СХЕМА КОЛЬЦЕВОГО МНОГОСЕКЦИОННОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО ВКЛЮЧЕНИЯ РЕЗЕРВА ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ

Полезная модель относится к электротехнике и, в частности, к устройствам противоаварийной автоматики трансформаторных подстанций, дизель-генераторных установок и может быть использована для предотвращения нарушений нормального электроснабжения при любых видах повреждений в питающей сети непосредственно после их возникновения и осуществления быстродействующего переключения на резервные источники питания всех потребителей, подключенных к источнику трехфазного напряжения.
Стандартная схема трансформаторной подстанции состоит из двух секций и двух трансформаторов. В современных зданиях и сооружениях нагрузка превышает возможности одной трансформаторной подстанции, поэтому используют четыре или шесть трансформаторов, включенных по парам. Согласно требованиям, применяемых к особо важным потребителям, существует необходимость создания во внутренней сети дополнительных схем АВР. Примерами таких потребителей являются банковские системы, системы безопасности и связи, хирургические операционные, центры обработки информации, комнаты серверов, системы жизнеобеспечения. При использовании стандартной схемы, АВР для таких потребителей организуется на основе одной пары трансформаторов, входящих в подстанцию. Количество кабельных соединений при применении схемы кольцевого АВР сокращается в 2 раза, а оборудования - на 25% за счет объединения потребителей во второе кольцо. При этом надежность схемы электроснабжения повышается в несколько раз. В новой схеме многосекционного кольцевого АВР (на примере схемы с 4-мя трансформаторами) для поддержания электропитания особо важной нагрузки может работать хотя бы один трансформатор из 4-х.
Известно устройство автоматического включения резервного электропитания потребителей («Электроснабжение и электрооборудование зданий и сооружений» Учебник,"Высшее образование", Форум, НИЦ Инфра - М, 2012 Анчарова Т.В., Стебунова Е.Д., Рашевская М.А.) для автоматического включения резервного электропитания потребителей, содержащее основной и резервный источники питания. В частности, известна схема, при которой каждый вывод подключен к соответствующему вводу питания через контакторы (или автоматы защиты с электромоторным приводом). При пропадании питания на одном из вводов, включается секционный контактор, и секция нагрузки «A» подключается к противоположному вводу секция нагрузки «B». Для защиты вводов в схеме предусмотрены автоматические выключатели. Роль контакторов могут выполнять автоматы защиты с моторным приводом.
Известное устройство автоматического включения резервного электропитания потребителей обладает следующими недостатками: низкий коэффициент использования нагрузки каждого трансформатора. В применяемых схемах трансформатор используется на 50-60% от максимальной мощности, или резервный трансформатор, не подключенный к нагрузке.
Наиболее близким аналогом является патент РФ №133362 на полезную модель "Многосекционная схема автоматического включения резерва энергоснабжения", содержащая не менее трех преобразователей тока (Tp №1, Tp №2, Tp №3), каждый из которых через узлы коммутации (K1, K2, K3,) соединен со входами секций электропитания, количество которых определяется из условия Ns=Ntr-1, где Ns - количество секций электропитания, а Ntr - количество преобразователей тока или иных источников тока (трансформаторов, генераторов), при этом каждый узел коммутации имеет по меньшей мере одну дополнительную резервную связь с входом другого преобразователя тока.
Недостатком известного устройства является отсутствие возможности отключения трансформаторов при низких нагрузках, т.е. возможности исключения режима холостого трансформатора.
Технический результат от использования полезной модели состоит в обеспечении возможности гибкого использования системы электроснабжения в зависимости требований важных потребителей: серверных, операционных, систем сигнализации, технологических систем непрерывного цикла и т.п.; экономия электроэнергии за счет обеспечения возможности отключения трансформаторов при низких нагрузках, а в целом в увеличении технических и экономических показателей, а так же надежности работы оборудования.
