КОМБИНИРОВАННАЯ УСТАНОВКА РЕЗЕРВНОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
COMBINED STANDBY POWER SUPPLY UNIT

Изобретение относится к электротехническим устройствам бесперебойного электроснабжения полной заводской готовности, предназначенным для обеспечения гарантированного электроснабжения потребителей, расположенных в труднодоступной местности, где имеется один источник электрической энергии, при отсутствии экономической целесообразности строительства резервной вдольтрассовой воздушной линии электропередач.
Из уровня техники известна «Система гарантированного питания секущих задвижек нефтепроводов» (патент РФ на изобретение №2221515, опубликован 27.08.2003, МПК: H02J 9/04). Устройство содержит блок-бокс электроснабжения и блок-бокс источника гарантированного питания, питающего панель гарантированного питания, расположенную в блок-боксе электроснабжения. На панель гарантированного питания подается питание по двум каналам электроснабжения: основному - от блок-бокса электроснабжения и резервному - от источника гарантированного питания, состоящего из необслуживаемой аккумуляторной батареи (далее - АБ) с рабочей емкостью, достаточной для работы гарантированной нагрузки в течение одного цикла закрытия секущих задвижек основного и резервного магистральных нефтепроводов в случае аварии трубопроводов. При появлении сигнала неисправности АБ или ее выпрямителя, срабатывает избиратель канала бесперебойного питания, который дает импульс на срабатывание устройства автоматического включения резерва. В результате панель гарантированного питания получает электроснабжение, минуя выпрямитель и АБ. При нормальном режиме работы включен коммутационный автомат и панель гарантированного питания также находится под напряжением, запитанным от вдольтрассовой линии электропередач.
Недостатком указанного устройства является использование АБ в качестве единственного источника аварийного электроснабжения. Указанный недостаток приводит к тому, что для обеспечения гарантированного электроснабжения ответственных потребителей в течение длительного времени, потребуется увеличение емкости АБ, что приведет к увеличению массогабаритных показателей устройства и его стоимости.
Также из уровня техники известна полезная модель «Блочно-комплектное устройство электроснабжения» (далее - БКЭС) (RU 170071 U1, опубликован 14.09.2016, МПК: Н02В 7/06). Устройство представляет из себя единый блок, содержащий основной и резервный источники электроснабжения. В одном отсеке размещен основной источник электроснабжения, выполненный в виде комплектной трансформаторной подстанции (далее - КТП), а во втором отсеке размещен резервный источник электроснабжения, выполненный в виде дизель-генератора (далее - ДГ). В дополнительном отсеке установлены: распределительное устройство низкого напряжения (далее - РУНН), подсоединенное с помощью кабельных перемычек к силовому трансформатору КТП, а также устройство гарантированного питания с аккумуляторной батареей. РУНН, обеспечивает распределение электрической энергии по потребителям. Резервное электроснабжение в случае отключения основного источника питания обеспечивается ДГ.
На коммутирующее устройство подается напряжение, соответственно, от основного и резервного источников электропитания. Коммутирующее устройство подает на выход (который является входом многофазного преобразователя) напряжение от основного или резервного источника электроэнергии, а также производит включение или отключение резервного источника в зависимости от наличия и качества напряжения основного источника электроснабжения.
С выхода многофазного преобразователя напряжение подается на сборную шину.
При наличии в качестве основного источника питания фотоэлектрической системы (далее - ФС) и/или ветроэнергетической установки (далее - ВЭУ), указанные источники через свои преобразователи подают напряжение на сборную шину для заряда АБ и питания линейных потребителям через соответствующие преобразователи.
Для резервирования электроснабжения потребителей первой категории при отсутствии питания от основного и резервного источников используются АБ.
В нормальном режиме напряжение на АБ не ниже напряжения установки. При этом линейные потребители получают питание от основного источника питания КТП, ФС и/или ВЭУ, и/или АБ. Резервный источник ДГ не работает. БКЭС переходит в режим резервирования после снижения напряжения АБ ниже напряжения установки. Переход БКЭС в режим резервирования происходит по сигналу многофазного преобразователя. При этом происходит запуск ДГ с целью восстановления емкости АБ и питания линейных потребителей. В режиме резервирования параллельно на секцию шин работают СМ, ВЭУ и ДГ. После восстановления емкости АБ по сигналу многофазного преобразователя ДГ останавливается.
Недостатком указанного устройства является то, что при снижении напряжения в АБ ниже напряжения установки ДГ обеспечивает восстановление емкости АБ и питание линейных потребителей, что приводит к увеличению массогабаритных показателей ДГ, повышенному расходу топлива и необходимости увеличения объема топливного бака. Также к недостаткам устройства можно отнести наличие ВЭУ и СМ, что приводит к усложнению и удорожанию устройства.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является исключение недостатков известных решений.
Технический результат - повышение надежности электроснабжения в условиях расположения оборудования в местах труднодоступных для эксплуатационного и ремонтного персонала, где время восстановления электроснабжения основного источника может составлять больше суток.
