RU148504U1

RU148504U1 - DIAGRAM OF THE RING MULTI-SECTION AUTOMATIC TURNING ON THE RESERVE OF POWER SUPPLY

Info

Publication number: RU148504U1
Application number: RU2014125324/07U
Authority: RU
Inventors: Василий Михайлович Баронин; Андрей Анатольевич Берегеч
Original assignee: Открытое акционерное общество "Аэрофлот российские авиалинии"; Общество с ограниченной ответственностью "Технический Центр Энергоспектр"
Priority date: 2014-06-23
Filing date: 2014-06-23
Publication date: 2014-12-10

Abstract

Схема многосекционного кольцевого автоматического включения резерва энергоснабжения, содержащая не менее трех преобразователей тока (Тр№1, Тр№2, Тр№3...), каждый из которых через узлы коммутации (К1, К2, К3...) соединен с входами двух секций электропитания, количество которых 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.Scheme of a multi-section ring automatic inclusion of the power supply reserve, containing at least three current converters (Tr№1, Tr№2, Tr№3 ...), each of which is connected to the inputs through switching nodes (K1, K2, K3 ...) two power sections, the number of which is determined from the condition Ns = Ntr = Nk, where Ns is the number of power sections, Ntr is the number of current converters, Nk is the number of switching and protection nodes, switching and protection nodes have connection schemes - a triangle and a star.

Description

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.The utility model relates to electrical engineering and, in particular, to emergency control devices for transformer substations, diesel generator sets and can be used to prevent disturbances in normal power supply for any type of damage in the power supply network immediately after their occurrence and by quickly switching to backup power sources of all consumers connected to a three-phase voltage source.

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.The standard circuit of a transformer substation consists of two sections and two transformers. In modern buildings and structures, the load exceeds the capabilities of one transformer substation, therefore, four or six transformers connected in pairs are used. According to the requirements applicable to especially important consumers, there is a need to create additional ATS schemes in the internal network. Examples of such consumers are banking systems, security and communications systems, surgical operating rooms, information processing centers, server rooms, and life support systems. Using the standard scheme, the ABP for such consumers is organized on the basis of one pair of transformers included in the substation. The number of cable connections when applying the ring ABP scheme is reduced by 2 times, and equipment - by 25% due to the union of consumers in the second ring. At the same time, the reliability of the power supply circuit increases several times. In the new multi-section ring ABP circuit (for example, a circuit with 4 transformers), at least one of 4 transformers can operate to maintain power supply to a particularly important load.

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.A device for automatically turning on the backup power supply of consumers is known (“Power Supply and Electrical Equipment of Buildings and Structures”, Textbook, Higher Education, Forum, SIC Infra-M, 2012 Ancharova TV, Stebunova ED, Rashevskaya MA) for automatic inclusion of backup power supply to consumers, containing primary and backup power sources. In particular, a circuit is known in which each terminal is connected to the corresponding power input via contactors (or circuit breakers with an electric motor drive). In case of power failure at one of the inputs, the sectional contactor is switched on, and the load section “A” is connected to the opposite input, the load section “B”. To protect the inputs, circuit breakers are provided in the circuit. The role of contactors can be performed by motor-protective circuit breakers.

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.The known device for automatically turning on the backup power supply of consumers has the following disadvantages: low load utilization of each transformer. In the applied circuits, the transformer is used at 50-60% of the maximum power, or a backup transformer that is not connected to the load.

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.The closest analogue is RF patent No. 133362 for the utility model "Multisection scheme for automatically turning on the power supply reserve" containing at least three current converters (Tp No. 1, Tp No. 2, Tp No. 3), each of which through switching nodes (K1, K2 , K3,) is connected to the inputs of the power sections, the number of which is determined from the condition Ns = Ntr-1, where Ns is the number of power sections, and Ntr is the number of current converters or other current sources (transformers, generators), and each switching unit has at least about Well additional backup connection to the input of another DC converter.

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности отключения трансформаторов при низких нагрузках, т.е. возможности исключения режима холостого трансформатора.A disadvantage of the known device is the inability to turn off transformers at low loads, i.e. the possibility of eliminating the idle transformer mode.

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.The technical result from the use of the utility model is to enable flexible use of the power supply system depending on the requirements of important consumers: server, operating, alarm systems, continuous-cycle technological systems, etc .; energy saving due to the ability to turn off transformers at low loads, and in general to increase technical and economic indicators, as well as the reliability of the equipment.

