Система внешнего электроснабжения электрической централизации

Авторы патента:

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве системы внешнего электроснабжения поста электрической централизации потребителями электрической энергии, которые предъявляют повышенные требования к бесперебойности электроснабжения.

Система содержит первый и второй вводы трехфазной сети, первую и вторую электростанции, аккумуляторную батарею, первую, вторую и третью схемы включения резерва, выпрямительное устройство, шины трехфазного тока и трехфазный инвертор, блок разделительных диодов, шины постоянного тока и трехфазный инвертор, при этом первая схема включения резерва выдает напряжение при наличии хотя бы на одном из двух вводов трехфазные сети, вторая схема включения резерва выдает напряжение после запуска любой из двух электростанции, третья схема включения резерва выдает напряжение при наличии напряжения или в сети или при запуске электростанции (от основного или резервного источника электроэнергии). При отсутствии напряжения на выходе третьей схемы включения резерва потребители постоянного и переменного тока используют электроэнергию аккумуляторной батареи.

Известна система внешнего электроснабжения, содержащая первый ввод сети, второй ввод сети, автоматизированную дизель-электрическую станцию и шины трехфазного тока, при этом первый ввод сети, второй ввод сети и указанная станция соединены с шинами трехфазного тока [1]. Данная система проста, составлена из устройств, серийно выпускаемых отечественной промышленностью, однако ей свойственен и недостаток, сущность которого состоит в том, что при обрыве обоих вводов сети образуется перерыв в электроснабжении, обусловленный временем выхода на режим дизель-электрической станции, который является значительным.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели является система внешнего электроснабжения поста электрической централизации, содержащая первый ввод сети, второй ввод сети, дизель-генераторный агрегат, аккумуляторную батарею, шины трехфазного тока и шины постоянного тока, при этом первый и второй вводы сети, а также дизель-генераторный агрегат подключены к шинам трехфазного тока, а аккумуляторная батарея соединена с шинами постоянного тока [2]. Данная система нашла применение во многих отраслях техники, так как в ней имеются рабочий (сеть), резервный (дизель-генераторный агрегат) и аварийный (аккумуляторная батарея) источники электрической энергии, однако схема соединения перечисленных источников энергии является несовершенной, допускающей перерыв в электроснабжении за время перехода от одного источника к другому, так как переключение источников осуществляется с помощью электромагнитных (инерционных) элементов и время запуска дизель-генераторного блока непостоянно по величине.

Техническим результатом полезной модели является обеспечение бесперебойного электроснабжения трехфазных потребителей переменного тока промышленной частоты и потребителей постоянного тока.

Указанный технический результат достигается тем, что в систему внешнего электроснабжения поста электрической централизации, содержащую первый ввод трехфазной сети, второй ввод трехфазной сети, первую электростанцию, вторую электростанцию, аккумуляторную батарею, шины постоянного тока и шины трехфазного тока, введены первая схема включения резерва, вторая схема включения резерва, третья схема включения резерва, выпрямительное устройство, блок разделительных диодов и трехфазный инвертор, причем первый трехфазный вход первой схемы включения резерва соединен с первым вводом трехфазной сети, второй трехфазный вход первой схемы включения резерва соединен со вторым вводом трехфазной сети; первый трехфазный вход второй схемы включения резерва соединен с трехфазным входом первой электростанции, второй трехфазный вход второй схемы включения резерва соединен с трехфазным входом второй электростанции; трехфазный выход первой схемы включения резерва соединен с первым трехфазным входом третьей схемы включения резерва, трехфазный выход второй схемы включения резерва соединен со вторым трехфазным входом третьей схемы включения резерва; к трехфазному выходу третьей схемы включения резерва параллельно подключены шины трехфазного тока и вход трехфазного выпрямительного устройства, при этом выход указанного устройства подключен к блоку разделительных диодов, соединенному с аккумуляторной батареей и шинами постоянного тока, к которым подключен трехфазный инвертор, соединенный с шинами трехфазного тока.

