EA004176B1 - Малогабаритный шкаф комплектного распределительного устройства с воздушной изоляцией - Google Patents

Abstract

Малогабаритный шкаф комплектного распределительного устройства с воздушной изоляцией относится к области высоковольтного аппаратостроения, в том числе КРУ внутренней установки в металлической оболочке, и предназначен для приёма и распределения электроэнергии трёхфазного переменного тока с частотой 50 и 60 Гц и напряжением 6-10 кВ. Шкаф КРУ - это высоковольтная конструкция с повышенной системой безопасности благодаря применённой в ней исключительно воздушной изоляции при размещении высоковольтной аппаратуры по схеме вакуумный выключатель-полюсы разъединителя-блоки трансформаторов тока-токосъёмные розетки-кабельные подсоединения, причём видимый разрыв главной токопроводящей сети происходит за счёт плиты с размещёнными на ней трансформаторами тока, а их перемещение благодаря применению двух направляющих швеллеров, двух гаек и двух винтов, которые через конические шестерни, размещённые на валу, вращают этот вал рычагом, размещённым за пределами КРУ, перед его фасадной частью, а лабиринтное уплотнение при этом обеспечивает локализационную защиту обслуживающего персонала.

Description

Предложенное изобретение относиться к области высоковольтного аппаратостроения, в том числе к конструкциям шкафов комплектных распределительных устройств (далее по тексту КРУ) внутренней установки в металлической оболочке для приёма и распределения электрической энергии трёхфазного переменного тока частотой 50 и 60 Гц, напряжением 6-10 кВ [1].

Мировой опыт энергетического строительства показал, что заводское изготовление полностью смонтированных КРУ, отрегулированных и испытанных, является наиболее нецелесообразным.

Современные индустриальные конструкции КРУ по своим конструктивным особенностям можно разделить на две группы.

К первой группе относятся КРУ, в которых силовые выключатели монтируются стационарно, например камеры сборные типа КСО серии

2. К другой группе отнесены КРУ, в которых силовые выключатели установлены на выкатных элементах, которые могут выкатываться с КРУ для осмотра, ремонта или замены.

Развитие этих групп во времени развивалось последовательно от первой группы ко второй. Сегодня широко известны КРУ типа КСО с воздушной изоляцией и стационарно установленными в них маломасляными выключателями типов ВМГ-133, ВМП-10 и другие. Это первые отечественные выключатели. Они были ненадёжными, рассчитаны на малый механический и коммутационный ресурс [2].

Постепенное увеличение требований к надёжности работы КРУ и безопасность их эксплуатации привело к разработке и производству КРУ с воздушной изоляцией с силовыми выключателями в выкатном исполнении. На выкатных элементах устанавливались новые типы масляных, электромагнитных, вакуумных и элегазовых выключателей с, как правило, пружинными или электромагнитными приводами. Это общеизвестные КРУ серии КМ-1М, К-104, КУ10Ц, ZS1(ABB Calor-Emag), Univerc (SACE), К-ИН-97(фирма ИНОСАТ) и др.

КРУ с выкатными элементами обеспечивают бесперебойное питание потребителей за счет быстрой замены повреждённого выключателя на выдвижном элементе резервным. При этом значительно сокращается время на проведение ревизий выключателей и их ремонтов.

Такие КРУ, на данный период, являются основными, как в отечественном, так и в зарубежном высоковольтном аппаратостроении. КРУ первой группы теперь работают только на малоответственных объектах.

Все выше перечисленные типы выключателей, которые эксплуатировались в таких КРУ, имели небольшие коммутационный и механический ресурсы, часто выходили со строя и требовали срочного ремонта. Это вызывало сбой в непрерывном электроснабжении потребителей. Ширина КРУ находится в пределах 600-750 мм.

Сегодня разработано и поставлено в серийное производство новое поколение вакуумных силовых выключателей с новыми универсальными приводами с чрезвычайно высоким коммутационным и механическим ресурсом и высокой надёжностью в работе.

