RU183853U1

RU183853U1 - Пружинный привод высоковольтного выключателя

Info

Publication number: RU183853U1
Application number: RU2017137491U
Authority: RU
Inventors: Валерий Михайлович Гордиенко; Александр Иванович Опрышко; Владимир Демьянович Толмачев; Владимир Владимирович Толмачев
Original assignee: Частное учреждение высшего образования "Московский институт энергобезопасности и энергосбережения"
Priority date: 2017-10-26
Filing date: 2017-10-26
Publication date: 2018-10-05

Abstract

Полезная модель относится к области электроэнергетики и электротехники, в частности к пружинным приводам высоковольтных выключателей (ВВ). Актуальность технической проблемы, на решение которой направлена полезная модель, состоит в том, что 80% отказов ВВ обусловлено отказами их приводов, в т.ч. из-за потери оперативного питания /7/.

Технический результат полезной модели, характеризующийся техническим эффектом, заключается в создании пружинного привода, обладающего более высокими показателями надежности, энергоэффективности и электробезопасности при снижении инвестиционных и эксплуатационных затрат на системы питания.

Решение технической проблемы по совершенствованию пружинного привода ВВ и, как следствие, технический результат достигаются тем, что:

-исключен традиционный электродвигатель завода рабочих пружин (3-х фазный с короткозамкнутым ротором или универсальный коллекторный) и введен электродвигатель постоянного тока пониженного напряжения;

-исключено питание пружинного привода от централизованной системы оперативного постоянного тока и введены децентрализованные источники электроэнергии: основной - аккумуляторная батарея, например литиевая 24 В с зарядом от солнечного модуля; резервный - суперконденсаторный модуль, подключенный в буфер аккумуляторной батарее с возможностью заряда от трансформатора напряжения высоковольтного выключателя. При этом согласно полезной модели:

электромагниты включения и отключения устройства управления выключателем, а также электродвигатель завода рабочих пружин запитываются безопасным сверхнизким напряжением, например 24 В, непосредственно от аккумуляторной батареи или от суперконденсаторного модуля;

шкаф пружинного привода выполнен термостатированным из стеклопластика с низким коэффициентом теплопроводности;

из шкафа привода исключены энергоемкие электронагреватели (ТЭНы) с контакторами управления и антиконденсационный резистор, и введен саморегулирующийся позисторный нагреватель (с положительным температурным коэффициентом сопротивления), при этом электропитание обеспечивается от солнечного модуля с аккумуляторной батареей.

Промышленная применимость заявленной полезной модели подтверждена положительными результатами испытаний макетного образца, созданного на базе пружинного привода высоковольтного выключателя, принятого за прототип.

Description

Область применения.

Полезная модель относится к области электроэнергетики и электротехники, в частности к пружинным приводам высоковольтных выключателей (ВВ). Уровень техники.

Известен пружинный привод высоковольтного выключателя III, содержащий пружины рабочие, механизм завода пружин (электродвигатель, червячный редуктор, цепную передачу), силовой механизм включения, устройство управления включением и отключением выключателя, подогревательное устройство. Привод крепится к раме ВВ, включение которого производится за счет энергии рабочих пружин. Отключение выключателя осуществляется энергией отключающих пружин, расположенных на раме выключателя, и заводимых при его включении. Время завода рабочих пружин привода электродвигателем не превышает 15 с. В качестве электродвигателя завода рабочих пружин применяется трехфазный асинхронный короткозамкнутый двигатель напряжением 0,4/0,23 В. Электромагниты включения и отключения механизма управления высоковольтным выключателем запитываются напряжением 220 В или 110 В от централизованной системы оперативного постоянного тока (СОПТ).

К недостаткам этого технического решения относится то, что:

- привод рассчитан на одновременное использование двух систем централизованного питания (трехфазного переменного тока 50 Гц напряжением 0,4/0,23 В и СОПТ напряжением 220 В или 110 В), что обуславливает повышенные риски не выполнения своих функций из-за высокой интенсивности отказов протяженных распределительных сетей электроснабжения собственных нужд подстанций, в т.ч. сетей централизованной системы оперативного постоянного тока;

- повышенные риски ложных срабатываний устройств релейной защиты и автоматики (РЗА) привода ВВ от импульсных помех при включении электродвигателя завода рабочих пружин, обусловленные высокими пусковыми токами.

