БЛОЧНО-КОМПЛЕКТНОЕ УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ (БКЭС)

Область применения
Заявляемая полезная модель относится к электроэнергетике, а именно к электротехническим устройствам бесперебойного электроснабжения полной заводской готовности, предназначенным для обеспечения электроэнергией потребителей преимущественно вдоль линий магистральных газопроводов (МГ) от основного или резервного источников питания в труднодоступных местах.
Уровень техники
Известно блочно-комплектное устройство электроснабжения (БКЭС) по патенту на полезную модель №68800, вариант 2 [1], которое содержит утепленный блок-контейнер, внутреннее пространство которого разделено перегородками на отсеки, снабженные отдельными входами; основной и резервный источники электроснабжения (ИЭ), при этом в первом отсеке размещен основной источник электроснабжения, выполненный в виде комплектной трансформаторной подстанции, а во втором отсеке размещен резервный источник электроснабжения, выполненный в виде дизель-генератора. Внутреннее пространство блок-контейнера согласно полезной модели допустимо разделять перегородками на три или четыре отсека. При этом третий отсек содержит N станций катодной защиты, или М устройств автоматики газотранспортного оборудования, или Q устройств электропитания оборудования автоматики, телемеханики и связи. Четвертый отсек - ремонтный. При этом БКЭС также содержит коммутирующее устройство, на вход которого подается напряжение от основного и резервного источников электроснабжения и которое выполнено с возможностью подачи на свой выход напряжения от основного или резервного источника электроэнергии в зависимости от наличия и качества напряжения основного источника электроснабжения.
Известно блочно-комплектное устройство электроснабжения (варианты) по патенту на полезную модель №89784 [2]. Известная полезная модель относится к электротехническим устройствам бесперебойного электроснабжения полной заводской готовности, предназначенных для обеспечения более высокого уровня надежности БКЭС в труднодоступных местах, преимущественно вдоль линий газопроводов.
БКЭС по всем вариантам содержит блок-бокс, внутреннее пространство которого разделено перегородками по крайней мере на два отсека, снабженные отдельными входами; основной и резервный источники электроснабжения (ИЭ); коммутирующее устройство, на которое подается напряжение от основного и резервного ИЭ и которое выполнено с возможностью подачи на свой выход напряжения от основного или резервного ИЭ. БКЭС по варианту 3 содержит блок-бокс, внутреннее пространство которого разделено перегородками по крайней мере на два отсека, снабженные отдельными входами; основной и резервный ИЭ; коммутирующее устройство, на которое подается напряжение от основного и резервного ИЭ и которое выполнено с возможностью подачи на свой выход напряжения от основного или резервного ИЭ в зависимости от наличия и качества напряжения основного ИЭ. При этом основной ИЭ выполнен в виде ветроэнергетической установки, содержащей ветроагрегат и размещенные в первом отсеке первый блок сопряжения и управления и первый блок аккумуляторных батарей, а резервный ИЭ выполнен в виде фотоэнергетической системы, содержащей солнечные модули, и размещенный во втором отсеке второй блок сопряжения и управления.
Блочно-комплектное устройство электроснабжения по патенту на полезную модель №89784 по совокупности существенных признаков является наиболее близким к заявляемой полезной модели.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является расширение арсенала блочно-комплектных устройств электроснабжения, а именно создание БКЭС, обеспечивающего бесперебойное электроснабжение линейных потребителей на магистральных газопроводах в условиях низкой надежности внешнего электроснабжения.
Сущность полезной модели
Технический результат достигается тем, что блочно-комплектное устройство электроснабжения (БКЭС) содержит утепленный блок-контейнер, внутреннее пространство которого разделено на отсеки, в которых размещены основной источник электроснабжения, представляющий собой комплектную трансформаторную подстанцию, и источник гарантированного питания с аккумуляторной батареей, при этом КТП включает в себя устройство высокого напряжения УВН с высоковольтным вводом и силовой трансформатор, выход которого через вводной автоматический выключатель подключен к распределительному устройству низкого напряжения РУНН, при этом БКЭС содержит дополнительный источник питания, в качестве которого используется фотоэнергетическая установка с солнечными модулями (СМ), размещенными снаружи блок-контейнера на его крыше, и первый преобразователь постоянного напряжения СМ, при этом фотоэнергетическая установка имеет выход на сборную шину для питания линейных потребителей.
При этом солнечные модули выполнены в виде покрытия крыши блок-контейнера БКЭС.
При этом выход силового трансформатора соединен кабельной перемычкой со входом РУНН через автоматический выключатель и защищен от перенапряжений ограничителем перенапряжений.
Перечень чертежей, иллюстрирующих заявленную полезную модель
Фиг. 1 - общий вид БКЭС.
Фиг. 2 - БКЭС в разрезе по А-А на фиг. 1.
Фиг. 3 - схема электроснабжения БКЭС.
