трансформаторов. При коротком замыкании на секции сборных шин токи подпит56

4 системы сборных шин, нагрузку 22-24 первой, второй и третьей секций системы сборных шин, нагрузку 25-27 первой, второй и третьей секций дополнительной системй сборных шин, выключатели 28-30 в цепи источников питания. На чертеже обозначено К -К -, 1 точки. короткого замыкания, Система распределения электрической энергии

1 имеет три источника питания 1-3, которые подключены через выключатели соответственно к секциям 4-6, соединенным между собой токоограничивающими устройствами 7"9, имеющим в нормальном режиме близкое к нулю сопротивление. Дополнительная система сборных шин (10-12) получает питание через выключатели :l3-15 от сборных шин 4-6 так. что фазы а. Ь„ с каждой из секций 10- 1Х пол чают питание от разных секций сборных шин

Й-6. К шинам 4-6 и 10-12 подключены через выключатели 16-18 и l9-21 соответственно нагрузки 22-24 и 25-27.

В нормальном режиме при объединении секций 4-6 через токоограничивающее устройство протекают токи небаланса нагрузок секций 4-6, а также. секций 10-12. При отсутствии небаланса нагрузок переток через токоограничивающее устройство равен нулю.

Изложенные ниже соображения показывают, что основных (массовых) потребителей целесообразно подключать к дополнительным секциям шин. На этих секциях и их электроприемниках возможны частые короткие замыкания.

Число подключенных к секциям 4-6 электроприемников предполагает ограниченный, и соответственно, будет малой и вероятность возникновения там коротких замыканий.

Рассмотрим аварийные режимы работы предлагаемой системы распределения электрической энергии в сетях с изолированной нейтралью, например, в сетях с напряжением 6,10 или 35 кВ.

Предположим, что применяется токоограничивающее устройство реакторнотиристорного типа, как в устростве(21.

При трехфазном коротком замыкании К1 на линии, отходящей, например, от первой секции системы сборных шин 10, вследствие параметрического ввода реактора токоограничивающего устройства происходит резкое ограничение первой полуволны тока короткого замыкания, а далее имеем полный разрез секций 10-12. В этом режиме на

9209 ки от соседних секций ограничиваются токоограничивающим устройством и после отключения выключателя и ветви токоограничивающего устройства, присоединенной к короткозамкнутой секции, восстанавливается параллельная работа соседних секций через токоограничивающее устройство (2 g.

Недостатком известного устройства является то, что токи кОроткого за- щ мыкания даже при сопротивлении токоограничивающего устройства в аварийном режиме, стремящимся к бесконечности, будут ограничиваться на уровне, достигающем десять и более 1 крат по отношению к номинальному току нагрузки секции.

Цель изобретения — создание системы электроснабжения с качеством электрической энергии в нормальном режиме, соответствующим параллельной работе трех источников питания, но с уровнем токов короткого замыкания при коротком замыкании на большей части потребителей значительно меньше уровня токов короткого замыкания при раздельной работе источников питания.

Эта цель достигается тем, что устройство для распределения электрической энергии переменным током, содержащее три источника питания, подключенных к трем трехфазным секциям сборных шин, соединенных друг с другом через токоограничивающий элемент, 35 снабжено дополнительной системой сборных шин, выполненной из трех секций, причем шины фаз каждой секции дополнительной системы сборных шин подсоединены через дополнительно введенные выключатели к шинам соответствующих фаз различных, секций сборных шин.

На чертеже изображена схема предлагаемой системы распределения элект 4S рической энергии.

Схема содержит первый, второй и третий источники питания 1-3 соответственно, первую, вторую и третью секции 4-6 системы сборных шин соответственно, фазы 7-9 токоограничиваю50 щего устройства, первую, вторую и третью секции 10-12 дополнительной системы сборных шин соответственно, выключатели 13-15 в цепи питания дополнительной системы сборных шин, выключатели 16-18 в цепи. нагрузки системы сборных шин, выключатели 1921 в цепи нагрузки дополнительной

56 6

I так как время отключения короткого замыкания не превышает 0,02 с, и после отключения короткого замыкания на линии выключателем 13 или короткого замыкания на секции сборных шин

l0 выключателем 13 электроприемники неаварийных секций сборных шин 11 и 12 продолжают нормально работать.

При использовании тиристорных выключателей в указанных местах могут быть снижены требования к токоограничивающим устройствам, так как разрыв секций становится необязательным.

Возможно и сочетание электромеханических выключателей l9-21 на отходящих линиях и тиристорных выключателей

l3- 15 в цепи питания секций сборных шин 10-12. Тогда при коротком замыкании на отходящей линии, например в точке К, примерно через 0,02 с происходит отключение тиристорного выключателя 13, Когда короткое замыкание на линии отключено линейным выключателем 19, то включение тиристорного выключателя 13 восстанавливает нормальную работу секции 10.

