Устройство для автоматического переключения сетей

Авторы патента:

H02J9/06 - с автоматическим переключением

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к устройствам противоаварийной автоматики в системах, критичных к длительности перерыва в электроснабжении, и может быть наиболее эффективно применена в сетях с синхронными двигателями. В устройстве для автоматического переключения сетей, содержащем два источника питания, подключенные через вводные выключатели к нагрузке, блок управления, датчики аварийного режима, подключенные к источникам питания и, соответственно, к первому и второму входам блока управления, первый и второй выходы которого соединены с цепями управления вводных выключателей, а также выключатель в виде биполярного блока тиристоров, управляющий вход которого соединен с третьим выходом блока управления, устройство дополнительно содержит выключатель в виде биполярного блока тиристоров, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, при этом блоки тиристоров подключены параллельно вводным выключателям. Повышается быстродействие устройства для автоматического переключения сетей и тем самым повышается надежность работы потребителей.

Известно устройство, содержащее два источника питания потребителей, подключенные через вводные выключатели к раздельным секциям шин, соединенных двумя параллельно включенными выключателями, один из которых выполнен в виде биполярного блока тиристоров, блок управления и датчики аварийного режима, подключенные к секциям шин и, соответственно, к первому и второму входам блока управления, при этом первый выход блока управления подключен к управляющему входу биполярного блока тиристоров, содержит частотные преобразователи, включенные между потребителями и секциями шин и соединенные управляющими входами со вторым и третьим выходом блока управления, а четвертый и пятый выход блока управления связан с цепями отключения вводных выключателей, RU 63990 U1.

Недостатком данного устройства является большая задержка включения резерва при значительных перерывах питания на одной из шин и, соответственно, значительных углах фазового рассогласования вектора Uсети (напряжение сети) и вектора E (электродвижущая сила) двигателя, потерявшего питание и работающего вследствие этого в генераторном режиме. Частотные преобразователи, используемые в прототипе, эффективны при перерывах электропитания до 3-5 секунд. При более значительных перерывах возможен отказ устройства, и ввод резерва не произойдет. Кроме того, частотные преобразователи имеют весьма высокую стоимость, что существенно удорожает устройство в целом и ограничивает возможность его использования.

Известно устройство для автоматического включения резерва, содержащее два источника питания, подключенные через вводные выключатели к раздельным секциям шин, соединенных двумя параллельно включенными выключателями, один из которых выполнен в виде биполярного блока тиристоров, блок управления, датчики аварийного режима, подключенные к секциям шин и соответственно к первому и второму входам блока управления, первый выход которого подключен к управляющему входу биполярного блока тиристоров, а второй и третий его выходы связаны с цепями отключения вводных выключателей, отличающееся тем, что содержит блок измерения фазового рассогласования, выход которого подключен к третьему входу блока управления, первый и второй входы связаны через датчики аварийного режима соответственно с раздельными секциями шин, RU 103249 U1.

Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящей полезной модели.

Недостатком прототипа является малое быстродействие, поскольку для осуществления переключения необходимо затратить время для отключения основного ввода; кроме того, в случае переключения двигательной нагрузки, необходимо осуществить синхронизацию источников, на что также требуется время.

Сегодня многочисленные потребители очень критичны к времени переключения с основного на резервный ввод. Подобные потребители имеются, в частности, в химической и нефтехимической отрасли, в системах, содержащих компьютерные технологии, в оборонных отраслях. Быстродействие существенно повышает надежность функционирования потребителей.

Задачей настоящей полезной модели является повышение быстродействия устройства для автоматического переключения сетей и тем самым повышение надежности работы потребителей.

Согласно полезной модели в устройстве для автоматического переключения сетей, содержащем два источника питания, подключенные через вводные выключатели к нагрузке, блок управления, датчики аварийного режима, подключенные к источникам питания и, соответственно, к первому и второму входам блока управления, первый и второй выходы которого соединены с цепями управления вводных выключателей, а также выключатель в виде биполярного блока тиристоров, управляющий вход которого соединен с третьим выходом блока управления, устройство дополнительно содержит выключатель в виде биполярного блока тиристоров, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, при этом блоки тиристоров подключены параллельно вводным выключателям.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «Новизна».