Техническая задача решается, а технический результат достигается за счет того, что комбинированная установка резервного электроснабжения, представляет собой блок-контейнер, включающий в себя трансформаторный отсек, инженерный отсек, отсек дизель-электрической установки, батарейный отсек, при этом в трансформаторном отсеке расположен понижающий трансформатор, подключенный к вдольтрассовой линии электропередач, в инженерном отсеке расположено подключенное к понижающему трансформатору устройство автоматического ввода резерва, через которое питание подается на вход источника бесперебойного питания, состоящего из выпрямителя, к выходу которого подключена расположенная в батарейном отсеке аккумуляторная батарея, и инвертора, к выходу которого подключена панель гарантированного питания, от которой запитаны электропотребители собственных нужд блок-контейнера и электродвигатели задвижек магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов, в отсеке дизель-электрической установки расположена дизель-электрическая электростанция, подключенная через устройство автоматического ввода резерва к входу источника бесперебойного питания, в инженерном отсеке также расположена система управления комбинированной установки резервного электроснабжения, которая подсоединена к аккумуляторной батарее, устройству автоматического ввода резерва и дизель-электрической электростанции, причем система управления комбинированной установки резервного электроснабжения содержит контроллер, выполненный с возможностью обработки информации о состоянии уровня напряжения на стороне низкого напряжения понижающего трансформатора и на выходе дизель-электрической электростанция, а также об уровне остаточной емкости аккумуляторной батареи и осуществления подачи сигнала на запуск/остановку дизель-электрической электростанции.
Изобретение содержит в своем составе комбинированной установке резервного электроснабжения трех независимых резервных источников питания:
- основной источник - силовой трансформатор, либо при его отсутствии сеть 0,4 кВ;
- резервный источник - аккумуляторная батарея;
- резервный источник - резервная электростанция (далее - ЭС).
Комбинированная установка резервного электроснабжения (далее - КУРЭ), содержит основной источник электроснабжения, выполненный в виде вдольтрассовой воздушной линии электропередач и подключенного к ней понижающего трансформатора и резервный источник электроснабжения, выполненный в виде источника бесперебойного питания с АБ и аппаратурой управления, снабжена дополнительным резервным источником электроснабжения, выполненным в виде ЭС.
Изобретение поясняется чертежом общего вида КУРЭ (фиг.), на котором позициями обозначены следующие конструктивные элементы:
1 - блок-контейнер;
2 - трансформаторный отсек;
3 - инженерный отсек;
4 - отсек дизель-электрической установки;
5 - батарейный отсек;
6 - понижающий трансформатор;
7 - вдольтрассовая линия электропередач;
8 - устройство автоматического ввода резерва (далее - АВР);
9 - источник бесперебойного питания;
10 - выпрямитель;
11 - инвертор;
12 -аккумуляторная батарея (АБ);
13 - панель гарантированного питания;
14 - электропотребители собственных нужд блок-контейнера;
15 - электродвигатели задвижек магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов (далее - МН и МНПП);
16 - электростанция (ЭС);
17 - система управления КУРЭ.
Комбинированная установка резервного электроснабжения состоит из блок-контейнера 1, включающего в себя трансформаторный отсек 2, инженерный отсек 3, отсек дизель-электрической установки 4, батарейный отсек 5. В трансформаторном отсеке 2 расположен понижающий трансформатор 6, подключенный к вдольтрассовой линии электропередач 7. В инженерном отсеке расположено устройство автоматического ввода резерва (далее - АВР) 8, подключенное к трансформатору 6, через которое питание подается на вход источника бесперебойного питания 9, состоящий из выпрямителя 10 и инвертора 11. К выходу выпрямителя 10 подключена АБ 12. К выходу инвертора 11 подключена панель гарантированного питания 13, от которой запитаны электропотребители собственных нужд блок-контейнера 14 и электродвигатели задвижек МН и МНПП 15. В отсеке дизель-электрической установки 4 расположена ЭС 16, подключенная через устройство АВР 8 к входу источника бесперебойного питания 9. В инженерном отсеке также расположена система управления КУРЭ 17, которая подсоединена к аккумуляторной батарее 12, устройству автоматического ввода резерва 8 и дизель-электрической электростанции 16, для обеспечения контроля емкости АБ 12 и уровня напряжения на стороне низкого напряжения понижающего трансформатора 6, а также подачи сигнала на запуск и остановку ЭС 16 и срабатывание АВР 8.
Система управления КУРЭ 17 осуществляет контроль уровня напряжения со стороны низкого напряжения понижающего трансформатора 6 и на выходе ЭС 16, а также контроль уровня остаточной емкости аккумуляторной батареи 12. Контроллер в составе 17 обеспечивает обработку информации о состоянии уровня напряжения на стороне низкого напряжения понижающего трансформатора 6 и на выходе ЭС 16, а также об уровне остаточной емкости аккумуляторной батареи 12 и осуществляет подачу сигнала на запуск/остановку ЭС 16.
Основной источник электроснабжения - вдольтрассовая линия электропередач 7, резервный источник электроснабжения - АБ 12, с рабочей емкостью, достаточной для питания всех электропотребителей в течение 3 часов с учетом обеспечения пусковых характеристик электродвигателей задвижек при выполнении двукратного цикла открытия/закрытия.
В нормальном режиме работы электроснабжение потребителей, подключенных к панели гарантированного питания 13 осуществляется от основного источника электроснабжения 6. При возникновении аварийной ситуации и отключении внешней сети электроснабжение потребителей осуществляется через инвертор 11 за счет электрической энергии, запасенной в АБ 12. При снижении емкости АБ 12 до уровня, обеспечивающего только двукратный цикл открытия/закрытия задвижек задвижек МН и МНПП, система управления 17 подает сигнал на запуск ЭС 16, сигнал на отключение ЭС 16 подается по факту заряда АБ 12 до номинальной емкости и/или при восстановлении энергоснабжения от основного источника электроснабжения. КУРЭ обеспечивать гарантированное и бесперебойное электроснабжение подключенной нагрузки при отключении основного источника питания в течение не менее 24 ч с учетом возможной работы подключенных задвижек - не менее двукратного цикла.