Процессы, происходящие в системе распределения электрической энергии при коротких замыканиях на секциях сборных шин 4-6 или на линиях, отходящих от них, в основном аналогичны тем же процессам в известном устройстве. Основным отличием является то, что при трехфазном коротком замыкании на отходящей линии от одной из секций (например, от секции 4) теряется питание в одной из фаз каждой секции сборных шин 10-12 на время до отключения короткого замыкания выключателем 16. Учитывая это, целесообразно к секциям сборных шин 4-6 подключать минимальное количество мощных электроприемников, а подключение выполнять таким способом (например, шинопроводами), чтобы короткое замыкание на них было маловероятным.

Если это невозможно, то можно систему распределения выполйять без сборных шин 4-6.

Таким образом, система распределения электрической энергии переменным током в сетях с изолированной нейтралью обладает следующими преимуществами. Токи при коротком замыкании на дополнительной секции сборных шин в месте короткого замыкания значительно меньше токов короткого замыкания при раздельной работе сек5 9209 время до отключения короткого замыкания выключателем 19 напряжения в каждой из фаз секций 11 и 12 увели- 3 чивается до линейного. Вектора напряжений фаз а, Ь и с секции 11 отстают от векторов напряжений этих же фаз в исходном режиме на 30, а вектора напряжений фаз а, Ь и с секции 12 опережают вектора напряжений в исходном режиме на 30 . Поэтому ток в месте короткого замыкания без учета подпитки точки короткого замыкания от нагрузки 25 равен геомет- . рической сумме векторов токов нагрузок 26 и 27 я при равных нагрузках на секциях сборных шин не превышает трех крат от номинального тока каждой из секций. Такие токи могут быть отключены выключателями облегченного типа (выключателями нагрузки или ти- 20 ристорными выключателями). Необходимо отметить, что в течение всего периода от разрыва секций и до отключения выключателя 19. на всех секциях сборных шин 4-6 сохраняется номинальное напряжение.

Расчеты и эксперименты на физической модели показали, что при учете сопротивления источников питания даже при металлическом трехфазном коротком замыкании на секциях сборных шин 10-12 реальное увеличение напряжения на здоровых секциях этих сборных шин не превышает 1,5 номи"

О нального. При применении электроме- Ç5 ханических выключателей длительность повышения напряжения не превышает .

0,2-0,3 с (время срабатывания выключателей при токовой отсечке) . Воздействие напряжений такой величинщ. и длительности не представляет опасности для основного электрооборудования. После отключения короткого замыкания линейным выключателем 19 сопротивление токоограничивающего уст- 45 ройства стремится к нулю и восстанавливается нормальный режим работы схемы.

При применении тиристорных выключателей на отходящих линиях (вцклю- 50 чатели 19-21) и в цепи питания секций сборных шин 1.0-12 (выключатели

13-15) при блокировании импульсов управления тиристорных выключателей сразу же после возникновения корот- 5 кого замыкания существенно улучшается. режим работы потребителей неаварийных секций сборных шин 11 и 12

920956

К2

ВНИИПИ

Заказ 2370/68. 27

Тираж 670, Подписное Т филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ций, что позволяет использовать облегченные выключатели или выключатели нагрузки и отказаться в ряде слу.- чаев от увеличения сечения кабельных линий, отходящих от дополнитель- s ной системы сборных шин, по термической устойчивости. Потребители, подключенные к сборным шинам 4-6, не чувствуют любых коротких замыканий на секциях сборных шин 10-12,. Это да- о ет возможность подключать ответст.венных потребителей к сборным шинам

4-6. Большинство же потребителей, у которых возможны частью короткие замыкания, целесообразно подключать к 15 дополнительным сборным шинам. Это существенно повышает надежность работы электроприемников.

Следовательно, предлагаемое устройство для распределения электри- 20 ческой энергии переменным током в сетях с изолированной нейтралью позволяет новым и экономически оправданным способом существенно ограничить токи .короткого замыкания при высоком 25 качестве электрической энергии.

8 формула изобретения

Устройство для распределения электрической энергии переменным током, содержащее три источника питания, подключенных к трем трехфазным секциям сборных шин, соединенных друг с другом через токоограничивающий элемент, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности электроснабжения потребителей, оно снабжено дополнительной системой сборных шин, выполненной из трех секций, причем шины фаз каждой секции дополнительной системы сборных шин подсоединены через дополнительно введенные выключатели к шинам соот« ветствующих фаз различных секций сборных шин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Неклепаев Б.Н. Координация и оптимизация уровней токов короткого, замыкания в электрических системах.

М., "Энергия", 1978.

2, Авторское свидетельство СССР

Ю 353349, кл. Н 02 3 3/12, 1972.