SU920956A1

SU920956A1 - Device for distributing electric power with ac

Info

Publication number: SU920956A1
Application number: SU802913598A
Authority: SU
Inventors: Леонид Александрович Кучумов; Александр Ильич Баташов
Original assignee: Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина
Priority date: 1980-04-21
Filing date: 1980-04-21
Publication date: 1982-04-15

Description

Изобретение относитс к устройствам дл передачи и распределени электрической энергии переменным током и может быть использовано при создании сетей, имеющих малые уровни токов короткого замыкани при высоком качестве электрической энергии в нормальном режиме.The invention relates to devices for the transmission and distribution of electrical energy by alternating current and can be used to create networks that have low levels of short circuit currents with high quality electrical energy in the normal mode.

Известны устройства дл электроснабжени потребителей, в которых дл ограничени токов короткого замыкани примен ютс трансформаторы с расщепленными обмотками низкого напр жени или используютс токоограничивающие устройства разных типов в цеп х питани трансформаторов илиi между секци ми сборных шин tl.Power supply devices for consumers are known in which transformers with split low-voltage windings are used to limit short-circuit currents, or different types of current-limiting devices are used in transformer supply circuits or between busbar sections tl.

Недостатком указанных устройств вл етс то, что они либо не позвол ют глубоко ограничить токи короткого замыкани , либо при достижении глубокого ограничени токов короткого замыкани при установке токоограничивающих устройств в цеп х питани их габаритна мощность существенно возрастает.The disadvantage of these devices is that they either do not allow for the short-circuit currents to be deeply limited, or if they achieve a deep limitation of the short-circuit currents when current-limiting devices are installed in the power supply circuits, their overall power increases significantly.

Наиболее близким к изобретению вл етс устройство системы электроснабжени , содержащее три трехфазных понижающих трансформатора, объединен7 ных на параллельную работу токоограниЧивающим устройством. Сопротивле-i ние токоограничивающего устройства в нормальном режиме мало и оно не Closest to the invention is a power supply system device comprising three three-phase step-down transformers combined for parallel operation with a current-limiting device. The resistance of the current-limiting device in the normal mode is small and it does not

10 вли ет на работу электроприемников. При коротком замыкании на отход щей линии увеличиваетс сопротивление токоограничивающего устройства и в результате ограничиваетс уровень Подпитки токов короткого замыкани от двух других секций. После отключени короткого замыкани линейным выключателем сопротивление токоограничивающего устройства снова ста20 новитс близким к нулю и восстанавливаетс параллельна работа трансформаторов . При коротком замыкании на секции сборных шин токи подпитки от соседних секций ограничиваютс токоограничивающим устройством и после отключени выключател и ветви токоограничивающего устройства, присоединенной к крроткозамкнутой секции, восстанавливаетс параллельна работа соседних секций через токоограничивающее устройство t2.10 affects the operation of power consumers. In the event of a short circuit on the outgoing line, the resistance of the current-limiting device increases and, as a result, the level of recharge of the short-circuit currents from the other two sections is limited. After the short circuit is disconnected by a linear switch, the resistance of the current-limiting device again becomes close to zero and the transformers work in parallel. When a short circuit occurs on the busbar sections, the feed currents from the adjacent sections are limited by a current-limiting device and after the switch is disconnected and the branch of the current-limiting device connected to the closed-loop section, the parallel sections are restored in parallel with the current-limiting device t2.

Недостатком известного устройства вл етс то, что токи короткого замыкани даже при сопротивлении токоограничивающего устройства в аварийном режиме, стрем щимс к бесконечности , будут ограничиватьс на уровне, достигающем дес ть и более крат по отношению к номинальному току нагрузки секции.A disadvantage of the known device is that the short-circuit currents, even with the resistance of the current-limiting device in emergency mode, tending to infinity, will be limited to a level that reaches ten or more times relative to the rated load current of the section.

Цель изобретени - создание системы электроснабжени с качеством электрической энергии в нормальном режиме, соответствующим параллельной работе трех источников питани , но с уровнем токов короткого замыкани при коротком замыкании на большей части потребителей значительно меньше уровн токов короткого замыкани при раздельной работе источников питани .The purpose of the invention is to create a power supply system with the quality of electrical energy in the normal mode, corresponding to the parallel operation of three power sources, but with the level of short-circuit currents during a short circuit on the majority of consumers, it is much less than the level of short-circuit currents when the power sources work separately.

