BG63100B1

BG63100B1 - Метод и система за покриване на енергийните нуждипри върхово натоварване

Info

Publication number: BG63100B1
Application number: BG102017A
Authority: BG
Inventors: Dietolf Schermann; Hans Heindlmeier
Original assignee: Bayernwerk Ag; Hagen Batterie Ag
Priority date: 1995-05-08
Filing date: 1997-11-04
Publication date: 2001-03-30
Also published as: EP0824779A2; GR3029305T3; BG102017A; DE59601150D1; HUP9801405A2; DK0824779T3; DE19516838A1; ES2127640T3; ATE175822T1; RU2160955C2; RO118506B1; US5917251A; WO1996036100A3; EP0824779B1; WO1996036100A2; HUP9801405A3; JPH11504797A

Abstract

С изобретението се намаляват разходите и се увеличава експлоатационният срок. Електрическата схема е свързана с множество консуматори (11), от които най-малко една част (11) има резервно токозахранване с акумулатори (13) и е със захранени от мрежатаизправители (15). При краткотрайно върхово натоварване в мрежата (14) част от акумулаторната енергия от индивидуалните, децентрализирани мрежи за резервно токозахранване (23) се подава в мрежата (14), докато има върхово натоварване и в акумулаторите(13) има още достатъчно енергия за резервно токозахранване.

Description

Област на техниката

Изобретението се отнася до метод за покриване на енергийните нужди при върхово натоварване при електрически променливотокови, респективно трифазни мрежи и система за покриване на енергийните нужди при върхово натоварване при електрически променливотокови, респективно трифазни мрежи. Резервното токозахранване въобще се реализира чрез постояннотокова мрежа, захранена чрез акумулатори.

Предшестващо състояние на техниката

Известно е, че за предоставяне на бързоактивируеми резерви от активна мощност в електрически системи за резервно захранване големите съединителни междинни станции трябва да запазват най-малко 2,5% от общата производствена мощност за т.нар. първични регулируеми резерви.

Това се постига обикновено чрез термични производствени единици чрез управляемо “плъзгащо налягане” от турбинно задвижван тип. Така до 5% от номиналната мощност с необходимата динамика се предоставят като първични регулируеми резерви.

Този начин на действие води от една страна до обективни загуби. От друга страна производствените единици не могат да се задействат с номиналната си мощност с изгодни първични енергийни разходи, за да се задържат на около 5% от първичните регулируеми резерви. Двете заедно водят до множество разходи при предоставяне на електрическата енергия.

Известно е още, че за резервно токозахранване например на съоръжения с регулиращо напрежение, далекосъобщителни съоръжения, съоръжения с напрекъснато действие, като например за компютри, особени резервни токозахранвания, например при операционни зали в болници, съоръжения за резервно осветление, електроцентрали, трансформаторни подстанции, далекосъобщителни служби, болници, големи строежи като цяло и т.н. се използват резервни токозахранвания с токоизправители и електрохимични акумулатори. Използваните за целта индустриални акумулатори, респективно батерии имат срок на експлоатация от 10 до 20 години, но се използват средно около 50 пъти по време на техния пълен срок на експлоатация съгласно времената на тестване. Известните от този тип резервни токозахранвания напоследък са нерентабилни поради ограниченото използване на скъпите електрохимични енергийни акумулатори.

Известни са и снабдените изключително с акумулатори и с необходимите за това захранващи устройства акумулаторни помощни централи, чиито акумулатори се захранват по време на ниско натоварване чрез изправители и които подават енергия чрез инвертори към присъединените мрежи, когато има голяма нужда от енергия. Тези акумулаторни помощни централи могат да се сравнят с помпени акумулиращи водни централи. Те трябва специално да са на разположение при нужда от доставяне на енергия при върхово натоварване, иначе нямат никакви функции.

От ЕР-А-0578531 е известна система за резервно токозахранване на консуматори, включваща източник на основно захранване (мрежа) и източник на резервно захранване, като системата включва още и най-малко една схема за допълнително кратковременно енергийно захранване и една схема за допълнително енергийно захранване със средна продължителност, която се включва, със закъснение по-малко от закъснението поради автономността на схемата за кратковременно допълнително енергийно захранване. В тази известна система не се предвижда подаване на енергия от източника на резервно токозахранване към мрежата при върхово натоварване на мрежата.

Техническа същност на изобретението

Целта на изобретението се състои в това да се създаде метод и система от споменатия тип, които да са в състояние да доставят извънредно бързо, но кратковременно енергия при върхово натоварване за променливотокови, респективно трифазни мрежи при ограничен разход по особено изгоден на2 т

чин.

За решаване на тази задача са предвидени мерки съгласно характеризиращите части на претенция 1, респективно претенция 15.

Идеята на изобретението се състои в това, че свързаните към токовите мрежи резервни токозахранвания, чийто единичен капацитет не е достатъчен за задоволяване на нуждата от енергия при върхово натоварване, но чийто сумарен общ капацитет все пак може да достигне значителни стойности, може да се използва освен за предоставяне на енергия за резервното токозахранване и допълнително за покриване на кратковременни нужди от енергия при върхово натоварване.