Известен пружинный привод, отличающийся от /1/ универсальным коллекторным электродвигателем завода рабочих пружин с питанием от централизованной СОПТ /2/. Недостатками такого технического решения является необходимость увеличения мощности централизованной СОПТ и пропускной способности протяженных сетей, характеризующихся недостаточной надежностью;

Известно техническое решение по совершенствованию пружинного привода /3/, по совокупности существенных признаков принятое за прототип, в котором в целях повышения надежности привода он дополнен буфером отключения и антиконденсационным обогревающим резистором. Однако предложенное техническое решение не исключает недостатков по техническим решениям /1/ и /2/, обусловленных централизованными системами питания привода.

Раскрытие сущности полезной модели.

Технический результат.

Технический результат полезной модели, характеризующийся техническим эффектом, заключается в создании пружинного привода, обладающего более высокими показателями надежности.

Сущность полезной модели.

Технический результат достигается тем, что в пружинном приводе для высоковольтного выключателя, представляющего собой шкаф с механизмом завода рабочих пружин (электродвигатель, редуктор и цепная передача), устройством управления с электромагнитами включения и отключения, силовым механизмом высоковольтного выключателя, антиконденсационным нагревателем, в целях повышения надежности привода:

- использованы децентрализованные источники электроэнергии, размещенные в шкафу привода: основной - аккумуляторная батарея, например, литиевая с зарядом непосредственно от солнечного или ветро-солнечного модуля; резервный -суперконденсаторный модуль, подключенный посредством шины постоянного тока сверхнизкого напряжением, например, 24 B в буфер аккумуляторной батарее с возможностью заряда от измерительного трансформатора напряжения ВВ;

- для завода рабочих пружин привода введен электродвигатель постоянного тока, при этом согласно полезной модели:

электродвигатель завода рабочих пружин, электромагниты включения и отключения, устройства управления выключателем, антиконденсационный нагреватель запитываются непосредственно от шины постоянного тока напряжением 24 В.

Преимуществами децентрализованного питания приводов высоковольтных выключателей являются сокращение протяженности кабельной линии электропередачи системы электроснабжения собственных нужд подстанции, в т.ч. системы оперативного постоянного тока и, как следствие, снижение рисков отказа пружинных приводов ВВ из-за потери питания.

Структурная схема, иллюстрирующая заявленную полезную модель, представлена на Фиг. 1.

Перечень позиций на структурной схеме:

1 - ввод напряжения заряда аккумуляторной батареи от солнечного или ветро-солнечного модуля;

2 - аккумуляторная батарея;

3 - шина питания постоянного тока 24 В;

4 - ввод напряжения заряда суперконденсаторного модуля от трансформатора напряжения высоковольтного выключателя;

5 - суперконденсаторный модуль;

6 - электромагнит включения;

7 - электромагнит отключения;

8 - устройство управления включением и отключением ВВ;

9 - контактор включения и отключения электродвигателя;

10 - электродвигатель механизма завода рабочих пружин;

11 - силовой механизм включения и отключения ВВ;

12 - антиконденсационный нагреватель. Раскрытие полезной модели.

Привод пружинный высоковольтного выключателя (фиг. 1) представляет собой шкаф, в котором размещены механизм завода рабочих пружин с электродвигателем 10, запитываемым через контактор 9 от шины постоянного тока 24 В, суперконденсаторный модуль 5, устройство управления 8 высоковольтного выключателя с электромагнитами включения 6 и отключения 7, силовой механизм включения и отключения высоковольтного выключателя 11, антиконденсационный нагреватель 12.

Управление ВВ осуществляется путем взаимодействия электромагнитов включения 6 и отключения 7 и соответствующих подпружиненных собачек с силовым механизмом 11.

Силовой механизм включения и отключения ВВ 11 предназначен для передачи усилия рабочих пружин привода (при включении) собственно механизму с подвижными контактами ВВ, согласования силовой характеристики пружин с силами сопротивления включению выключателя, а также обеспечения возможности беспрепятственного отключения ВВ в любой момент после его полного включения.

Основной децентрализованный источник электроэнергии аккумуляторная батарея 2, например, литиевая - заряжается от солнечного или ветро-солнечного модуля по вводу 1. Резервный источник электроэнергии - суперконденсаторный модуль 5, например, /4/, подключенный в буфер аккумуляторной батарее 2 через шину 3, подзаряжается от этой шины или по вводу 4 от трансформатора напряжения ВВ, например, по аналогии схеме питания релейной защиты и автоматики 151. Аккумуляторная батарея и суперконденсаторный модуль размещаются в дополнительном отсеке нижней части шкафа привода.