Эта цель достигаетс тем, что устройство дл распределени электрической энергии переменным током, содержащее три источника питани , подключенных к трем трехфазным секци м сборных шин, соединенных друг с другом через токоограничивающий элемент, снабжено дополнительной системой сборных шин, выполненной из трех секций, причем шины фаз каждой .секции дополнительной системы сборных шин подсоединены через дополнительно введенные выключатели к шинам соответствующих фаз различных.секций сборных шин.This goal is achieved by the fact that a device for distributing electrical energy by alternating current, containing three power sources connected to three three-phase sections of busbars connected to each other through a current-limiting element, is equipped with an additional system of busbars made of three sections, the phase bus each section of the additional busbar system is connected via additional input switches to the buses of the respective phases of the various busbar sections.

На чертеже изображена схема предлагаемой системы распределени электрической энергии.The drawing shows a diagram of the proposed system for the distribution of electrical energy.

Схема содержит первый, второй и третий источники питани 1-3 соответственно , первую, вторую и третью секции 4-6 системы сборных шин соответственно , фазы токоограничиваюего устройства, первую, вторую и третью секции 10-12 дополнительной системы сборных шин соответственно, выключатели в цепи питани дополнительной системы сборных шин, выключатели 16-18 в цепи нагрузки системы сборных шин, выключатели 19 21 в цепи нагрузки дополнительнойThe scheme contains the first, second and third power sources 1-3, respectively, the first, second and third sections 4-6 of the busbar system, respectively, the phases of the current-limiting device, the first, second and third sections 10-12 of the additional busbar system, respectively, circuit breakers power supply of an additional busbar system, switches 16-18 in the load circuit of the busbar system, switches 19 21 in the load circuit of an additional

системы сборных шин, нагрузку 22-2 первой, второй и третьей секций системы сборных шин, нагрузку 25-27 первой , второй и третьей секций дополнительной системы сборных шин, выключатели 28-30 в цепи источников питани . На чертеже обозначено К -Кхточки короткого замыкани . Система распределени электрической энергии имеет три источника П1 1тани 1-3, которые подключены через выключатели соответственно к секци м , соединенным между собой токоограничивающими устройствами , имеющим в busbar systems, load 22-2 of the first, second and third sections of the busbar system, load 25-27 of the first, second and third sections of the additional busbar system, switches 28-30 in the power supply circuit. In the drawing it is designated To - Khtochka of short circuit. The electrical energy distribution system has three sources P1 1 Tani 1-3, which are connected through switches, respectively, to sections connected to each other by current-limiting devices, having

нормальном режиме близкое к нулю сопротивление. Дополнительна система сборных шин (10-12) получает питание через выключатели 13-15 от сборных шин 4-6 так. чтЬ фазы а. Ь.normal mode close to zero resistance. An additional busbar system (10–12) receives power through switches 13–15 from busbars 4–6. what phase a B.

J с каждой из секций 10-ft получают питание от разных секций с.борных шин . К шинам 4-6 и 10-12 подключены через выключатели 16-18 и 19-21 соответственно нагрузки 22-24 и 25-27. В нормальном режиме при объединении секций 4-6 через токоограничивающее устройство протекают токи небаланса нагрузок секций 4-6, а такжесекций 10-12. При отсутствии небаланса нагрузок переток через токоограничивагощее устройство равен нулю. Изложенные ниже соображени показывают , что основных (массовых) потребителей целесообразно подключать к дополнительным секци м шин. На этих секци х и их электроприемниках возможны частые короткие замыкани . Число подключенных к секци м 4-6 электроприемников предполагает ограниченный , и соответственно, будет малой и веро тность возникновени там коротких замыканий.J from each of the 10-ft sections are powered from different sections of the fieldbus tire. Tires 4-6 and 10-12 are connected via switches 16-18 and 19-21, respectively, loads 22-24 and 25-27. In the normal mode, when sections 4-6 are combined, unbalance currents of sections 4-6 and sections 10-12 flow through the current-limiting device. In the absence of unbalance of loads, the flow through the current limiting device is zero. The following considerations show that it is advisable to connect the main (mass) consumers to additional sections of tires. Frequent short circuits are possible on these sections and their electrical receivers. The number of 4–6 power consumers connected to the sections assumes a limited number, and, accordingly, the likelihood of short circuits there will be small.