Предоставеният за кратко време натрупан енергиен капацитет на всички или най-малко на една голяма част от включените резервно токозахранвания служи на първо място за това да се застъпи времето, което е необходимо, за да могат предоставящите основна енергия електроцентрали да преминат на нов режим на повишено натоварване.

По този начин електроцентралите нямат нужда или във всеки случай не в същата степен да са гарантирани с обичайното количество на мощност, така че начинът на работа на електроцентралите става значително икономически по-изгоден.

От друга страна, за кратковременното привеждане в готовност при значителна необходимост от мощност или не е необходим допълнителен акумулатор, или броят на предвидените акумулатори за резервно токозахранване се повишава незначително, например съгласно претенции 13 или 26, от което печели резервното токозахранване. Така на първо място се включват в работа вече наличните в резервното токозахранване или добавеният към тях, ограничен брой децентрализирани акумулатори чрез регулируемо обединяване от една централа, за кратковременна готовност при върхово натоварване. Тук трябва да се внимава само за това, да се взима само такава част от съхранената енергия от резервните токозахранвания, че те да могат да изпълняват тяхната собствена функция на доставчици на резервен ток.

Това се гарантира, като методът се изпълни съгласно изобретението според претенция 2.

Въз основа на мерките съгласно изоб5 ретението енергия при върхово натоварване може да достави съгласно претенция 3 в милисекундния обхват. Така изобретението е подходящо особено за привеждане в готовност на секундни резерви.

Осъществяването на изобретението съгласно претенция 4 или 5 е подходящо в особена степен за едновременно използване на акумулаторите, от една страна за резервно токозахранване, и от друга страна, за работа при върхово натоварване. Тъй като акумулаторите отдават само ограничен капацитет при големи токове, необходимото за работа при върхово натоварване високо токоотнемане се постига автоматично, като в акумулаторите 20 остава достатъчно енергиен резерв, необходим за резервното токозахранване, който за разлика от задоволяването на нуждата от енергия при върхово натоварване е на разположение затова, защото необходимите за 25 резервното токозахранване токове се поддържат толкова ограничено, че капацитетът на акумулаторите може да се изчерпи напълно.

Обичайните качества на акумулаторите, респективно батериите са подходящи осо30 бено за едновременно поставяне в готовност за резерви при върхово натоварване и за резервно токозахранване.

За предпочитане е черпенето на ток при работа в режим на върхово натоварване 35 въз основа на подходящо изграждане на инверторите да се нагласи така, че енергията при върхово натоварване да е на разположение в зададения в претенция 6 временен интервал.

Един особено изгоден и ефективен начин на изпълнение на метода е характеризиран чрез претенция 7. Основната идея на това изпълнение се състои в това, че при работа на резервното токозахранване се взима 45 наистина само ограничена част от капацитета при часов режим на акумулаторите за единица време, така че при достатъчно енергия при върхово натоварване - подобно например на стартирането на едно моторно пре50 возно средство - от акумулатора се отнема кратковременно ток със стойност 100% от капацитета при часов режим. Тук предим3 ството се състои в това, че при доставяне на енергия при върхово натоварване ограничена част от акумулаторния капацитет остава свободна, така че за резервното токозахранване остава запазен достатъчно капацитет. 5 Така изобретението използва особените качества на електрическите акумулатори да могат да отдават по оптимален начин пълния капацитет при черпене на ограничени количества ток за продължително време, а за 10 кратко време - голям ток при ограничен капацитет, за гарантиране на ефективно резервно токозахранване, от една страна и за предоставяне на енергия при върхово натоварване, от друга страна. 15

За да се извършва черпенето на енергия от акумулаторите в режим на върхово натоварване само до определена степен, до която акумулаторното напрежение спада до момента, в който се застрашава бездефек- 20 тното резервно токозахранване, съгласно изобретението е предвидено друго изпълнение според претенции 8-11. Основната идея на това друго изпълнение се състои в това, че със стабилизатор, който е реализиран по- 25 специално като стабилизатор с повишена стойност на изходно напрежение, понижението на напрежението на акумулаторното напрежение веднага се компенсира така, че да доставя на консуматорите на резервно то- 30 козахранване желаното номинално напрежение. По този начин може без друго да се изтегли една съществена част от акумулаторния капацитет за задоволяване на потребностите при върхово натоварване, без да 35 е застрашено резервното токозахранване. В същност при прилагане на стабилизатор е възможно около 30% от акумулаторния капацитет да задоволи нуждите при върхово натоварване, респективно да се предостави 40 резерва за секунди или минути, докато остатъкът от 70% за резервното токозахранване е достатъчен по-специално тогава, когато количеството на акумулатори за резервно токозахранване съгласно изобретението е мал- 45 ко по-голямо. Използването на стабилизатор с повишена стойност на изходното напрежение за поддържане на постоянно изходно напрежение при падащо акумулаторно напрежение е само по себе си известно, но в изобре- 50 тението то изпълнява една особена функция, защото резервното токозахранване при дос тавянето на енергия при върхово натоварване не би могло да се гарантира, ако по същото време не се предоставяше на разположение чрез стабилизиране едно постоянно напрежение за резервното токозахранване. При нормално резервно токозахранване стабилизаторите имат само една допълнителна функция, при което те удължават по време гарантираното и без стабилизатор черпене на енергия от акумулаторите.

