система гарантированного питания секущих задвижек нефтепроводов

Формула изобретения

1. Система гарантированного питания секущих задвижек нефтепроводов, состоящая из запитанного от линии электропередач блок-бокса электроснабжения, включающего понижающий трансформатор, распределительную шину с коммутационными автоматами и системой телемеханики, основной и резервный каналы электроснабжения, устройство их автоматического включения, отличающаяся тем, что она содержит источник гарантированного питания, питающего панель гарантированного питания, к которой подключены требующие бесперебойного электроснабжения электроприводы секущих задвижек основного и резервного магистральных нефтепроводов, устройства телемеханики и устройства электроподогрева устройства телемеханики и панели гарантированного питания в течение предельного срока для восстановления напряжения на указанной линии электропередач, причем на панель гарантированного питания подается напряжение от основного канала электроснабжения блок-бокса электроснабжения и основного резервного канала аккумуляторной батареи с рабочей емкостью, достаточной для работы гарантированной нагрузки в течение одного цикла закрытия указанных задвижек в случае аварии указанных магистральных нефтепроводов, причем аккумуляторная батарея подключена по первому дополнительному резервному каналу к распределительной шине блок-бокса электроснабжения через коммутационный аппарат и выпрямитель для зарядки аккумуляторной батареи и связана с инвертором, преобразующим напряжение аккумуляторной батареи в переменное трехфазное напряжение, избиратель канала бесперебойного питания, который при получении информации об отсутствии или появлении ненормативного напряжения на панели гарантированного питания подает сигнал на устройство автоматического включения резервных каналов электроснабжения, переводящее питание с основного канала электроснабжения панели гарантированного питания на первый резервный канал электроснабжения, а при появлении сигнала неисправности аккумуляторной батареи или выпрямителя дает импульс на срабатывание устройства автоматического включения второго резервного канала, обеспечивающего электроснабжение панели гарантированного питания, минуя выпрямитель и аккумуляторную батарею.

2. Система гарантированного питания по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена устройством защиты электродвигателей секущих задвижек, установленным в блок-боксе электроснабжения.

3. Система гарантированного питания по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена комбинированным счетчиком количества запусков каждого канала панели гарантированного питания.

4. Система гарантированного питания по п. 1, отличающаяся тем, что блок-бокс гарантированного питания установлен рядом с блок-боксом основного электроснабжения.

5. Система гарантированного питания по п. 1, отличающаяся тем, что блок-бокс гарантированного питания оснащен клапаном сброса избыточного давления, срабатывающим при коротком замыкании.

6. Система гарантированного питания по п. 1, отличающаяся тем, что блок-бокс гарантированного питания снабжен аварийной сигнализацией в виде желтой лампы мигающего света, установленной на его крыше и загорающейся при пропадании напряжений от линии электропередачи или неисправности источника гарантированного питания, а также при срабатывании любой аварийно-предупредительной сигнализации.

7. Система гарантированного питания по п. 1, отличающаяся тем, что панель гарантированного питания с устройством электроподогрева установлена в блок-боксе электроснабжения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электроэнергетики и электротехники, а именно к устройствам для подвода и распределения электрической энергии ответственным потребителям, и может быть использовано для электроснабжения управления и защиты ответственных потребителей, в частности секущих задвижек подводных переходов нефтепроводов.

Известно комплектное распределительное устройство (см., например, патент РФ 2123748, кл. Н 02 В 5/00, 7/00, 11/00, 13/00, опубл. 20.12.98, бюл. 35), содержащее в корпусе сборные шины, оборудование присоединения - коммутационный аппарат, выводные проводники, при этом по меньшей мере одна система сборных шин, по меньшей мере коммутационный аппарат одного присоединения, по меньшей мере выводные проводники одного присоединения установлены относительно друг друга на разных уровнях, при этом одна система сборных шин, оборудование одного присоединения установлены в следующей последовательности снизу вверх: сборные шины, коммутационный аппарат, выводные проводники; устройство может также содержать в корпусе одну систему сборных шин, оборудование двух присоединений, установленные в следующей последовательности снизу вверх: выводные проводники первого присоединения, коммутационный аппарат второго присоединения, выводные проводники второго присоединения.