На фиг.1 представлена структурная схема системы электроснабжения поста электрической централизации. На фиг.2 показана схема включения резерва в силовом исполнении. На фиг.3 изображена схема включения блока разделительных диодов в системе.

Система содержит (фиг.1) первый ввод 1 трехфазной сети, второй ввод 2 трехфазной сети, первую электростанцию 3, вторую электростанцию 4,

аккумуляторную батарею 5, первую схему включения резерва 6, вторую схему включения резерва 7, третью схему включения резерва 8, выпрямительное устройство 9, шины трехфазного тока 10, блок разделительных диодов 11, шины постоянного тока 12 и трехфазный инвертор 13, при этом первый трехфазный вход 6-1 первой схемы включения резерва 6 соединены с первым вводом 1 трехфазной сети, второй трехфазный вход 6-2 первой схемы включения резерва 6 соединены со вторым вводом 2 трехфазной сети; первый трехфазный вход 7-1 второй схемы включения резерва 7 соединен с трехфазным выходом 3-1 первой электростанции 3, второй трехфазный вход 7-2 второй схемы включения резерва 7 соединены с трехфазным выходом 4-1 второй электростанции 4; трехфазный выход 6-3 первой схемы включения резерва 6 соединен с первым входом 8-1 третьей схемы включения резерва 8, трехфазный выход 7-3 второй схемы включения резерва 7 соединен со вторым трехфазным входом 8-2 третьей схемы включения резерва 8; к трехфазному выходу 8-3 третьей схемы включения резерва 8 параллельно подключены шины трехфазного тока 10 и выход 9-1 трехфазного выпрямительного устройства 9. Выпрямительное устройство 9 подключено к блоку разделительных диодов 11, который соединен с аккумуляторной батареей 5 и шинами постоянного тока 12, соединенными с трехфазным инвертором 13, подключенным к шинам трехфазного тока 10. Первая 6, вторая 7 и третья 8 схемы включения резерва являются идентичными, выполненными на электромагнитных элементах и каждая из них содержит (фиг.2), применительно к первой схеме включения резерва 6 трехфазные входы 6-1 и 6-2 и трехфазный выход 6-3. Первый трехфазный вход 6-1 содержит силовые шины 6-4, 6-5, 6-6 и блок реле 6-Г, а второй трехфазный вход 6-2 содержит силовые шины 6-4', 6-5', 6-6' и блок контактов 6-2'. Нулевая шина 6-7 является общей для обоих входов. Трехфазный выход 6-3 содержит только силовые шины. Блок реле 6-1' содержит реле контроля напряжения 14 фазы 6-4 с замкнутым контактом 14-1, установленным в блоке контактов 6-2', реле контроля напряжения 15 с разомкнутым контактом 15-1 и замкнутым контактом 15-2, причем контакт 15-1 установлен в блоке реле 6-1', а контакт 15-2 установлен в блоке контактов 6-2',

реле контроля напряжения 16 с разомкнутым контактом 16-1 замкнутым контактом 16-2, установленным в блоке контактов 6-2', исполнительное реле 17 с собственным блоком разомкнутых контактов 17-1, при этом реле контроля напряжения 14 включено между фазой 6-4 и нулевой шиной 6-7, реле контроля напряжения 15 включено между фазой 6-5 и нулевой шиной 6-7, реле контроля напряжения 16 включено между фазой 6-6 и нулевой шиной 6-7, а исполнительное реле 17 включено между фазой 6-4 и нулевой шиной 6-7 через последовательно включенные разомкнутые контакт 15-1 реле контроля напряжения 15 и контакт 16-1 реле контроля напряжения 16, при этом контакты 17-1 собственного блока разомкнутых контактов исполнительного реле 17, установлены в разрывы силовых шин первого трехфазного входа 6-1 и трехфазного выхода 6-3. Блок контактов 6-2' содержит исполнительное реле 18 с блоком собственных разомкнутых контактов 18-1, которое включено между фазой 6-4' и параллельно включенными замкнутыми контактами: 14-1 реле контроля напряжения 14, 15-2 реле контроля напряжения 15 и 16-2 реле контроля напряжения 16, при этом контакты 18-1 собственного блока разомкнутых контактов реле 18 установлены в разрывы силовых шин второго трехфазного входа 6-2 и трехфазного выхода 6-3. Блок разделительных диодов 11 содержит (фиг.3) разделительный диод 11-4, вход 11-1, соединяющий указанный блок с аккумуляторной батареей 5, вход 11-2, соединяющий упомянутый блок с выпрямительным устройством 9 и выход 11-3, соединяющий блок 11 с шинами постоянного блока 12. Все основные элементы системы серийно выпускаются отечественной промышленностью.