Схема (электроустановка) кольцевого многосекционного автоматического включения резерва энергоснабжения может быть применена при наличии 3-х и более преобразователей 3-фазного тока (трансформаторов/генераторов)
Заявленный технический результат достигается тем, что схема (устройство) многосекционного кольцевого автоматического включения резерва энергоснабжения содержит не менее трех преобразователей тока (Tp №1, Tp №2, Tp №3 …), каждый из которых через узлы коммутации (K1, K2, K3 …) соединен с входами двух секций электропитания. Количество узлов определяется из условия Ns=Ntr=Nk, где Ns - количество секций электропитания, Ntr - количество преобразователей тока, Nk - количество узлов коммутации и защиты. Узлы коммутации и защиты имеют схемы соединения - треугольник и звезда
Схема (электроустановка) кольцевого многосекционного автоматического включения резерва электроснабжения может быть применена при наличии 3-х и более преобразователей (трансформаторов и генераторов) 3-х фазного тока. Количество источников переменного тока равно количеству секций электроснабжения в схеме. Подсоединение секций к преобразователям (трансформаторам и генераторам) 3-х фазного тока производиться через схему узла коммутации.
Предложенная схема узла коммутации и защиты позволяет создавать соединение между преобразователем и двумя секциями. При введении в конструкцию схемы узла коммутации и защиты третьего элемента создается возможность транзита электроснабжения через узел коммутации и защиты при отключенном трансформаторе или ином источнике 3-х фазного тока. Дополнительным элементом в узле коммутации и защиты может быть рубильник или автомат защиты, как с моторным приводом так и без него, могут применяться и электронные коммутационные приборы.
В конструкции узла коммутации и защиты, входящих в устройство, автоматы защиты подразделяются на основной и резервный.
На фиг 1. представлена схема узлов коммутации и защиты, вариант 1, 2 и 3; на фиг. 2 - схема многосекционного кольцевого АВР с 4-мя трансформаторами; на фиг. 3 - схема многосекционного кольцевого АВР с 3-мя трансформаторами;
Каждая секция электроснабжения включена к двум трансформаторам (или иным источникам переменного тока), через узлы коммутации и защиты, к трансформатору Tp(N), а второе соединение к трансформатору Tp(N+1). Следующая секция подключается к трансформатору Tp(N+1) и трансформатору Tp(N+2). Второе соединение последней секции производиться трансформатору Tp1, образуя кольцо. Таким образом количество секций электроснабжения в схеме равно количеству трансформаторов (или иных источников переменного тока) и узлов коммутации и защиты.
Схема может состоять из 3-х, 4-х, 5-ти 6-ти трансформаторов, объединенных в одну схему. Теоретически количество трансформаторов не ограничено. Создание транзита электроснабжения в коммутационных узлах создает в сочетании с автоматикой и диспетчеризацией новые возможности экономии электроэнергии. Как пример, при создании проекта офисного комплекса при использовании такого же оборудования, как и при стандартной схеме, на основе 4-х трансформаторов ТМГ 1250 kVA экономия составила более 20000 кВт/ч в год. Пиковые нагрузки в летний период создают холодильные машины, а в зимний период 80% отключены, все машины включены в одну секцию. При создании транзита в узле коммутации и отключении трансформатора на 7 месяцев экономия на потерях холостого хода около 90000 кВт/ч в год, с учетом суббот, воскресений и ночных нагрузок, не более 20%, еще около 120000 кВт/ч в год. После создания в схеме в двух узлов транзитного режима, электроснабжение осуществляется от одного трансформатора (по выбору диспетчера или программы). Схема управления может быть организована с использованием логических модулей (контроллеров), что позволяет полностью автоматизировать процесс управления переключением и контроля состояния схемы. Могут использоваться и обычные релейные схемы управления АВР. При данной схеме организации АВР дополнительного оборудования для организации работы с использованием резервного дизель генератора не требуется. Дополнительным положительным аспектом применения такой электроустановки - это унификация применяемых элементов, что дает неоспоримые преимущества при монтаже, эксплуатации и проведении ремонтных работ.