Недостатком известного комплектного распределительного устройства являются низкие экологическая защищенность, функциональные и эксплуатационные возможности, надежность, долговечность и техника безопасности обслуживания.

Эти недостатки обусловлены конструктивными особенностями комплектного распределительного устройства.

Известна также принятая за прототип система гарантированного питания, которая состоит из запитанного от линии электропередач блок-бокса электроснабжения, включающего понижающий трансформатор, распределительную шину с коммутационными автоматами и системой телемеханики, основной и резервный каналы электроснабжения, устройство их автоматического включения (см. книгу КАЦ А. Л. и ЯСВЕН П.И. "Крупноблочные комплектные устройства для управления электроприводами", Энергия М-1971, с.102-107).

Недостатком известного комплектного распределительного устройства являются низкие экологическая защищенность, функциональные и эксплуатационные возможности, надежность, долговечность и техника безопасности обслуживания.

Указанные недостатки обусловлены отсутствием составляющих элементов, способных обеспечить закрытие секущих задвижек трубопровода при отсутствии напряжения от ЛЭП или ухудшения его параметров.

Техническим результатом, обеспечиваемым настоящим изобретением, является увеличение функциональных возможностей, повышение эксплуатационных качеств, надежности и техники безопасности, защиты окружающей среды.

Поставленная цель достигается тем, что в известной системе гарантированного питания секущих задвижек нефтепроводов, состоящей из запитанного от линии электропередач блок-бокса электроснабжения, включающего понижающий трансформатор, распределительную шину с коммутационными автоматами и системой телемеханики, основной и резервный каналы электроснабжения, устройство их автоматического включения, согласно изобретению содержится источник гарантированного питания, питающего панель гарантированного питания, к которой подключены требующие бесперебойного электроснабжения электроприводы секущих задвижек основного и резервного магистральных нефтепроводов, устройства телемеханики и устройства электроподогрева устройства телемеханики и панели гарантированного питания в течение предельного срока для восстановления напряжения на указанной линии электропередач, причем на панель гарантированного питания подается напряжение от основного канала электроснабжения блок-бокса электроснабжения и основного резервного канала аккумуляторной батареи с рабочей емкостью, достаточной для работы гарантированной нагрузки в течение одного цикла закрытия указанных задвижек в случае аварии указанных магистральных нефтепроводов, причем аккумуляторная батарея подключена по первому дополнительному резервному каналу к распределительной шине блок-бокса электроснабжения через коммутационный аппарат и выпрямитель для зарядки аккумуляторной батареи и связана с инвертором, преобразующим напряжение аккумуляторной батареи в переменное трехфазное напряжение, избиратель канала бесперебойного питания, который при получении информации об отсутствии или появлении ненормативного напряжения на панели гарантированного питания, подает сигнал на устройство автоматического включения резервных каналов электроснабжения, переводящее питание с основного канала электроснабжения панели гарантированного питания на первый резервный канал электроснабжения, а при появлении сигнала неисправности аккумуляторной батареи или выпрямителя дает импульс на срабатывание устройства автоматического включения второго резервного канала, обеспечивающего электроснабжение панели гарантированного питания, минуя выпрямитель и аккумуляторную батарею, кроме того, заявляемая система гарантированного питания дополнительно снабжена устройством защиты электродвигателей секущих задвижек, установленным в блок-боксе электроснабжения и комбинированным счетчиком количества запусков каждого канала панели гарантированного питания, блок-бокс гарантированного питания установлен рядом с блок-боксом основного электроснабжения и оснащен клапаном сброса избыточного давления, срабатывающим при коротком замыкании, а также снабжен аварийной сигнализацией в виде желтой лампы мигающего света, установленной на его крыше и загорающейся при пропадании напряжений от линии электропередач или неисправности источника гарантированного питания, а также при срабатывании любой аварийно-предупредительной сигнализации, при этом панель гарантированного питания с устройством электроподогрева установлены в блок-боксе электроснабжения.

