Система электроснабжения с автоматическим резервированием

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве системы электроснабжения, потребители которой предъявляют повышенные требования к бесперебойности их электроснабжения. Система содержит основной и резервный источники, выходные шины, реле контроля напряжения фаз основного источника, реле включения резервного источника, коммутаторы тока основного и резервного источников, при этом реле включения резервного источника и реле контроля состояния фаз основного источника снабжены тремя замыкающими контактами каждое, которые используются для управления коммутаторами тока обоих источников, которые выполнены на встречновключенных тиристорах. При неисправности фаз основного источника потребители подключаются к резервному источнику, а при исправных фазах основного источника, резервный отключается, при этом переход от одного источника к другому осуществляется автоматически.

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве системы электроснабжения, потребители которой предъявляют повышенные требования к бесперебойности их электроснабжения и являются потребителями большой мощности.

Известна система электроснабжения, содержащая первый и второй однофазные фидеры, реле с замыкающими и размыкающими контактами управляющие работой контактора, переключающего потребители с одного фидера однофазной сети на другой [1]. Данная система имеет простую схему, однако она нашла применение при однофазных фидерах сети и потребителях.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленной полезной модели является трехфазная система электроснабжения с автоматическим резервированием, содержащая основной источник с зажимами А1, В1, С1 и 0, резервный источник с зажимами А2, В2, С2 и 0, выходные шины А, В, С и 0, реле контроля напряжения фаз основного источника с одним замыкающим и одним размыкающим контактами, реле контроля состояния фаз основного источника, коммутатор тока основного источника, коммутатор тока резервного источника и реле включения резервного источника [2]. В нормальных условиях нагрузка питается от основного источника, так как все реле контроля напряжения фаз сработали, и реле контроля состояния фаз обеспечило замкнутое состояние коммутатора тока основного источника, при этом реле включения резервного источника отключено. При пропадании напряжения любой из фаз основного источника реле контроля напряжения данной фазы отпускает, и питание реле контроля состояния фаз нарушается, оно отпускает, и коммутатор тока основного источника отключается, при этом получает питание реле включения резервного источника, которое срабатывает и обеспечивает

рабочее состояние коммутатора резервного источника. Данная система нашла широкое применение на многих промышленных объектах и на транспорте ввиду ее простоты и технологичности, однако ей присущи и недостатки, среди которых основными являются длительность перехода от одного источника на другой, составляющая 0.6...0,8 с, подгорание контактов обоих коммутаторов тока, предопределяющее снижение надежности и ограниченная мощность коммутации и источников электроэнергии.

Требуемый технический результат заключается в повышении надежности системы электроснабжения.

Требуемый технический результат достигается тем. что системе электроснабжения с автоматическим резервированием, содержащей основной источник с зажимами фаз A1, B1, C1 и зажимом 0, резервный источник с зажимами фаз А2, В2, С2 и зажимом 0, выходные шины фаз А, В, С и выходную шину 0, три реле контроля напряжения фаз основного источника с одним замыкающим и одним размыкающим контактами каждое, реле контроля состояния фаз основного источника, коммутатор тока основного источника, коммутатору резервного источника и реле включения резервного источника, причем каждая из фаз основного источника соединена последовательно с каждой соответствующей фазой резервного источника с помощью последовательно включенных ключей соответствующих фаз коммутатора тока основного источника и коммутатора тока резервного источника, вторичные шины подключены к общим точкам упомянутых последовательно включенных ключей соответствующих фаз, реле контроля напряжения каждой фазы основного источника включены между зажимами соответствующих фаз с зажимом 0, реле контроля состояния фаз основного источника включено между зажимами фазы A1 и зажимом 0 через последовательно соединенные замыкающие контакты контроля напряжения каждой из фаз, реле включения резервного источника соединено с зажимом фазы С резервного источника и зажимом 0 через параллельно соединенные размыкающие контакты реле контроля напряжения

каждой из фаз основного источника, реле контроля состояния фаз основного источника и реле включения резервного источника снабжены тремя замыкающими контактами каждое, ключи каждой фазы названных коммутаторов тока выполнены бесконтактными в виде полупроводниковых ключей, при этом каждый ключ содержит три параллельно включенных ветви, соединенные в узлах входном и выходном, при этом первая из указанных ветвей образована следующей последовательной цепью: входной узел, катод тиристора, анод тиристора, выходной узел; вторая ветвь из указанных параллельных ветвей образована последовательной цепью: входной узел, анод диода прямого включения, замыкающий контакт, резистор, катод диода обратного включения, выходной узел; третья ветвь из указанных параллельных ветвей образована последовательной цепью входной узел, анод тиристора, катод тиристора, выходной узел, причем управляющий электрод тиристора первой ветви соединен с катодом диода прямого включения второй ветви, управляющий электрод тиристора третьей ветви соединен с катодом диода обратного включения второй ветви, при этом замыкающие контакты вторых ветвей ключей каждой фазы коммутатора тока основного источника принадлежат реле контроля состояния этой фазы, а замыкающие контакты вторых ветвей ключей каждой фазы коммутатора тока резервного источника принадлежат реле включения указанного источника.