Перечень позиций на чертежах:
1 - блок-контейнер БКЭС;
2 - ввод высокого напряжения;
3 - основной источник электроснабжения КТП;
4 - силовой трехфазный трансформатор (Т);
5 - устройство высокого напряжения (УВН);
6 - распределительное устройство низкого напряжения РУНН;
7 - источник гарантированного питания с аккумуляторными батареями (АБ);
8 - щит собственных нужд отсека (ЩСН);
9 - сборная шина электроснабжения линейных потребителей МГ;
10 - фотоэнергетическая установка с солнечными модулями (СМ);
11- первый преобразователь постоянного напряжения СМ;
12 - высоковольтный выключатель;
13 - ограничители перенапряжений (ОПН) УВН;
14 - предохранители УВН;
15 - ограничитель перенапряжений (ОПН) КТП;
16 - вход РУНН 6;
17 - преобразователь переменного напряжения 0,4 кВ 50 Гц (АС) в постоянное 48 В (DC);
18 - первый автоматический выключатель;
19 - второй автоматический выключатель;
20 - третий автоматический выключатель;
21 - четвертый автоматический выключатель;
22 - пятый автоматический выключатель;
23 - шестой автоматический выключатель;
24 - седьмой автоматический выключатель;
25 - восьмой автоматический выключатель;
26 - девятый автоматический выключатель;
27 - второй преобразователь постоянного напряжения в постоянное;
28 - преобразователь постоянного напряжения 48 В (DC) в переменное напряжение 0,4 кВ частотой 50 Гц (АС);
29 - вводной автоматический выключатель.
Раскрытие полезной модели
Блочно-комплектное устройство электроснабжения (БКЭС) (фиг. 1, 2, 3) представляет собой утепленный блок-контейнер 1, внутреннее пространство которого разделено на отсеки, в которых установлены основной 3 источник электроснабжения - комплектная трансформаторная подстанция (КТП) 3, которая состоит из устройства ввода высокого напряжения (УВН) 5, содержащего высоковольтный ввод 2, и силового трехфазного трансформатора (Т) 4 (фиг. 1, 2).
Основной источник электропитания представляет собой комплектную трансформаторную подстанцию 3 мощностью 40 кВА напряжением 10(6)/0,4 кВ, предназначенную для понижения поступающего на ее вход переменного напряжения 10(6) кВ в напряжение 0,4 кВ. В качестве основного источника питания может быть применена КТП производства ОАО «Электрощит» (г. Чехов, Московская обл.).
Линия высокого напряжения (ВЛ) подключена через ввод 2 на УВН 5 (фиг. 3). В УВН 5 через высоковольтный выключатель 12 и предохранители 14 напряжение подается на первичную обмотку силового трансформатора 4.
Ко вторичной обмотке силового трансформатора 4 через кабельные перемычки 16 подключено распределительное устройство низкого напряжения 6 (РУНН) 10 кВ, содержащее на входе 16 вводной автоматический выключатель 29.
БКЭС содержит щит собственных нужд (ЩСН) 8 с устройствами управления собственными нуждами, такими как освещение, отопление, вентиляция, с кабельными вводами для автоматики и питания собственных нужд.
Распределительное устройство низкого напряжения организует распределение электрической энергии по потребителям. Линейные потребители напряжением 24 В, 48 В постоянного тока и напряжением 220 В переменного тока подключены через сборную шину 9 к РУНН 6 при помощи кабельных соединений.
В одном из отсеков БКЭС установлено устройство гарантированного питания в виде аккумуляторной батареи (АБ) 7 (фиг. 2, 3), имеющей выход на сборную шину 9, предназначенное для автоматического резервирования электроснабжения потребителей при выходе из строя основных источников электропитания.
БКЭС содержит дополнительный основной источник питания, размещенный снаружи блок-контейнера 1 и имеющий выход на сборную шину 9 для питания линейных потребителей.
Дополнительный основной источник питания может быть выполнен в виде фотоэнергетической установки, содержащей солнечные модули 10 и первый преобразователь 11 СМ постоянного напряжения (DC) в постоянное (DC), с выходом на сборную шину 9 для питания линейных потребителей напряжением 24 В, 48 В постоянного тока и напряжением 220 В переменного тока (фиг. 3).
Солнечные модули 10 размещены снаружи блок-контейнера 1, например на его крыше. Солнечные модули 10 могут быть выполнены в виде покрытия крыши блок-контейнера 1.
Преобразователь 11 постоянного напряжения (DC) в постоянное напряжение (DC) расположен внутри блок-контейнера 1 БКЭС.
Для снабжения электропитанием линейных потребителей силовой трансформатор 4 КТП 3 через ввод 16 и вводной автоматический выключатель 29 соединен с преобразователем 17 трехфазного напряжения 0,4 кВ частотой 50 Гц (АС) в постоянное напряжение 48 В (DC) РУНН 6. Выход преобразователя 17 через первый автоматический выключатель 18 подключен к шине 9 постоянного тока напряжением 48 В. К этой шине также подключены: через второй 19 автоматический выключатель - аккумуляторная батарея (АБ) 7, через третий 20 автоматический выключатель - выход первого преобразователя 11 постоянного напряжения (DC) в постоянное напряжение (DC) солнечных модулей 10. Вход первого преобразователя 11 постоянного напряжения СМ10 через четвертый автоматический выключатель 21 подключен к выходу СМ 10.