Между отличительными признаками и достигнутым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.

Дополнительная установка источника гарантированного питания увеличивает функциональные возможности и повышает эксплуатационные качества и надежность, так как позволяет обеспечить работу секущих задвижек трубопровода в момент отсутствия напряжения на распределительной шине блок-бокса электроснабжения (например, при аварии на линии электропередачи) за счет необслуживаемой аккумуляторной батареи, подающей напряжение с помощью инвертора, преобразующего напряжение от необслуживаемой аккумуляторной батареи до нормативного напряжения (согласно ГОСТ 13109-97) и подающего его на панель гарантированного питания, откуда напряжение подается на секущие задвижки трубопроводов. Ориентировочно расчетная мощность особо важных потребителей секущих задвижек и устройства местного электроподогрева в 3-4 раза меньше расчетной мощности блок-бокса электроснабжения, обеспечивающего электроснабжение всего подводного перехода нефтепровода, включающего много дополнительных коммуникаций, блокировочных устройств и т.д. Необслуживаемая аккумуляторная батарея, имея рабочую емкость, достаточную для работы гарантированной нагрузки в течение одного цикла закрытия задвижек (от 10 до 15 мин), в случае аварии трубопровода и устройства местного электроподогрева в течение суток - предельный срок для восстановления напряжения на вдольтрассовой линии электропередачи согласно правил устройства электроустановок не только перекроет трубопровод и сохранит окружающую среду от нефтяных загрязнений, но и обеспечит работоспособность всей системы, не разморозив ее зимой, за время ликвидации аварии, т.е. обеспечит надежность и долговечность, а также гарантированный выход из трудного положения даже при двух одновременных серьезных авариях, как то порыв нефтепровода (трубопровода или продуктопровода) на подводном переходе и аварии на линии электропередачи. Наличие в источнике гарантированного питания избирателя каналов бесперебойного питания, связанного своими выходами с выпрямителем, инвертором, необслуживаемой аккумуляторной батареей, панелью гарантированного питания, распределительной шиной блок-бокса электроснабжения и устройством автоматического включения резервных каналов электроснабжения, позволяет постоянно контролировать и подавать на систему телемеханики данные о наличии напряжения и его качестве на распределительной шине блок-бокса электроснабжения и панели гарантированного питания, а также данные об исправности необслуживаемой аккумуляторной батареи и выпрямителя. При обнаружении отклонений в любом из них выбирается определенный резервный канал электроснабжения панели гарантированного питания путем подачи сигнала на устройства автоматического включения резервных каналов электроснабжения, что повышает надежность работы системы в целом, исключая загрязнение окружающей среды в случае порыва нефтепровода, повышает функциональные возможности и эксплуатационные качества системы. Введение в систему устройства защиты электродвигателей дает возможность распознать повреждение и селективно отключить электродвигатели, питающиеся от распределительного пункта, при их специфичных повреждениях. Устройство защиты электродвигателей действует селективно на отключение коммутационного автомата с выдачей информации в систему телемеханики и с запретом автоматического включения, что в свою очередь повышает технику безопасности и надежность системы.

По имеющимся у заявителя сведениям совокупность существенных признаков заявляемого изобретения не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

По мнению заявителя сущность заявляемого изобретения не следует главным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на достигаемый технический результат - новое свойство объекта - совокупности признаков, которые отличают от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, может быть многократно использована в производстве подобных систем гарантированного питания секущих задвижек нефтепроводов с получением технического результата, заключающегося в полном улучшении эксплуатационных качеств и повышении надежности и надежной защиты окружающей среды.

Сущность заявляемого изобретения поясняется примером конкретного выполнения, где на чертеже схематически изображена система гарантированного питания секущих задвижек подводных переходов нефтепроводов.