На чертеже изображена схема системы электроснабжения с автоматическим резервированием.

Система содержит основной источник с зажимами A1, B1, C1 и 0. резервный источник с зажимами А2, В2, С2 и 0, выходные шины А, В, С и 0, реле контроля напряжения фаз 1, 2 и 3 с одним замыкающим 1-1, 2-1 и 3-1 и одним размыкающим 1-2, 2-2 и 3-2 контактами, соответственно, реле контроля состояния фаз 4 основного источника, реле включения резервного источника 5, коммутатор тока резервного источника 6 с ключами фаз 7, 8 и 9, коммутатор тока основного источника 10 с ключами фаз 11, 12 и 13, причем реле

контроля состояния фаз 4 снабжено замыкающими контактами 4-1, 4-2 и 4-3, а реле включения резервного источника 5 снабжено замыкающими контактами 5-1, 5-2 и 5-3, причем фаза А1 основного источника соединена с фазой А2 резервного источника с помощью последовательно соединенных ключа 7 коммутатора тока 6 резервного источника и ключа 11 коммутатора тока 10 основного источника, фаза В1 основного источника соединена с фазой В2 резервного источника с помощью последовательно соединенных ключа 8 коммутатора тока 6 резервного источника и ключа 12 коммутатора тока 10 основного источника, фаза С1 основного источника соединена с фазой С2 резервного источника с помощью последовательно соединенных ключа 9 коммутатора тока 6 резервного источника и ключа 13 коммутатора тока 10 основного источника, выходные шины с зажимами А, В, С и 0 подключены к соответствующим фазам между коммутаторами тока 6 резервного источника и 10 основного источника, реле контроля напряжения фаз основного источника 1, 2 и 3 включены между соответствующими фазами и зажимом 0, реле контроля состояния фаз 4 включено между фазой А1 и зажимом 0 через последовательно соединенные замыкающие контакты 1-1, 2-1 реле контроля напряжения фаз А1 и В1 и 3-1 реле контроля напряжения фазы С1, реле включения 5 резервного источника включено между фазой С2 резервного источника и зажимом 0 через параллельно соединенные размыкающие контакты: 1-2 реле контроля напряжения фазы А1, 2-2 реле контроля напряжения фазы В1 и 3-2 реле контроля напряжения фазы С1. Ключи 7, 8 и 9 коммутатора тока 6 резервного источника, ключи 11, 12 и 13 коммутатора тока 10 основного источника выполнены по однотипным электрическим схемам, содержащим три параллельно включенных ветви (применительно к ключу 7): 7-1, 7-2 и 7-3, соединенных в входном узле 7-9 и выходном узле 7-10: ветвь 7-1 образована последовательной цепью: узел 7-9, катод тиристора 7-4, анод тиристора 7-4, узел 7-10; ветвь 7-2 является цепью управления и образована последовательной цепью: узел 7-9, анод диода прямого включения 7-5, резистор 7-6, замыкающий контакт 5-1 реле включения 5 резервного источника,

катод диода обратного включения 7-7, узел 7-10; ветвь 7-3 образована последовательной цепью: узел 7-9, анод тиристора 7-8, катод тиристора 7-8, узел 7-10. Управляющий электрод тиристора 7-4 соединен с катодом диода прямого включения 7-5. а управляющий электрод тиристора 7-8 соединен с катодом диода обратного включения 7-7. Ключи 8 и 9 выполнены по аналогичным схемам, при этом в цепи ветви 8-2 включен замыкающий контакт 5-2, а в цепь ветви 9-2 включен замыкающий контакт 5-3 реле включения 5 резервного источника. Ключи I 1. 12 и 13 коммутатора тока 10 основного источника аналогичны ключам 7, 8 и 9, однако в ветвях 11-2, 12-2 и 13-2 установлены замыкающие контакты 4-1, 4-2 и 4-3 реле контроля 4 состояния реле 1...3 основного источника. Все элементы схемы системы серийно выпускаются отечественной промышленностью.

Система работает следующим образом. При наличии напряжения на зажимах А1, В1, С1 и 0 основного источника срабатывают реле 1, 2 и 3, и после замыкания контактов 1-1, 2-1 и 3-1, принадлежащих реле 1, 2 и 3, соответственно, срабатывает реле 4, которое замыкает свои контакты 4-1, 4-2 и 4-3 в ветвях 11-2, 12-2 и 13-2 ключей 11, 12 и 13 коммутатора тока 10 основного источника, при этом реле 1, 2, 3 срабатывая, разрывают цепь питания реле включения 5 резервного источника. Замыкание контактов реле 4 обеспечивает автоматическое поочередное включение тиристоров: 11-4, 11-8, 12-4, 12-8, 13-4 и 13-8, так как импульсы управления ими формируются из их анодных напряжений. Так, например, в ключе 11 если на аноде тиристора 11-4 положительная полуволна напряжения, то при замыкании контакта 4-1 через прямо включенный диод 11-5 и резистор 11-6 пройдет импульс тока управления тиристором 11-4, в результате чего прямо включенный тиристор 11-4 включится, анодное напряжение уменьшится почти до нуля, сигнал управления исчезнет, но тиристор 11-4 останется в проводящем состоянии до конца полупериода, пока анодный ток не пройдет через нуль. В другой полупериод, при противоположной полярности напряжения сети, аналогично включается тиристор, встречно включенный 11-8, и пока контакт 4-1 будет замкнут,