К шине 9 подключены:
- потребители постоянного тока напряжением 48 В непосредственно через пятый 22 автоматический выключатель;
- потребители постоянного тока напряжением 24 В - через шестой 23 автоматический выключатель, второй преобразователь 27 постоянного напряжения СМ и седьмой 24 автоматический выключатель;
- потребители переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц - через восьмой 25 автоматический выключатель, преобразователь постоянного напряжения 48 В (DC) в переменное напряжение 0,4 кВ частотой 50 Гц (АС) и девятый 26 автоматический выключатель.
В качестве преобразователей напряжения 11, 27, 28 могут быть использованы преобразователи компании «МикроАрт», Москва (см. http://s.microart.ru/).
Электрооборудование установлено и закреплено к конструкциям каркаса стен и перегородок отсеков по месту с помощью закладных деталей и связано между собой электрическими кабелями.
Пример конкретного выполнения
Блочно-комплектное устройство электроснабжения (БКЭС) содержит утепленный блок-контейнер, внутреннее пространство которого разделено на отсеки, в которых размещены основной источник электроснабжения, представляющий собой комплектную трансформаторную подстанцию (КТП) 3, и источник гарантированного питания с аккумуляторной батареей 7. КТП 3 включает в себя устройство высокого напряжения (УВН) 5 с высоковольтным вводом и трехфазный силовой трансформатор 4, выход которого через вводной автоматический выключатель 29 подключен к РУНН 6. БКЭС содержит дополнительно основной источник электропитания, размещенный снаружи блок-контейнера и имеющий выход на сборную шину 6 для питания линейных потребителей. В качестве дополнительного основного источника питания использована фотоэнергетическая установка с солнечными модулями (СМ) 10 и преобразователем 11 постоянного напряжения (DC) в постоянное напряжение (DC). Солнечные модули 10 размещены снаружи блок-контейнера 1, на его крыше, и выполнены в виде покрытия крыши блок-контейнера БКЭС.
Выход силового трансформатора 4 соединен кабельной перемычкой со входом 16 РУНН 6 через автоматический выключатель 29 и защищен от перенапряжений ограничителем перенапряжений 15.
Работа БКЭС
Через ввод 2 высокого напряжения от внешнего источника трехфазного переменного тока (напряжением 10(6) кВ частотой 50 Гц) питание поступает на комплектную трансформаторную подстанцию (КТП) 3. С выхода КТП 3 питание через вводной автоматический выключатель 29 РУНН 6 подается на преобразователь 17 трехфазного напряжения 0,4 кВ частотой 50 Гц (АС) в постоянное 48 В (DC) и далее, через первый автоматический выключатель 18 - на шину 9 постоянного тока 48 В.
При наличии в качестве основного источника питания фотоэнергетической системы указанный источник через преобразователь 11 подает напряжение на сборную шину 9, и через нее напряжение поступает к линейным потребителям напряжением 24 В, 48 В постоянного тока и напряжением 220 В переменного тока.
В светлое время суток при достаточной освещенности солнечные модули обеспечивают питание всех линейных потребителей и заряд аккумуляторной батареи.
При недостаточной освещенности питание всех линейных потребителей осуществляется от солнечных модулей и аккумуляторной батареи совместно.
В темное время суток питание всех линейных потребителей осуществляется от аккумуляторной батареи.
При разряде аккумуляторной батареи до предельно допустимого уровня и наличии напряжения на входе КТП включается вводной автоматический выключатель 29, и питание всех линейных потребителей, а также заряд аккумуляторной батареи осуществляются от внешнего источника через КТП и преобразователь 17.
После заряда аккумуляторной батареи вводной автоматический выключатель 29 отключается, и питание всех линейных потребителей осуществляется, в зависимости от уровня освещенности, либо от аккумуляторной батареи, либо от солнечных модулей и аккумуляторной батареи совместно, либо только от солнечных модулей.
Таким образом, заявляемое БКЭС обеспечивает бесперебойное электроснабжение линейных потребителей на магистральных газопроводах в условиях труднодоступных мест, преимущественно вдоль линий газопроводов.
Промышленная применимость
Заявляемое БКЭС работоспособно, комплектация выполнена на доступных серийно выпускаемых устройствах отечественных и зарубежных производителей. Найдет широкое применение для электроснабжения линейных потребителей в условиях низкой надежности внешнего электроснабжения, в труднодоступных местах, преимущественно вдоль линий газопроводов.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент на полезную модель №68800 «Блочно-комплектное устройство электроснабжения (БКЭС)». Опубликовано 27.11.2007.
2. Патент на полезную модель №89784 «Блочно-комплектное устройство электроснабжения». Опубликовано 10.12.2009.