След като изправителите най-общо дадат един максимално допустим ток, съгласно изобретението е предвидено друго изпълнение на изобретението според претенция 12, което гарантира и в случай на късо съединение от страна на консуматорите на резервно токозахранване протичането на достатъчен ток, например за задействането на наличните предпазители във веригата на консуматорите на резервно токозахранване.

Предимството на изобретението съгласно изпълнението според претенция 13 се състои в това, че в трансформаторните подстанции вече има на разположение високи акумулаторни капацитети за резервно токозахранване и пространство за увеличаване на броя на акумулаторите за резервно токозахранване.

Едно предпочитано схемно решение съгласно изобретението е посочено в претенции 15 и 16. Освен изпълнението съгласно претенция 17 за предпочитане е и обединението на изправител и инвертор в преобразувател на реверсивно захранване съгласно претенция 18.

Системата съгласно изобретението може по-специално да се използва в мрежи, както е характеризирано в претенции 19 и 20.

От особено значение за практическата реализация на изобретението са другите форми на изпълнение съгласно претенции 21-24, защото чрез стабилизатора в режим на върхово натоварване е възможно значително по-голямо разреждане на акумулаторите, без да се застраши осигуряването на мрежата с резервно токозахранване с предвиденото номинално напрежение.

Изпълнението на схемата съгласно претенция 23 позволява например в случай на късо съединение протичането на по-ви4 соки токове от максималния ток на стабилизатора от страна на консуматора на резервно токозахранване.

Друга конструкция на изобретението съгласно претенция 26 е също с предимство, защото на разположение е не само допълнителен капацитет за обратно захранване на енергията в мрежата, но и мрежата за резервно токозахранване е изградена по-надеждно, тъй като значително повишеният капацитет удължава не само действеността на мрежата за резервно токозахранване в случаите на повреди в главната мрежа, но и позволява значително по-голямо разтоварване на акумулаторите при обратно мрежово захранване, без да се застрашава оставането на достатъчен енергиен резерв в акумулаторите на резервното токозахранване.

С особено предимство изобретението се прилага съгласно претенция 27 в трансформаторните подстанции, където вече са на разположение значително повишени акумулаторни капацитети за резервно токозахранване и за поставяне на повече акумулатори.

Описание на приложените фигури

Изобретението се пояснява с приложените фигури, от които:

фигура 1 представлява блокова схема на трифазна мрежа със свързани към нея консуматори със или без резервно токозахранване, при което съгласно изобретението резервното токозахранване осигурява едновременно и привеждането в готовност на обратно подаваната енергия;

фигура 2 - блокова схема на разположението на елементите на системата съгласно изобретението при прилагането й в трансформаторни подстанции.

Примери за изпълнение на изобретението

Съгласно фиг. 1 към трифазна мрежа средно напрежение 14 с напрежение например 20 kV, захранвана от разпределител 19 чрез трансформаторни подстанции - 220/380 kV - 110 kV - 20 kV, са свързани множество консуматори 11,12 чрез трансформатори 22. Всеки трансформатор 22 захранва трифазна мрежа - ниско напрежение 26 с напрежение от 400 V и честота от 50 Hz.

Докато консуматорите 11 имат допълнително към мрежата 26 мрежа за резервно токозахранване 23, то консуматорите 12 нямат такова резервно токозахранване.

Мрежата за резервно токозахранване 23 на консуматорите 11 се състои от комплект последователно свързани, но при определени обстоятелства също така и паралелно свързани акумулатори 13, чието изходно напрежение е например 220 V. Акумулаторите 13 се зареждат чрез изправител 15, който е свързан чрез управляем комутатор 17 на изхода на трансформатора 22, респективно на трифазната мрежа 26. По този начин акумулаторите 13 се поддържат непрекъснато в заредено състояние.

Съгласно изобретението паралелно на изправителя 15 към комплекта акумулатори 13 е свързан инвертор 16, който е с възможност за свързване в отбелязаната чрез пунктир позиция, към трифазната мрежа и с това, към вторичната страна на трансформатора 22, чрез превключване на управляемия комутатор 17 или за предпочитане чрез управление без комутиране.