В связи с этим возникла целесообразность установки такого выключателя стационарно, а это послужило, соответственно, поводом к созданию малогабаритного комплектного распределительного устройства с воздушной изоляцией.

К общеизвестным КРУ следует отнести такие, которые серийно выпускаются и имеют аналогично с предложенным изобретением массогабаритные и технико-экономические показатели, которые соответствуют лучшим мировым параметрам. В таких КРУ применяется силовая коммутирующая аппаратура, а это вакуумные высоковольтные выключатели нового поколения, например VM1S-10 (производства ВАТ «РЗВА»), VD-4S (фирма Calor-Emag, Германия), ВВ/ТЕЛ-10 (фирма «Таврида Электрик» г. Севастополь) и др. К типу таких КРУ следует отнести зарубежные аналоги: Compact Switchgear RGC UNI SWITCH 12 (фирма ABB), Fluostart MCC и Fluostart 325 (фирмы Marlin Germ, Франция), КСО-10-Э1 (ПО Элтехника СанктПетербург, Россия), КРУ серии VISAX (фирмы Alstom tnd GMB) и др.

Для получения ожидаемого результата за прототип предложенного изобретения принято КРУ типа КРУ/ТЕЛ-10 производства фирмы «Таврида Электрик» г. Севастополь как обладающее наибольшим количеством признаков, близких к существенным признакам изобретения.

Предложенное изобретение, как и прототип состоит из следующих основных частей: каркаса, релейного отсека, отсека сборных шин с вакуумным выключателем, отсека трансформаторов тока с размещенными на них подвижными контактами в виде токопроводящих штепсельных разъёмов и отсека кабельных разводов.

К основным существенным недостаткам прототипа следует отнести то, что конструктивное исполнение КРУ достигается исключительно за счет применения полимерной изоляции (силиконовой резины и поликарбонатного материала LEXAN). Во время длительной эксплуатации такая изоляция загрязняется, «стареет», теряя свою электрическую прочность, что сопровождается возникновением микротрещин и что, в свою очередь, является одной из причин возникновения аварийной ситуации в эксплуатации [3].

К недостаткам прототипа следует также отнести применение в таком КРУ, в схемах с заземлителем, двухпозиционного разъединителя-заземлителя, который может быть причиной аварии в КРУ при обратной подаче напряжения.

Вышеупомянутые недостатки ограничивают сферу применения таких КРУ, особенно в неблагоприятных климатических условиях.

Предложенное изобретение построено на принципе использования воздушной изоляции, которая является на сегодняшний день самой надёжной изоляцией в высоковольтном аппаратостроении.

В основе изобретения лежит создание такого КРУ с воздушной изоляцией, который имеет высокий степень защиты, низкую себестоимость, упрощенную конструкцию, а значит меньшие габариты и массу.

На фиг. 1 изображен малогабаритный КРУ с воздушной изоляцией (фасадный лист снят);

на фиг. 2 - малогабаритный КРУ (вид с боку, без боковых стенных панелей).

Малогабаритное КРУ с воздушной изоляцией (см. фиг. 1) состоит из следующих основных частей: сборной металлоконструкции (каркаса) 1, разделённой на отсек сборных шин с вакуумным выключателем 2, блока трансформаторов тока 3, заземлителя 4, отсека кабельного развода 5, опорных изоляторов 6, направляющих 7.

В верхней части КРУ (см. фиг. 2) вакуумный выключатель размещен так, что органы управления приводом 8 выключателя размещены на фасаде шкафа КРУ, а полюсы 9 выключателя размещены в направлении глубины шкафа КРУ. На верхних контактах полюсов выключателя закреплены сборные шины 10, которые насквозь (транзитом) проходят через шкаф КРУ, а на нижних контактах выключателя закреплены токопроводные контакты в виде штепсельных разъёмов 11.

Полюсы вакуумного выключателя конструктивно размещены так, что сборные шины КРУ, без шинных отпаек, подсоединяются непосредственно к верхним контактам полюсов и при этом удерживаются на этих полюсах. Предложенное конструктивное решение позволяет, при необходимости, легко и быстро отсоединить выключатель без разрыва токопроводных шин, например, при плановом эксплуатационном осмотре. Невозможность выполнения этого условия, по мнению авторов, - ещё один недостаток шкафа КРУ, взятого за прототип.