Система гарантированного питания секущих задвижек подводных переходов нефтепроводов состоит из блок-бокса электроснабжения 1 и блок-бокса источника гарантированного питания 2, который питает специально выделенную панель гарантированного питания 3, расположенную в блок-боксе электроснабжения 1. К панели гарантированного питания 3 подключаются особо важные потребители, например подводный переход магистрального нефтепровода, требующие непрерывного электроснабжения, как то: электроприводы 4 и 5 секущих задвижек 6 и 7 соответственно основного 8 и резервного 9 магистральных нефтепроводов, устройство телемеханики 10, расположенное в блок-боксе электроснабжения 1, устройство местного электроподогрева, 11 устройства телемеханики и панели гарантированного питания 3. В блок-боксе электроснабжения 1 расположен также понижающий трансформатор 12 от вдольтрассовой линии электропередачи 13. Ориентировочно расчетная мощность особо важных потребителей секущих задвижек 6, 7 и устройства местного электроподогрева 11 в 3-4 раза меньше расчетной мощности блок-бокса электроснабжения, обеспечивающего электроснабжение всего подводного перехода магистрального нефтепровода 8, включающего много дополнительных коммуникаций, блокировочных устройств и т.д. На специально выделенную панель гарантированного питания 3 подается питание по двум каналам электроснабжения основному 14 и резервному 15. Основной канал электроснабжения 14 - от блок-бокса электроснабжения 1, резервный канал электроснабжения 15 - от источника гарантированного питания, находящегося в блок-боксе 2, состоящего из необслуживаемой аккумуляторной батареи 16 с рабочей емкостью, достаточной для работы гарантированной нагрузки в течение одного цикла закрытия задвижек (от 10 до 15 мин) в случае аварии трубопроводов 8, 9, и устройства местного электроподогрева 11 в течение суток - предельный срок для восстановления напряжения на вдольтрассовой линии электропередачи 13 согласно правил устройства электроустановок, выпрямителя 17 для зарядки необслуживаемой аккумуляторной батареи 16 на напряжение 0,4 кВ, который получает питание по первому дополнительному резервному каналу 18 через коммутационный автомат 19 от распределительной шины 20 блок-бокса электроснабжения 1; инвертора 21, преобразующего напряжение от заряженной необслуживаемой аккумуляторной батареи 16 в переменное трехфазное напряжение и подающего на выходе 22 нормативное напряжение (согласно ГОСТ 13109-97) на панель гарантированного питания 3, избирателя канала бесперебойного питания 23, который при получении информации об отсутствии или появлении ненормативного напряжения на панели гарантированного питания 3 подает сигнал на устройство автоматического включения резервных каналов электроснабжения 24, автоматически переводящего питание с основного ввода 25 панели гарантированного питания 3 на резервный коммутационный автомат 26. Коммутационный автомат 19 от распределительной шины 20 блок-бокса электроснабжения 1 постоянно подключен к необслуживаемой аккумуляторной батарее 16 посредством выпрямителя 17. При появлении сигнала неисправности необслуживаемой аккумуляторной батареи 16 или выпрямителя 17 срабатывает избиратель канала бесперебойного питания 23, который дает импульс на срабатывание устройства автоматического включения резервных каналов электроснабжения 27. В результате отключается коммутационный автомат 19 и включается коммутационный автомат 28, т.е. панель гарантированного питания 3 получает электроснабжение через коммутационный автомат 28, минуя выпрямитель 17 и необслуживаемую аккумуляторную батарею 16. При нормальном режиме работы, когда вдольтрассовая линия электропередачи 13 находится под нормативным напряжением, коммутационный автомат 29 включен и панель гарантированного питания 3 также находится под напряжением. запитанным от вдольтрассовой линии электропередачи 13 посредством понижающего трансформатора 12 и распределительной шины 20. Система гарантированного питания секущих задвижек нефтепроводов снабжена комбинированным счетчиком количества запусков каждого канала панели гарантированного питания 30, дающим информацию по количеству запусков работы панели гарантированного питания 3 по каждому из четырех каналов электроснабжения 14, 15, 18, 31. При пропадании напряжений от вдольтрассовой линии электропередачи 13 или неисправности источника гарантированного питания в блок-боксе 2, а также при срабатывании любой аварийно-предупредительной сигнализации на крыше блок-бокса 2 загорается желтая лампа мигающего света 32. При коротком замыкании в блок-боксе 2 срабатывает клапан сброса избыточного давления для предотвращения самопроизвольного выброса двери 33. Блок-бокс 2 источника гарантированного питания выполнен в антивандальном исполнении с сигнализацией по каналу устройства телемеханики о несанкционированном доступе. Каждый из электродвигателей 4 и 5 секущих задвижек 6 и 7 соответственно основного 8 и резервного 9 нефтепроводов снабжен устройством защиты электродвигателей 34, 35, работающим на отключение двигателя при его заклинивании, перегреве или при отклонении от ГОСТа питающего напряжения.