Към всеки снабден с резервно токозахранване консуматор 11 е предвиден управляващ блок 18, който се захранва през проводник за управление 34 с данните от акумулаторите 18, по-специално с тяхното изходно напрежение. Под внимание могат да се вземат още следните данни като баланс на зареждането, на мощностите, изчисляване на работата, неправилно лъжливо задействане, фактори, свързани със срока на експлоатация. Освен това управляващият блок 18 приема комутиращи сигнали за върховите потребности от разпределителя 19 чрез друг проводник за управление 20. За предпочитане е съответните управляващи сигнали да се доставят аналогично на сигналите на радиоуправляващите устройства към управляващия блок 18 чрез мрежовите проводници, така че наличието на отделен проводник за управление 20 да стане излишно. При по-малки съоръжения натоварването може да стане без директна връзка с разпределителя. На управляващия блок му липсва например годишно изчислявана съгласно тарифата работа. Функционалната способност се основава на интересите при изчисление съгласно тарифата на производители5 те.

Управляващият блок 18 управлява управляемия комутатор 17 или в показаната на чертежа с непрекъсната линия позиция, в която изправителят 15 е свързан с мрежата 26, или в обозначената с прекъсната линия позиция, при която вместо изправителя 15 към мрежата 26 е свързан инверторът 16. За тази цел управляващият блок 18 е свързан към управляемия комутатор 17 чрез проводник за управление 25.

За предпочитане е изправителят 15 и инверторът 16 да са обединени в преобразувател за реверсивно захранване 21, който може да се превключва по избор като изправител или инвертор чрез проводника за управление 25.

Системата действа по следния начин.

В нормален режим на работа управляемият комутатор 17 се довежда чрез управляващия блок 18 до показаната в чертежа с непрекъсната линия позиция, в която изправителите 15 са свързани към трифазната мрежа 26. В тази позиция акумулаторите 13 се зареждат и тъй като в нормалния случай мрежата за резервно токозахранване 23 не консумира енергия, се държат в напълно заредено състояние.

Когато в мрежата 14 възникне внезапно върхово натоварване, разпределителят 19 доставя, при което може да става въпрос за обикновения разпределител на натоварването, подходящ сигнал на управляващите блокове 18, заедно със снабдените с мрежа за резервно токозахранване 23 консуматори 11, които изключват изправителя 15 от трифазната мрежа 26 чрез превключване на комутатора 17 и вместо това подават променливия изход на инвертора 16 към трифазната мрежа 26, доколкото управляващият блок 18 е установил достатъчно заредено състояние на съответните акумулатори 13.

При по-малки съоръжения регулируемата енергия се доставя без централизирано управление директно от мрежата. За да се насочи освобождаването на такива съоръжения в обхвата на действащата тарифа, частните потребители трябва да съгласуват оразмеряването си с електроснабдителните предприятия. Тук големината на батерията на преобразувателя на реверсивно захранване или на друга подобна част и големината на про менливия товар в собствената частна част на мрежата са съществени за оразмеряването и определянето на тарифата амортизационни величини.

Преходният процес на комутатора 17 трябва да се осъществява в милисекундния обхват и по-специално само тогава, когато изправителят 15 и инверторът 16 са обединени в един електронно управляем преобразувател за реверсивно захранване 21. Така в рамките на няколко милисекунди акумулаторите 13 заедно със свързаните към мрежата 14 мрежи за резервно токозахранване 23 подават натрупаната енергия в мрежата и то за предпочитане за време от 2 до 10 min. Съгласно първо примерно изпълнение цялото съоръжение може да се оразмери така, че в рамките на това време съхраненото в акумулаторите 13 количество енергия да намалее само с около максимум 20%, така че в случай на внезапна необходимост от резервно токозахранване да има за това на разположение достатъчно електроенергия. При нови съоръжения или при разширения на съществуващи съоръжения съхраненото количество енергия може така да се изчисли, че да може да се използва едно поголямо от 20% количество енергия, например 30%. Потребността от енергия за резервно токозахранване и от енергия при върхово натоварване определят съвместно общата съхранена енергия.

Ако на разположение има например акумулаторно съоръжение 13 с капацитет от 200 Ah, то в режим на резервно токозахранване то може да доставя например 5 h енергия от порядъка на 50 KWh.

Също така е възможно от акумулаторното съоръжение да се черпят в случай на резервно токозахранване 10% ток, съответстващ на капацитета, т.е. например 20 А над 10 h.

В режим на върхово натоварване изчерпаното енергийно количество възлиза при 10 минутно черпене на около 8,5 KWh и при 2 минутно черпене - 1,7 KWh, при което преобразувателят на реверсивно захранване доставя 10 kVA, респективно 100 kVA. В последния посочен случай преобразувателят на реверсивно захранване 21 трябва да е температурно управляем.

Трансформаторите 22 на отделните консуматори 11, 12 са оразмерени най-общо за товар, най-малко от 500 kVA. За целите на изобретението трансформаторът за собствени нужди 22 е най-общо така оразмерен, така че не е необходимо ограничение на товара по време на 10 минутното действие на инвертора.