В качестве выводов первичной обмотки трансформаторов 12 используются медные стержни 13, причём нижние стержни всегда находятся в постоянном контакте со специальными токосъёмными розетками 14.

Видимый разрыв основной токопроводящей цепи при отключенном выключателе достигается, благодаря перемещению упомянутой пластины с трансформаторами тока, движение которой в верхнее (рабочее) и нижнее (контрольное) положения обеспечивается механизмом, в состав которого входят неподвижно закреплённые к пластине с трансформаторами тока 12 грузовые гайки 15, два вертикально размещённые винта 16, на концах которых размещены конические шестерни 17 и которые находятся в постоянном зацеплении с аналогичными шестернями, закреплёнными на валу 18. Упомянутый вал размещён в стороне от полюсов выключателя и может свободно вращаться, например, от воздействия рычагом, который подсоединён к нему с внешней фасадной части КРУ.

Направление движения упомянутых трансформаторов тока 12 обеспечивают направляющие 7 (см. фиг. 1). Поэтому за счёт возвратно-поступательного движения пластины с трансформаторами тока происходит видимый разрыв, т. е. замыкание или размыкание верхних стержней трансформаторов тока со штепсельными разъёмами 11 (см. фиг. 2).

Для обеспечения локализационной защиты, в рабочем и контрольном положениях, предусмотрен отгиб на пластине трансформаторов тока, который сопрягаясь с аналогичным отгибом по контуру шкафа КРУ, создаёт при этом лабиринтное уплотнение.

В КРУ применен независимый, отдельно стоящий традиционный заземлитель, управление которым можно производить в зависимости от требований техники безопасности.

Система управления КРУ предусматривает как наличие электромеханических реле, так и современные микропроцессорные схемы. Релейный отсек с микропроцессором может быть размещён и у верхней части шкафа КРУ с фасада. С целью удобного обслуживания вакуумного выключателя в эксплуатации, релейный шкаф может быть выполнен на поворотных шарнирах.

Предложенные технические решения дают возможность улучшить технико-эксплуатационные параметры и массогабаритные показатели. При этом значительно расширяется диапазон применения, который позволяет отнести шкаф к классу КРУ с повышенной безопасностью обслуживания.

Малогабаритный шкаф комплектного распределительного устройства с воздушной изоляцией спроектирован и изготовлен на ОАО «РЗВА». Опытный образец полностью подтвердил его высокую надёжность и соответствие лучшим мировым стандартам для такого класса КРУ.

Источники информации

1. ГОСТ 14693-90 Устройства комплектные распределительные негерметизованные в металлической оболочке на напряжение до 10 кВ.

2. Дорошев К.И. Эксплуатация комплектных распределительных устройств 6-220 кВ. М., Энергоатомиздат, 1997, с. 835.

3. ГОСТ 4252-80 Изделия электротехнические. Оболочки. Степени защиты. Изд. Стандартов, 1980 г.

4. МЭК 298. Комплектные распределительные устройства переменного тока в метал5 лической оболочке на напряжение от 1 до 72,5 кВ. М., 1981 г.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   Малогабаритный шкаф комплектного распределительного устройства с воздушной изоляцией токоведущих частей, содержащий высоковольтный выключатель, разъединитель, проходные трансформаторы тока, заземлитель, опорные изоляторы и кабельные крепёжные соединения, отличающийся тем, что функцию разъединителя выполняет пластина, на которой установлены проходные трансформаторы тока и которая имеет возможность перемещаться относительно шкафа в вертикальном направлении в верхнее и нижнее положения с помощью гаек и грузовых винтов с конической передачей, при этом по контуру упомянутая пластина имеет отгибы, которые с аналогичными отгибами по контуру упомянутого шкафа создают лабиринтное уплотнение, а сборные шины шкафа без разрывов и отпаек присоединены к контактам на полюсах упомянутого выключателя.