Система внешнего электроснабжения работает следующим образом. В статическом режиме при наличии напряжения на первом вводе 1 трехфазной сети (фиг.1), оно поступает на первый трехфазный вход 6-1 первой схемы включения резерва 6, а именно на фазе 6-4, 6-5, 6-6 (фиг.2), при этом срабатывают реле контроля напряжения 14, 15 и 16 блока 6-1', размыкая контакты 14-1, 15-2, 16-2 в блоке в блоке контактов 6-2' второго трехфазного входа 6-2 первой схемы включения резерва 6. Реле контроля напряжения 15 и 16 замыкают разомкнутые контакты 15-1 и 16-1 в блоке реле 6-1', обеспечивая

цепь питания исполнительного реле 17, которое, сработав, замкнет контакты 17-1 собственного блока разомкнутых контактов, что обеспечит появление трехфазного напряжения на трехфазном выходе 6-3 первой схемы включения резерва 6. Наличие напряжения на трехфазном выходе 6-3 от первого трехфазного выхода 6-1 первой схемы включения резерва 6 исключает появление напряжения на указанном выходе от шин 6-4', 6-5' и 6-6', так как исполнительное реле 18 обесточено контактами 14-1, 15-2 и 16-2 и его контакты 18-1, блока собственных разомкнутых контактов, остаются в исходном положении. Напряжение промышленной сети с трехфазного выхода 6-3 первой схемы включения резерва 6 (фиг.1) поступает на первый трехфазный вход 8-1 третьей схемы включения резерва 8. Так как устройство, схема и состав третьей схемы включения резерва 8 аналогичны устройству, схеме и составу первой схемы включения резерва 6, то трехфазное напряжение сети с трехфазного выхода 8-3 третьей схемы включения резерва поступает на шины трехфазного тока 10, от которых получают питание трехфазные потребители (не показаны) и на вход 9-1 трехфазного выпрямительного устройства 9, где осуществляется преобразование трехфазного тока в постоянный ток. Выпрямленное напряжение с выхода 9-2 выпрямительного устройства 9 поступает на вход 11-2 блока разделительных диодов 11 (фиг.3), а так как его величина выше величины напряжения аккумуляторной батареи 5, то разделительный диод 11-4 будет закрыт и аккумуляторная батарея 5 разряжаться не будет. С выхода 11-3 блока разделительных диодов 11 напряжение выпрямительного устройства 9 поступает на шины постоянного тока 12, от которых получают питание потребители постоянного тока (не показаны). Описанный режим является длительным, так как выводы трехфазной сети редко выходят из строя. При отсутствии напряжения на первом вводе трехфазной сети 1 (фиг.1) или отсутствии напряжения на любой из фаз 6-4, 6-5 и 6-6 (фиг.2) не сработает соответствующее реле контроля напряжения, его замкнутый контакт в блоке контактов 6-2' второго ввода 2 трехфазной сети не разомкнется, и сработает исполнительное реле, которое и замкнет контакты 18-1 собственного блока разомкнутых контактов и