Преобразувателите на реверсивно захранване 21 имат възможност общо за претоварване от 2,5 от номиналната мощност за 2 min. За предпочитане е да се използва управляван от мрежата преобразувател на реверсивно захранване 21, който не изисква специален контрол и регулиране на мрежата. Мрежовото захранване трябва да бъде съответно съгласувано.

Според конструктивното изпълнение на акумулаторите е зададена по-голяма възможност за претоварване при по-ниско вътрешно съпротивление. За предпочитане са системи с ниско вътрешно съпротивление и с добра възможност за зареждане и циклични качества, например OCSM - техниката на заявителката.

Управляващият блок 18 контролира KWh - баланса на акумулатора 13 и проверява допълнително чрез проводник за управление 27 температурата на токовия преобразувател 21, на който за тази цел е поставен температурен датчик 28, захранващ проводника за управление 27. За предпочитане е управляващият блок 18 да контролира още и постоянното напрежение на управляващата страна, мрежовата честота и мрежовото напрежение, състоянието на акумулатора и с централно управляващо устройство - времената на зареждане при нисък товар, изравняващото зареждане и други подобни.

Съгласно изобретението на разположение са също така акумулатори на енергия и управляващи съоръжения в комбинация от електрохимически акумулатори и мрежово управлявани преобразуватели на реверсивно захранване (превключващи преобразуватели) за централизирани и децентрализирани мрежи за електрозахранващи предприятия и по-големи клиенти, които се характеризират с това, че всички налични и бъдещи децентрализирани ресурси на електрохимични акумулатори, които досега са използвани само за постоянно токово резервно токозахранване, се прилагат в сферата на кратковремен ното използване на енергия за регулиране на натоварването в трифазната мрежа. Като резултат акумулаторите на енергия и регулиращите съоръжения могат да се снабдят с мрежово управляеми токови преобразуватели, при което сферата на приложение, фазовото хармонизиране, фазовото преместване, моментните резерви, компенсацията на върховото натоварване, използването при нисък товар за дневно/нощно изравняване могат да се обхванат в децентрализираните малки съоръжения.

Изобретението позволява да се прилага при съществуващите съоръжения чрез подмяна на изправителя с оразмерен съответно на стойността на акумулаторите преобразувател на реверсивно захранване с около 10 минутна мощност. Препоръчително е при нови съоръжения акумулаторите и преобразувателите на реверсивно захранване да се оразмерят съответно на наличните стойности на трансформаторите и да може да се използват напълно наличните пространствени дадености и потенциали.

По този начин както при съществуващите, така и при новите съоръжения може да стане смяна на преобразувателя на реверсивно захранване с честотно-напреженово регулиране с акумулаторно балансиране чрез телеинформация, респективно телеуправление.

Предимствата на изобретението се състоят в подобрението на скоростта на регулиране, а с това и намаление на разхода на мощността за регулиране, усвояването на първичната енергия от съществуващите регулиращи съоръжения също и чрез използване при ниско натоварване, периодичното изпреварване при инвестиране, съответстващо на фактическия разход на мощност, рентабилно използване на децентрализираните конструктивни и разпределителни предпоставки, използването на вече наличните енергийни потенциали и подобряване на кпд, маршрутите на електрическата мощност чрез премахване пренасянето при върховото натоварване и при регулирането чрез децентрализирано използване и компонентите на съоръженията чрез по-нататъшни развойни дейности върху тези много рентабилни, но малки съоръжения чрез прилагане на големи съоръжения при върхово натоварване и дневно и нощно изравняване на енергията.

Едно особено предимство на изобретението се състои в това, че покриването на нуждите от енергия при върхово натоварване не става от централно място чрез подаване на голямо количество енергия, а чрез много децентрализирани малки съоръжения, които наистина съхраняват своята енергия в малки количества, но я подават в общата мрежа, относително равномерно разпределена. По този начин загубите от товара при върхово натоварване се намаляват значително.

На фиг. 1 изпълнението на консуматорите 11, 12 е представено в подробности само веднъж. Обозначените с цифрите 11 и 12 кръгове с пунктир представят същото изпълнение, както вече е показано горе в ляво.

На фиг. 2 със същите номера са показани съответните конструктивни елементи както във фиг. I.

Съгласно фигура 2, имаща разпределителя 19 електроцентрала 35 захранва трифазна мрежа - 220/380 kV, която на определени разстояния има трансформаторни подстанции 36 и трансформатори 32, които понижават високото напрежение на 110 kV. Напрежението 110 kV се понижава на 20 kV или в същата трансформаторна подстанция 36 (изображението на лявата половина на фиг.2), или в регионална трансформаторна подстанция 36’ в началото на регионална мрежа (изображението в дясната половина на фиг. 2) чрез предвидената на трансформатора 32 третична намотка 33, респективно чрез друга трансформаторна система 33’. Изходът на третичната намотка 33, респективно на трансформатора 33’ се намира на трифазната мрежа - средно напрежение 14, чието напрежение се понижава чрез трансформаторите 22 на напрежение 3 X 200 V и се доставя на трифазна мрежа 26, обхващаща потребител 11, която се намира в трансформаторната подстанция 36, 36’ и която може да се предназначи и изгради само за свързване към подсилено чрез допълнителен акумулаторен капацитет резервно токозахранване.