тиристоры обеспечивают прохождение тока от источника к нагрузке, так как импульсы управления тиристорами образуются поочередно за счет прямо включенного диода 1 1-5. резистора 11-6, контакта 4-1 или за счет встречно включенного диода 1 1-7. контакта 4-1, резистора 11-6. В результате входной 11-9 и выходной 11-10 узлы всегда будут под напряжением. Аналогично работают ключи 12 и 13, поэтому на узлах 12-9, 12-10, 13-9 и 13-10 также будут напряжения пока контакты 4-2 и 4-3 будут замкнутыми. При пропадании напряжения на любой из фаз основного источника, например, фазе А1, реле 1 отпускает, его контакт 1-1 размыкается, а контакт 1-2 замыкается, при этом реле контроля состояния фаз 4 основного источника обесточивается, его контакты 4-1, 4-2 и 4-3 размыкаются и ключи 11, 12 и 13 коммутатора тока 10 основного источника закрываются, а реле включения резервного источника 5 срабатывает, его контакты 5-1, 5-2 и 5-3 замыкаются и ключи 7, 8 и 9 коммутатора тока 6 резервного источника включаются, срабатывая по описанному выше механизму, поэтому напряжение резервного источника поступит на выходные шины. Если напряжения фаз основного источника станут расчетными, то вновь сработают все реле контроля напряжения 1, 2 и 3, затем реле 4, ключи 7, 8 и 9 перестанут работать, а ключи 11, 12 и 13 будут в работе. Данный процесс за время эксплуатации системы повторяется неоднократно.

Таким образом, в предлагаемой системе используются быстродействующие реле управления с временем срабатывания t_cp=0,1 с, поэтому переход от одного источника на другой осуществляется быстрее примерно в пять раз, бесконтактное включение источников позволяет повысить надежность системы, а использование тиристоров, например, серии 573 с прямым током, равным 2500 А при напряжении 1200 В позволяет повысить мощность системы, источников и потребителей, доводя ее до мегаватт, чем и достигается требуемый технический результат.

Источники, принятые во внимание

[1]. Электропитание устройств связи. Под ред. О.А.Доморацкого. М., Радио и связь, 1981, стр.236, рис.8.3.

[2]. Электропитание устройств связи. Под ред. Ю.Д.Козляева. М., Радио и связь, 1998, стр.321, рис.8.4.

Система электроснабжения с автоматическим резервированием, содержащая основной источник с зажимами фаз A1, B1, C1 и зажимом 0, резервный источник с зажимами фаз А2, В2, С2 и зажимом 0, выходные шины фаз А, В, С и выходную шину 0, три реле контроля напряжения фаз основного источника с одним замыкающим и одним размыкающим контактом каждое, три реле контроля состояния фаз основного источника, коммутатор тока основного источника, коммутатор тока резервного источника и реле включения резервного источника, причем каждая из фаз основного источника соединена последовательно с каждой соответствующей фазой резервного источника с помощью последовательно включенных ключей соответствующих фаз коммутатора тока основного источника и коммутатора тока резервного источника, выходные шины подключены к общим точкам упомянутых последовательно включенных ключей соответствующих фаз, реле контроля напряжения каждой фазы основного источника включены между зажимами соответствующих фаз и зажимом 0, реле контроля состояния фаз основного источника включено между зажимом фазы A1 и зажимом 0 через последовательно соединенные замыкающие контакты реле контроля напряжения каждой из фаз, реле включения резервного источника соединено с зажимом фазы С резервного источника и зажимом 0 через параллельно соединенные размыкающие контакты реле контроля напряжения каждой из фаз основного источника, отличающаяся тем, что реле контроля состояния фаз основного источника и реле включения резервного источника снабжены тремя замыкающими контактами каждое, ключи каждой фазы названных коммутаторов тока выполнены бесконтактными в виде полупроводниковых ключей, при этом каждый ключ содержит три последовательно включенные ветви, соединенные в узлах входном и выходном, при этом первая из указанных ветвей образована следующей последовательностью: входной узел, катод тиристора, анод тиристора, выходной узел; вторая ветвь из указанных параллельных ветвей образована последовательной цепью: входной узел, анод диода прямого включения, замыкающий контакт, резистор, катод диода обратного включения, выходной узел; третья ветвь из указанных параллельных ветвей образована последовательной цепью: входной узел, анод тиристора, катод тиристора, выходной узел, причем управляющий электрод тиристора первой ветви соединен с катодом диода прямого включения второй ветви, управляющий электрод тиристора третьей ветви соединен с катодом диода обратного включения второй ветви, при этом замыкающие контакты вторых ветвей ключей каждой фазы коммутатора тока основного источника принадлежат реле контроля состояния этой фазы, а замыкающие контакты вторых ветвей ключей каждой фазы коммутатора тока резервного источника принадлежат реле включения указанного источника.