Рассмотрим аварийные режимы работы предлагаемой системы распределени электрической энергии в сет х с изолированной нейтралью, например, в сет х с напр жением 6,10 или 35 кВ. Предположим, что примен етс токоограничивающее устройство реакторнотиристорного типа, как в устростве 2. При трехфазном коротком замыкании К на линии, отход щей, например, от первой секции системы сборных шин МО, вследствие параметрического ввода реактора токоограничивающего устройства происходит резкое ограничение первой полуволны тока короткого замыкани , а далее имеем полный разрез секций 10-12. В этом режиме на врем до отключени короткого замыкани выключателем 19 напр жени в каждой из фаз секций 11 и 12 увеличиваетс до линейного. Вектора напр жений фаз а, b и с секции 11 отстают от векторов напр жений этих же фаз в исходном режиме на ЗО, а вектора напр жений фаз а, Ь и с сек ции 12 опережают вектора напр жений в исходном режиме на ЗО, Поэтому ток в месте короткого замыкани без учета подпитки точки короткого замы кани от нагрузки 25 равен геометрической сумме векторов токов нагрузок 26 и 27 и при равных нагрузках на секци х сборных шин не превышает трех крат от номинального тока каждой из секций. Такие токи могут быть отключены выключател ми облегченного типа (выключател ми нагрузки или тиристорными выключател ми). Необходим отметить, что в течение всего периода от разрыва секций и до отключени выключател 19 на всех секци х с.бор ных шин -6 сохран етс номинальное напр жение. Расчеты и эксперименты на физичес кой модели показали, что при учете сопротивлени источников питани да же при металлическом трехфазном коротком замыкании на секци х сборных шин 10-12 реальное увеличение напр жени на здоровых секци х этих сборных шин не превышает 1,5 номинального . При применении электромеханических выключателей длительность повышени напр жени не превышает 0,2-0,3 с (врем срабатывани выключателей при токовой отсечке). Воздействие напр жений такой величины и длительности не представл ет опасности дл основного электрооборудова ни . После отключени короткого замыкани линейным выключателем 19 сопротивление токоограничивающего устройства стремитс к нулю и восстанавливаетс нормальный режим работы схемы При применении тиристорных выключателей на отход щих лини х (виключатели 19-21) и в цепи питани секций сборных шин 10-12 (выключатели 13-15) при блокировании импульсов управлени тиристорных выключателей сразу же после возникновени короткого замыкани существенно улучшаетс режим работы потребителей неава рийных секций сборных шин 11 и 12так как врем отключени короткого замыкани не превышает 0,02 с, и после отключени короткого замыкани на линии выключателем 13 или короткого замыкани на секции сборных шин Ю выключателем 13 электроприемники нбаварийных секций сборных шин 11 и 12 продолжают нормально работать. При использовании тиристорных выключателей в указанных местах могут быть снижены требовани к токоограничивающим устройствам, так как разрыв секций становитс необ зательным Возможно и сочетание электромеханических выключателей 19-21 на отход щих лини х и тиристорных выключателей 13-15 в цепи питани секций сборных шин 10-12. Тогда при коротком замыкании на отход щей линии, например в точке К, примерно через 0,02 с происходит отключение тиристорного , выключател 13. Когда короткое замыкание на линии отключено линейным выключателем 19, то включение тиристорного выключател 13 восстанавливает нормальную работу секции 10. Процессы, происход щие в системе распределени электрической энергии при коротких замыкани х на сборных шин k-6 или на лини х, отход щих от Них, в основном аналогичны тем же процессам в известном устройстве . Основным отличием вл етс то, что при трехфазном коротком замыкаНИИ на отход щей линии от одной из секций (например, от секции ) тер етс питание в одной из фаз каждой секции сборных шин 10-12 на врем до отключени короткого замыкани выключателем 16. Учитыва это, целесообразно к секци м сборных шин подключат11 минимальное количество мощных электроприемников, а подключение выполн ть таким способом (например , шинопроводами), чтобы короткое замыкание на них было маловеро тным. Если это невозможно, то можно систему распределени выполн ть без сборных шин -6. Таким образом, система распределени электрической энергии переменным током в сет х с изолированной нейтралью обладает следующими преимуществами . Токи при коротком замыкании на дополнительной секции сборных шин в месте короткого замыкани значительно меньше токов короткого замыкани при раздельной работе секConsider the emergency operation of the proposed system for the distribution of electrical energy in networks with insulated neutral, for example, in networks with a voltage of 6.10 or 35 kV. Suppose that a current-limiting device of the thyristor-type is used as in device 2. With a three-phase short circuit K, the first half-wave of the short-circuit