Схема (электроустановка) кольцевого многосекционного автоматического включения резерва энергоснабжения может быть применена при наличии 3-х и более преобразователей 3-фазного тока (трансформаторов/генераторов)The circuit (electrical installation) of the ring multi-section automatic inclusion of the power supply reserve can be applied in the presence of 3 or more 3-phase current converters (transformers / generators)

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 звездаThe claimed technical result is achieved in that the circuit (device) of the multi-section ring automatic inclusion of the power supply reserve contains at least three current converters (Tp No. 1, Tp No. 2, Tp No. 3 ...), each of which through switching nodes (K1, K2, K3 ...) connected to the inputs of two power sections. The number of nodes is determined from the condition Ns = Ntr = Nk, where Ns is the number of power sections, Ntr is the number of current converters, Nk is the number of switching and protection nodes. Switching and protection nodes have connection schemes - a triangle and a star

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.The circuit (electrical installation) of the ring multi-section automatic inclusion of the power supply reserve can be applied in the presence of 3 or more converters (transformers and generators) of 3-phase current. The number of AC sources is equal to the number of power supply sections in the circuit. The sections are connected to converters (transformers and generators) of 3-phase current through the circuit of the switching unit.

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.The proposed circuit of the switching and protection unit allows you to create a connection between the converter and two sections. When the third element is introduced into the design of the circuit of the switching and protection unit, it becomes possible to transit the power supply through the switching and protection unit with the transformer turned off or another 3-phase current source. An additional element in the switching and protection unit can be a knife switch or circuit breaker, with or without a motor drive, electronic switching devices can also be used.

В конструкции узла коммутации и защиты, входящих в устройство, автоматы защиты подразделяются на основной и резервный.In the design of the switching and protection unit included in the device, the circuit breakers are divided into primary and backup.

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;In Fig 1. presents a diagram of the nodes of switching and protection, option 1, 2 and 3; in FIG. 2 is a diagram of a multi-section ring ABP with 4 transformers; in FIG. 3 is a diagram of a multi-section ring ABP with 3 transformers;

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.Each power supply section is connected to two transformers (or other AC sources), through switching and protection nodes, to a transformer Tp (N), and the second connection to a transformer Tp (N + 1). The next section is connected to the transformer Tp (N + 1) and the transformer Tp (N + 2). The second connection of the last section is made by the transformer Tp1, forming a ring. Thus, the number of power supply sections in the circuit is equal to the number of transformers (or other alternating current sources) and switching and protection nodes.

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.The circuit may consist of 3, 4, 5, 6 transformers, combined into one circuit. Theoretically, the number of transformers is not limited. The creation of power supply transit in switching nodes creates, in combination with automation and dispatching, new opportunities for saving energy. As an example, when creating an office complex project using the same equipment as in the standard scheme, based on 4 TMG 1250 kVA transformers, the savings amounted to more than 20,000 kW / h per year. Peak loads in the summer period are created by refrigeration machines, and in the winter period 80% are disconnected, all machines are included in one section. When creating transit in the switching unit and turning off the transformer for 7 months, the savings on idle losses are about 90,000 kW / h per year, taking into account Saturdays, Sundays and night loads, no more than 20%, another about 120,000 kW / h per year. After creating in the circuit in two nodes of the transit mode, power is supplied from one transformer (at the choice of the dispatcher or program). The control circuit can be organized using logical modules (controllers), which allows you to fully automate the process of switching control and monitoring the state of the circuit. Conventional ATS relay control circuits may also be used. With this ABP organization scheme, additional equipment for organizing work using a backup diesel generator is not required. An additional positive aspect of the use of such an electrical installation is the unification of the elements used, which gives undeniable advantages during installation, operation and repair work.

Claims

Scheme of a multi-section ring automatic inclusion of the power supply reserve, containing at least three current converters (Tr№1, Tr№2, Tr№3 ...), each of which is connected to the inputs through switching nodes (K1, K2, K3 ...) two power sections, the number of which is determined from the condition Ns = Ntr = Nk, where Ns is the number of power sections, Ntr is the number of current converters, Nk is the number of switching and protection nodes, switching and protection nodes have connection schemes - a triangle and a star.