Както и при примерното изпълнение съгласно фиг. 1, трифазните мрежи - ниско напрежение 26 са свързани чрез управляем комутатор 17, по-специално полупроводников комутатор, към изправителите 15, респективно инверторите 16, които са свързани към комплект акумулатори 13. Трябва да се посочи, че във фиг. 2 за простота е избрано еднополюсното изобразяване на проводниците от електроцентралата 35 до акумулаторите 13, докато при свързването на акумулаторите 13 са представени схематично както плюсовите, така и минусовите проводници.

Управляващият блок 18 получава отново данните от акумулатора 13 чрез проводник за управление 24, както и управляващи сигнали от разпределителя 19 чрез проводник за управление 20 и от получените сигнали образува управляващ сигнал за управляемия комутатор 17, който се подава към него чрез проводника за управление 25.

На фиг. 2 са изобразени също свързани съответно чрез предпазители 34 към мрежата за резервно захранване 23 два консуматора на резервно токозахранване 31.

В допълнение на схемата от фиг. 1, мрежите за резервно захранване 23 съгласно фиг. 2 имат стабилизатор под формата на стабилизатор с повишена стойност на изходното напрежение 29 между акумулаторите 13 и консуматорите на резервно токозахранване 31, към който паралелно в посока на пропускане е включен изправител, поспециално диод 30. Стабилизаторът 29 доставя на своя изход напрежение, съответстващо на напрежението за пълно зареждане на комплекта акумулатори или няколко процента по-високо от него и независимо от това, на каква стойност, в предварително зададен обхват например между 220 V и 180 V, е спаднало напрежението на акумулаторите 13. По този начин консуматорите на резервното токозахранване 31 са осигурени с необходимото номинално напрежение и при спадане на акумулаторното напрежение, което е особено важно при черпене на енергия от акумулаторите при задоволяване на енергийните потребности при върхово натоварване.

Включеният паралелно на стабилизатора 29 диод 30 има за цел при късо съединение на страната на консуматора на резервно токозахранване да може да протече ток, превишаващ максималния ток на стабилизатора 29, който е необходим например, за да доведе предвидените в токовата верига на консуматора на резервно токо8 захранване 31 предпазители 34 до сработване, по-специално до изгаряне.

Стабилизаторът 29 е така управляван, респективно задействан, че напрежението на неговия изход да е малко по-положително от това на входа, така че през диода 30 да не протича никакъв ток, докато стабилизаторът 29 провежда ток, по-нисък от неговия максимален ток. Едва когато се достигне максималният ток, входната страна на стабилизатора 29 става малко по-положителна от напрежението на изходната страна, така че през диода 30 да може да протече ток и поспециално да е толкова голям, че да задейства предпазителите 34.

Според фиг. 2 за целите на изобретението е включено резервното токозахранване на трансформаторна подстанция - 220/ 380 kV 36 или на регионална трансформаторна подстанция - 110 kV 36’. Предимството е в това, че в пълен размер може да се използват наличните устройства като например сграда, превключвателно съоръжение - 20 kV, трансформатори - 20 kV/400 V, превключвателни съоръжения - 400 V и делител на постоянен ток и само трябва да се инсталират допълнително инверторите 16, както и комутиращите и управляващите елементи 17, 18. Друго предимство е, че акумулаторните комплекти имат по начало относително висок капацитет. Тъй като помещенията за батериите на този тип трансформаторни подстанции 36, 36’ по начало имат достатъчно пространство за допълнителни акумулаторни капацитети, за предпочитане е, когато в помещенията за батериите например вместо един акумулаторен капацитет от 300 Ah се постави такъв например от 1740 Ah. Това предоставя на разположение не само по-висок акумулаторен капацитет за обратно енергийно захранване, но означава и подобряване на резервното токозахранване, при което то може да се използва по-дълго при повреда. Освен това при върхово натоварване на мрежата може да се получи по-голямо разреждане на акумулаторите 13, така че и в този случай остатъчният капацитет, поспециално във връзка със стабилизаторите 29, да гарантира достатъчно осигуряване на мрежата за резервното токозахранване.

По този начин при трансформаторни подстанции - 220/380 kV може да се предос тави на разположение веднага резервна мощност за около 15 min. При нормални мрежи трябва да са на разположение от 10 до 30, по-специално около 20 по-големи трансформаторни подстанции, за да предоставят достатъчна резервна мощност, чрез използваните акумулатори 13. Така може да се предостави резерв за мрежата от 500 kW за всяка трансформаторна подстанция, което съответства на моментен резерв от 10 MW при съвместно включване на 20 по-големи трансформаторни подстанции.

По-малки мощности до 200 kW за всяка трансформаторна подстанция могат да бъдат реализирани също и в по-малки трансформаторни подстанции 36’ по аналогичен начин.