current is sharply limited due to the parametric input of the current-limiting device reactor , and then we have a complete section of sections 10-12. In this mode, for a time until the short circuit is turned off, the voltage switch 19 in each of the phases of sections 11 and 12 increases to linear. The voltage vectors of phases a, b, and c of section 11 lag behind the voltage vectors of these same phases in the reference mode by the DA, and the vector of phase voltages a, b and section 12 are ahead of the voltage vectors in the initial mode at the DA, therefore the current in the place of short circuit without taking into account the feeding point of short circuit from load 25 is equal to the geometric sum of load current vectors 26 and 27 and at equal loads on sections of busbars does not exceed three times the rated current of each of the sections. Such currents can be switched off by light switches (load switches or thyristor switches). It should be noted that during the entire period from the break of the sections to the disconnection of the switch 19, the nominal voltage remains at all sections of the field bus bars -6. Calculations and experiments on the physical model showed that when the resistance of the power sources was taken into account, even in the case of a three-phase metal short circuit on busbar sections 10-12, the actual voltage increase on the healthy sections of these busbars does not exceed 1.5 nominal. When using electromechanical switches, the duration of the voltage increase does not exceed 0.2-0.3 s (the response time of the switches with a current cut-off). The impact of voltages of this magnitude and duration does not pose a danger to the main electrical equipment. After disconnection by the linear switch 19, the resistance of the current-limiting device tends to zero and the normal operation of the circuit is restored. When using thyristor switches on the outgoing lines (switches 19-21) and in the power supply circuit of busbar sections 10-12 (switches 13-15) when blocking the control pulses of the thyristor switches immediately after the occurrence of a short circuit, the mode of operation of consumers of non-emergency sections of busbars 11 and 12 significantly improves Short circuit does not exceed 0.02 s, and after disconnecting the short circuit on the line by switch 13 or short circuit on the busbar section Yu, switch 13, the electrical emergency rooms of the busbar 11 and 12 continue to operate normally. When using thyristor switches in specified places, the requirements for current-limiting devices can be reduced, since the section breaks become unnecessary. A combination of electromechanical switches 19-21 on the outgoing lines and thyristor switches 13-15 in the power supply circuit of busbar sections 10-12 is also possible. . Then, when a short circuit on the outgoing line, for example at point K, after about 0.02 s, the thyristor switch 13 is turned off. When the short circuit on the line is turned off by the linear switch 19, turning on the thyristor switch 13 restores the normal operation of section 10. Processes The occurrences in the electrical energy distribution system during short circuits on the busbars k-6 or on the lines departing from Them are basically similar to the same processes in the known device. The main difference is that during a three-phase short circuit, the LINE on the outgoing line from one of the sections (for example, from the section) loses power in one of the phases of each section of busbars 10-12 for a time until the short circuit is turned off by the switch 16. Considering this It is advisable to connect the minimum number of high-power electric receivers to busbar sections, and the connection should be made in such a way (for example, by bus lines) so that short circuit to them is unlikely. If this is not possible, then the distribution system can be carried out without busbars -6. Thus, the system for distributing electrical energy by alternating current in networks with insulated neutral has the following advantages. Short circuit currents on the additional busbar section at the short circuit location are significantly less than short circuit currents when operating separately

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A device for distributing electrical energy with alternating current, comprising three power sources connected to three three-phase sections of busbars connected to each other via a current-limiting element, characterized in that, in order to increase the reliability of power supply to consumers, it is equipped with an additional busbar system, made of three sections, and the phase buses of each section of the additional busbar system are connected via the additionally introduced: switches to the buses respectively phases of various sections of busbars.