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображена блок-схема устройства.

Устройство для автоматического переключения сетей содержит два источника 1, 2 питания потребителей. Источник 1 питания подключен через вводный выключатель 3 к нагрузке 5, источник 2 питания подключен через вводный выключатель 4 к нагрузке 6.

В конкретном примере нагрузкой являются мощные синхронные электрические двигатели.

Устройство содержит блок 7 управления, представляющий собой в конкретном примере одноплатный высокоорганизованный расширяемый контроллер типа BL2600.

К источникам 1, 2 питания и первому и второму входам блока 7, соответственно, подключены датчики 8, 9 аварийного режима. В качестве датчиков 8, 9 могут быть использованы датчики напряжения, тока, фазового рассогласования.

Устройство содержит выключатели в виде биполярных блоков 10, 11 тиристоров. Первый и второй выходы блока 7 управления соединены с цепями управления вводных выключателей 3, 4, соответственно. Управляющий вход биполярного блока 10 тиристоров соединен с третьим выходом блока 7 управления. Управляющий вход выключателя в виде биполярного блока 11 тиристоров соединен с четвертым выходом блока 7 управления. Блоки 10, 11 тиристоров подключены параллельно вводным выключателям 3, 4, соответственно.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме источники 1, 2 подключены к вводным выключателям 3, 4, один из которых нормально включен, второй выключен. Например, включен выключатель 3 и напряжение подводится к нагрузкам 5, 6. Биполярные блоки 10, 11 тиристоров выключены. При аварии со стороны источника 1, например, коротком замыкании, срабатывает датчик 8, подается сигнал управления на первый вход блока 7 управления. На третьем и четвертом выходах блока 7 возникают сигналы на отключения выключателя 3, включение выключателя 4 и биполярных блоков 10, 11 тиристоров. При отключении выключателя 3 ток, протекающий по его контактам, переходит на тиристоры биполярного блока 10, обеспечивая бестоковый процесс коммутации вводного выключателя 3. Практически, ток переходит на биполярный блок 10 тиристоров в начале процесса дугогашения вводного выключателя 3.

При включении биполярных блоков, 10, 11 тиристоров образуется ток подпитки точки короткого замыкания со стороны неповрежденного источника 2. Тиристоры биполярного блока 10 принудительно отключаются этим током за время не более времени отключения тиристоров.

Таким образом достигается технический результат, состоящий в повышении быстродействия устройства.

При использовании низкочастотных тиристоров быстродействие составляет около 200 мксек. Электроснабжение нагрузки не прерывается и осуществляется через биполярный блок 11 тиристоров. После включения выключателя 4 тиристоры биполярного блока 11 отключаются, и ток нагрузки переходит на контакты выключателя 4. При повреждении со стороны источника 2 устройство работает аналогичным образом. Время коммутации становится на порядок меньшим периода переменного тока с частотой 50 Гц. При этом обеспечивается гарантированное электроснабжение потребителей и, что особенно важно, потребителей критичных даже к кратковременным перерывам питания.

Устройство для автоматического переключения сетей, содержащее два источника (1,2) питания, подключенные через вводные выключатели (3,4) к нагрузке, блок (7) управления, датчики (8,9) аварийного режима, подключенные к источникам питания и соответственно к первому и второму входам блока (7) управления, первый и второй выходы которого соединены с цепями управления вводных выключателей (3,4), а также выключатель в виде биполярного блока (10) тиристоров, управляющий вход которого соединен с третьим выходом блока (7) управления, отличающееся тем, что дополнительно содержит выключатель в виде биполярного блока (11) тиристоров, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом блока (7) управления, при этом блоки (10,11) тиристоров подключены параллельно вводным выключателям (3,4).