Антиконденсационный нагреватель 12 представляет собой позистор -, например, /6/, предотвращает образование конденсата и понижение температуры в шкафу ниже заданного, запитывается от шины питания 3.

Работа привода.

В работе выделяют три основных этапа:

- завод рабочих пружин;

- включение ВВ;

- отключение ВВ. Завод пружин.

Завод пружин привода может выполняться тремя способами:

а) вручную путем вращения вала червячного редуктора механизма завода рабочих пружин с помощью рукоятки;

б) с помощью электродвигателя 10 механизма завода рабочих пружин, управляемого вручную;

в) электродвигателем 10, работающим в автоматическом режиме.

Вручную пружины взводятся, как правило, при отсутствии электропитания электродвигателя, а также при наладке ВВ.

Завод пружин с помощью электродвигателя, управляемого вручную, чаще всего используется при регулировочных работах, ремонте.

Автоматический завод пружин имеет место при нормальной эксплуатации высоковольтного выключателя. При этом питание электродвигателя 10 в ручном и автоматическом режимах осуществляется через контактор 9 от шины 3.

Включение ВВ.

Оперативное включение выключателя осуществляется подачей напряжения от шины 3 на катушку электромагнита включения 6. При этом разблокируются рабочие пружины, энергией которых через силовой механизм 11 производится включение ВВ. Неоперативное включение может быть выполнено, кроме того, еще и нажатием на кнопку электромагнита включения 6 вручную.

Отключение ВВ.

Оперативное отключение может осуществляться либо по команде оператора, либо от действия релейной защиты. При этом напряжение подается от шины 3 на электромагнит отключения 7. Отключение происходит следующим образом: при срабатывании отключающего электромагнита 7 происходит разблокирование отключающих пружин, размещенных на раме самого ВВ, за счет энергии которых происходит отключение высоковольтного выключателя.

Заявляемое устройство пружинного привода высоковольтного выключателя позволяет обеспечить повышение надежности высоковольтного выключателя и, как следствие, повышение надежности электроснабжения потребителей.

Промышленная применимость.

Реализуемость заявленной полезной модели подтверждена положительными результатами испытаний макетного образца, созданного на базе пружинного привода ВВ, принятого за прототип.

Источники информации.

1. Приводы пружинные серии ППрК. Руководство по эксплуатации ОБП.466.218 РЭ

2. Афанасьев В.В., Якунин Э.Н. Приводы к выключателям и разъединителям высокого напряжения. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1982. - 224 с.

3. Патент на полезную модель №43682. Пружинный привод, опубл. 27.01.2005 - наиболее близкий аналог.

4. Модули суперконденсаторные Феникс МСК-27-33. Паспорт.

5. Блок конденсаторный БК-202 ДИВГ. 435144.003. Паспорт.

6. Позисторный нагреватель NSYCR10WU1. Паспорт.

7. http://leg.co.ua/stati/podstancii/konstruktivnye-osobennosti-i-preimuschestva-privodov-vyklyuchateley-abb-serii-blk.html

Claims

1. Привод пружинный для высоковольтных выключателей (ВВ), включающий шкаф с механизмом завода рабочих пружин, состоящий из электродвигателя, редуктора и цепной передачи, с силовым механизмом включения и отключения высоковольтного выключателя, буфером отключения, устройством управления с электромагнитами включения и отключения, антиконденсационным нагревателем, электрическими цепями питания элементов привода, отличающийся тем, что он дополнен отсеком с децентрализованными источниками питания в виде аккумуляторной батареи - основного источника и суперконденсаторного модуля - резервного источника, расположенными в нижней части шкафа: при этом аккумуляторная батарея и суперконденсаторный модуль, подключенные в буфер посредством шины сверхнизкого напряжения, например 24 В, могут подзаряжаться непосредственно от солнечного или ветро-солнечного модуля, или измерительного трансформатора напряжения ВВ.

2. Привод пружинный для высоковольтных выключателей по п. 1, отличающийся тем, что электромагниты включения и отключения устройства управления ВВ, электродвигатель завода рабочих пружин, антиконденсационный нагреватель и электрические цепи питания выполнены на сверхнизкое напряжение постоянного тока и запитываются непосредственно от шины 24 В.