Система гарантированного питания секущих задвижек нефтепроводов работает следующим образом.

При нормальном режиме работы, когда вдольтрассовая линия электропередачи 13 находится под нормативным напряжением, коммутационный автомат 29 включен, и панель гарантированного питания 3 также находится под напряжением, запитанным от вдольтрассовой линии электропередачи 13. В случае экстренного перекрытия основного 8 и резервного 9 нефтепроводов напряжение подается на электродвигатели 4 и 5 секущих задвижек 6 и 7 соответственно основного 8 и резервного 9 нефтепроводов. Ориентировочно расчетная мощность особо важных потребителей секущих задвижек и устройства местного электроподогрева в 3-4 раза меньше расчетной мощности блок-бокса электроснабжения, обеспечивающего электроснабжение всего подводного перехода нефтепровода, включающего много дополнительных коммуникаций, блокировочных устройств и т.д. При аварии на нефтепроводе, в момент отсутствия напряжения на распределительной шине блок-бокса электроснабжения, с необслуживаемой аккумуляторной батареи напряжение подается на инвертор 21, где оно преобразуется до нормативного напряжения (согласно ГОСТ 13109-97) и подается на панель гарантированного питания, а затем на электродвигатели 4 и 5 секущих задвижек 6 и 7 соответственно основного 8 и резервного 9 нефтепроводов. При появлении сигнала неисправности необслуживаемой аккумуляторной батареи 16 или выпрямителя 17 срабатывает избиратель канала бесперебойного питания 23, который дает импульс на срабатывание устройства автоматического включения резервных каналов электроснабжения 27. В результате отключается коммутационный автомат 19, и включается коммутационный автомат 28, т.е. панель гарантированного питания 3 получает электроснабжение через коммутационный автомат 28, напряжение, минуя выпрямитель 17 и необслуживаемую аккумуляторную батарею 16, подается на инвертор 21, где оно доводится до нормативного напряжения (согласно ГОСТ 13109-97) и подается на панель гарантированного питания 3. При получении информации о появлении ненормативного напряжения на панели гарантированного питания 3 подается сигнал на устройство автоматического включения резервных каналов электроснабжения 24, автоматически переводящее питание с основного ввода 25 панели гарантированного питания 3 на резервный коммутационный автомат 26, и напряжение подается на инвертор, где оно доводится до нормативного напряжения (согласно ГОСТ 13109-97) и подается на панель гарантированного питания. Таким образом, резервный канал электроснабжения 15, состоящий из двух дополнительных резервных каналов 18 и 31, позволяет получать напряжение панели гарантированного питания 3 как в случае выхода из строя линии электропередачи 13, так и в случае появления ненормированного напряжения на распределительной шине 20 блок-бокса электроснабжения 1.

Предложенная система обладает высокими функциональными возможностями, эксплуатационными качествами, надежностью, повышает технику безопасности, обеспечивает высокую защиту окружающей среды.