Съгласно изобретението изправителите 15 се превключват чрез комутатора 17 по време на обратното захранване на мястото на инверторите 16. Използваните съгласно изобретението стабилизатори 29 гарантират освен това при прекъсване на напрежението на акумулаторите 13 до около 50 V, осигуряване на консуматора на резервно захранване 31 с номинална стойност от 220 V.

Друга възможност за реализиране на изобретението се състои в това, че и без проводник за управление (20 на фиг.1) става автоматично обръщане на енергията в акумулатора към делителя на товара, когато мрежата използва енергията за поддържане. Подходящи мерки установяват предоставената на разположение работа, респективно годишния баланс, чрез пресмятане на тарифата или чрез основна такса според големината на акумулаторите и на теоретично дадените възможности.

Списък на обозначенията

11. Консуматор с резервно токозахранване

12. Консуматор без резервно токозахранване

13. Акумулатор

14. Мрежа

15. Изправител

16. Инвертор

17. Управляем комутатор

18. Управляващ блок

19. Разпределител

20. Проводник за управление

21. Преобразувател на реверсивно захранване

22. Трансформатор

23. Мрежа за резервно токозахранване

24. Проводник за управление

25. Проводник за управление

26. Трифазна мрежа

27. Проводник за управление

28. Температурен датчик

29. Стабилизатор (с по-висока стойност на напрежение)

30. Изправител (диод)

31. Консуматор на резервно токозахранване

32. Трансформатор

33’. Третична намотка на трансформатор

33. Трансформатор

34. Предпазител

35. Електроцентрала

36. Трансформаторна подстанция

36’. Трансформаторна подстанция

Claims

Патентни претенции

1. Метод за покриване на разхода на енергия при върхово натоварване в електрически променливотокови, респективно трифазни мрежи с множество потребители (11, 12), от които поне една част (11) са снабдени с акумулатори (13) и с резервно токозахранване, имащо изправители (15), захранвани от мрежата, характеризиращ се с това, че при краткотрайно върхово натоварване на мрежата (14) част от енергията на акумулаторите (13) на индивидуалните децентрализирани мрежи с резервно токозахранване (23) се подава през инвертори (16) в мрежата (14) дотогава, докато има върхово натоварване и докато в акумулаторите (13) все още е в наличност достатъчно енергия за резервното токозахранване.
2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че от акумулаторите (13) се взима само толкова енергия за покриване на върховото натоварване на мрежата (14), така че количеството енергия в мрежите за резервно токозахранване (23) да спадне най-много до 50%, за предпочитане най-много от 30 до 40%, по-специално наймного до 20% от максималното количество енергия.
3. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че енергията на мрежите с резервно токозахранване (23) се предоставя на разположение в рамките на

5 милисекунди.
4. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че в режим на доставяне на енергията при върхово натоварване на мрежата от акумулаторите (13)

10 се черпи такъв ток, че акумулаторите (13) да могат да отдават само една част от своя капацитет, като се поддържа в изправност напрежението, необходимо за действието на инвертора (16).

15
5. Метод съгласно претенция 4, характеризиращ се с това, че частта възлиза на 10 до 50%, за предпочитане от 20 до 40%, по-специално около 30%.
6. Метод съгласно претенция 1, 20 характеризиращ се с това, че при върхово натоварване на мрежата енергията от акумулаторите (13) се предоставя на разположение в рамките на няколко минути, за предпочитане от 1 до 20 min, по-специално от 2 25 до 10 min.
7. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че в режим на върхово натоварване на мрежата от акумулаторите (13) се взима ток с големина 100%

30 от капацитета при часов режим, а в режим на резервно токозахранване - ток с големина максимум до 20%, по-специално до 10% от капацитета при часов режим.
8. Метод съгласно претенция 1,

35 характеризиращ се с това, че напрежението на мрежата на резервно токозахранване (23) се поддържа чрез изправител (29) на една постоянна зададена стойност, независимо от акумулаторното напрежение.