напряжение сети с шин 6-4', 6-5' и 6-6' поступит на трехфазный выход 6-3 первой схемы включения резерва 6 (фиг.1). Далее напряжение сети поступает по описанному выше алгоритму. В динамическом режиме при отсутствии напряжения в трехфазной сети запускается первая электростанция 3, (цепи запуска не показаны). Кроме того, на время запуска первой электростанции 3 начинает разряжаться аккумуляторная батарея 5 ввиду отсутствия напряжения на входе 11-2 блока разделительных диодов (фиг.3), обеспечивающая напряжение на шинах постоянного тока 12 за счет выхода 11-3 блока разделительных диодов 11. Наличие напряжения на шинах постоянного тока 12 позволяет запустить трехфазный инвертор 13 (цепи его запуска не показаны), обеспечивающий напряжение шины трехфазного тока 10. После запуска первой электростанции 3, на ее трехфазном выходе 3-1 (фиг.1) появится трехфазное напряжение, поступающее на первый трехфазный вход 7-1 второй схемы включения резерва 7 и с трехфазного выхода 7-3, указанной схемы включения резерва, оно поступает на второй трехфазный вход 8-2 третьей схемы включения резерва. Далее напряжение проходит в описанном выше устройстве и поступает в конечном итоге на вход 11-2 блока разделительных диодов 11 (фиг.3). Разделительный диод 11-4 закрывается, прекращая разряд аккумуляторной батареи 5. Если, по каким-либо причинам откажет первая электростанция 3, то в работу вступает вторая электростанция 4, при этом передача и преобразование осуществляется по описанному выше алгоритму.

Таким образом, при наличии напряжения сети, потребители переменного тока питаются от шин трехфазного тока 10, образованных напряжением сети, а потребители постоянного тока питаются от шин постоянного тока 12, образованных напряжением выпрямительного устройства 9. При отсутствии напряжения сети, указанные шины образуются напряжением электростанции 3 и 4, однако, пока не запустится любая из электростанций, напряжение аккумуляторной батареи 5 образует шины постоянного тока 12, а выходное трехфазное напряжение инвертора 13 образует шины трехфазного тока 10, т.е. потребители и потребители постоянного тока находятся под напряжением непрерывно. Перерыв в электроснабжении потребителей переменного и

постоянного тока при отказе сети и электростанций не превышает времени открытия диодов блока разделительных диодов, т.е. доли мс, чем и достигается поставленный технический результат.

Источники, принятые во внимание

[1]. Электропитание устройств связи. Под ред. О.А.Доморацкого. М., Радио и связь, 1981, стр.238, рис.8.5.

[2]. Багуц В.П., Ковалев Н.П., Костроминов A.M. Электропитание устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. М., Транспорт, 1991, стр.230, рис.11.11.

Система внешнего электроснабжения поста электрической централизации, содержащая первый ввод трехфазной сети, второй ввод трехфазной сети, первую электростанцию, вторую электростанцию, аккумуляторную батарею, шины постоянного тока и шины трехфазного тока, отличающаяся тем, что введены первая схема включения резерва, вторая схема включения резерва, третья схема включения резерва, выпрямительное устройство, блок разделительных диодов и трехфазный инвертор, причем первый трехфазный вход первой схемы включения резерва соединен с первым вводом трехфазной сети, второй трехфазный вход первой схемы включения резерва со вторым вводом трехфазной сети, первый трехфазный вход второй схемы включения резерва соединен с трехфазным выходом первой электростанции, второй трехфазный вход второй схемы включения резерва соединен с трехфазным выходом второй электростанции, трехфазный выход первой схемы включения резерва соединен с первым трехфазным входом третьей схемы включения резерва, трехфазный выход второй схемы включения резерва соединен с вторым трехфазным входом третьей схемы включения резерва, к трехфазному выходу третьей схемы включения резерва параллельно подключены шины трехфазного тока и вход трехфазного выпрямительного устройства, при этом выход указанного устройства подключен к блоку разделительных диодов, соединенному с аккумуляторной батареей и шинами постоянного тока, к которым подключен трехфазный инвертор, соединенный с шинами трехфазного тока.