40
9. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че черпенето на енергия от акумулаторите (13) в режим на върхово натоварване на мрежата става в рамките на кратко време с такава интензив45 ност, че акумулаторното напрежение пада значително под номиналната стойност, предвидена за действието на мрежата за резервно токозахранване (23).
10. Метод съгласно претенция 9, 50 характеризиращ се с това, че акумулаторното напрежение пада от 10 до 30%, по10 специално до около 20%, под номиналната стойност, предвидена за действието на мрежата за резервно токозахранване (23).
11. Метод съгласно претенция 10, характеризиращ се с това, че се използва наймалко един комплект акумулатори (13), доставящ постоянно напрежение 220V, при което черпенето на енергия от акумулаторите (13) в режим на върхово натоварване става в рамките на кратко време до спадане на постоянното напрежение на акумулаторите от 170 до 190V и по-специално до 180V.
12. Метод съгласно претенция 8, характеризиращ се с това, че паралелно на стабилизатора (29) е свързан изправител (30) в посока на пропускане, който пропуска изцяло или частично при консумация на резервно токозахранване, по-голямо от максималния ток на стабилизатора (29).
13. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че капацитетът на акумулаторите (13) е повишен около 2 до 10 пъти, за предпочитане 4 до 8 пъти, поспециално около 6 пъти, спрямо номиналния капацитет, предвиден за мрежата за резервно токозахранване (23).
14. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че консуматорът (11) е страната-ниско напрежение, например 400V, в трансформаторна подстанция.
15. Система за покриване на енергийните нужди при върхово натоварване на електрически променливотокови, респективно трифазни, мрежи с множество консуматори (11, 12), от които поне една част (11) е снабдена с резервно токозахранване (23) и има електрически акумулатори (13) и изправители (15) за тяхното зареждане, и които консуматори са захранени от мрежата (14), поспециално за реализиране на метода съгласно една от предходните претенции, характеризираща се с това, че част от снабдените с резервно токозахранване (23) консуматори (11) е снабдена допълнително най-малко с един инвертор (16), захранван от акумулатори (13), който чрез управляващ блок (18) може да се включва към мрежата (14) вместо изправителя (15) и има такъв капацитет на провеждане на тока, че когато инверторите (16) са свързани към мрежата, акумулаторите (13) отдават една значителна част от своята енергия на мрежата, по-специал но от 10 до 50 %, целесъобразно от 20 до 40%, по-специално до 30%, за кратко време. за предпочитане няколко минути, поточно от 1 до 20 min, по-специално от 2 до 10 min.
16. Система съгласно претенция 15, характеризираща се с това, че управляващият блок (18) е свързан чрез проводници за управление (20, 24) съответно с разпределител (19) и с акумулаторите (13), и включва инвертора към мрежата (14) чрез друг проводник за управление (25), когато трябва да се покрие кратковременно върхово натоварване на мрежата (14) и зарядното състояние на съответните електрически енергийни акумулатори (13) позволява това, и се изключва от мрежата (14), когато гореспоменатите условия вече са изпълнени.
17. Система съгласно претенция 15, характеризираща се с това, че инверторът (16) и изправителят (15) са с възможност за свързване към мрежата (14) чрез задействане на управляем комутатор (17).
18. Система съгласно претенция 15, характеризираща се с това, че изправителят (15) и инверторът (16) са обединени в преобразувател на реверсивно захранване (21), който е с възможност за включване по избор като изправител (15) или инвертор (16) чрез управляващия блок (18) чрез проводника за управление (25).
19. Система съгласно претенция 15, характеризираща се с това, че мрежата (14) е трифазна мрежа със средно напрежение, например 20 kV, към която са свързани консуматорите (11, 12) чрез трансформатори (22), които подават ниско променливо, респективно трифазно, напрежение, например 400V.
20. Система съгласно претенция 19, характеризираща се с това, че електрическите акумулатори на енергия, по-специално акумулаторите (13), доставят на мрежата за резервно токозахранване постоянно ниско напрежение, например 220V.
21. Система съгласно претенция 15, характеризираща се с това, че между акумулаторите (13) и консуматорите на резервно токозахранване (31) е включен стабилизатор (29), който поддържа напрежението, подавано на консуматорите (31), относително постоянно до един предварително определен спад на акумулаторното напрежение.
22. Система съгласно претенция 21, характеризираща се с това, че стабилизаторът (29) представлява стабилизатор с по-висока стойност на изходното напрежение.
23. Система съгласно претенция 21, ха- 5 рактеризираща се с това, че изправителят (15) поддържа напрежението, подавано на консуматорите (31) на резервно токозахранване относително постоянно до спадането на акумулаторното напрежение от 10 до 30%, 10 по-специално около 20%, под максималното напрежение.
24. Система съгласно претенция 21, характеризираща се с това, че стабилизаторът (29) е направен така, че черпенето на енер- 15 гия от акумулаторите (13) в режим на върхово натоварване да става до намаляване на постоянното напрежение на акумулаторите от 170 до 190V, по-специално до 180V.
25. Система съгласно претенция 21, ха- 20 рактеризираща се с това, че паралелно на стабилизатора (29) е свързан изправител (30), по-специално диод, в посока на пропускане, който при консумиране на резервно токозахранване над максималния ток на стабилизатора (29) поема изцяло или частично пропускането на постоянен ток.
26. Система съгласно претенция 15, характеризираща се с това, че капацитетът на акумулаторите (13) е повишен от 2 до 10 пъти, за предпочитане от 4 до 8 пъти, поспециално 6 пъти, спрямо предвидения нормален капацитет на мрежата за резервно токозахранване (23).
27. Система съгласно претенция 15, характеризираща се с това, че консуматорът (11) е страната-ниско напрежение, например 400V, в трансформаторна подстанция.

Приложение: 2 фигури

Издание на Патентното ведомство на Република България 1113 София, бул. ”Д-р Г. М. Димитров” 52-Б