RU214797U1

RU214797U1 - Switchgear cabinet

Info

Publication number: RU214797U1
Application number: RU2022112256U
Authority: RU
Inventors: Игорь Валерьевич Цветков; Роман Игоревич Иноземцев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Производственное объединение "Энергосистема"
Filing date: 2022-05-05
Publication date: 2022-11-15

Abstract

Полезная модель относится к комплектным распределительным устройствам (КРУ), предназначенным для приема и распределения электрической энергии напряжением до 12 кВ, номинальным током до 2000 А, номинальным током отключения до 40 кА, частотой 50 Гц. Технический результат - повышение безопасности эксплуатации. Технический результат достигается тем, что шкаф КРУ включает в себя вакуумные выключатели, измерительные трансформаторы тока и напряжения, аппаратуру автоматики, управления, сигнализации на два самостоятельных присоединения и состоит из двух соединенных между собой болтовыми соединениями модулей, расположенных один над другим в два яруса, каждый из которых состоит из четырех отдельных отсеков - отсека выкатного элемента, отсека сборных шин, отсека присоединений и отсека релейной защиты и автоматики. При этом отсеки выкатных элементов выполнены с возможностью размещения вакуумных выключателей и трансформаторов напряжения. Над отсеками выкатных элементов расположены отсеки релейной защиты и автоматики, выполненные с возможностью размещения аппаратов релейной защиты, управления и сигнализации. За отсеками выкатных элементов расположены последовательно отсеки сборных шин с размещенными в них сборными шинами, и отсеки присоединений, выполненные с возможностью размещения трансформаторов напряжения и трансформаторов тока нулевой последовательности, а также с возможностью подключения силовых кабелей, прокладка которых выполнена внутри шкафа. При этом отсеки выкатных элементов, сборных шин и присоединений выполнены с возможностью установки оптических датчиков дуговой защиты. Шкаф КРУ дополнительно содержит боковой отсек, предназначенный для аварийного сброса давления из отсеков нижнего яруса, отсеки верхнего яруса и боковой отсек оборудованы клапанами сброса давления, выполненными с возможностью установки концевых выключателей. При этом каждый из отсеков ярусов оборудован собственным клапаном сброса давления, и клапаны сброса давления бокового отсека являются клапанами сброса давления отсеков нижнего яруса. Все отсеки изолированы друг от друга как в пределах каждого из модулей, так и в пределах шкафа КРУ. 2 ил.

The utility model relates to complete switchgear (KRU) designed to receive and distribute electrical energy with voltage up to 12 kV, rated current up to 2000 A, rated breaking current up to 40 kA, frequency 50 Hz. EFFECT: increased operational safety. The technical result is achieved by the fact that the switchgear cabinet includes vacuum circuit breakers, measuring current and voltage transformers, automation, control, signaling equipment for two independent connections and consists of two modules interconnected by bolted connections, located one above the other in two tiers, each of which it consists of four separate compartments - a compartment for a withdrawable element, a compartment for busbars, a compartment for connections and a compartment for relay protection and automation. At the same time, the compartments of withdrawable elements are made with the possibility of accommodating vacuum circuit breakers and voltage transformers. Above the compartments of withdrawable elements are compartments for relay protection and automation, made with the possibility of placing relay protection, control and signaling devices. Behind the compartments of the withdrawable elements, there are in series the busbar compartments with the busbars placed in them, and the connection compartments, made with the possibility of placing zero-sequence voltage transformers and current transformers, as well as with the possibility of connecting power cables, which are laid inside the cabinet. At the same time, the compartments of withdrawable elements, busbars and connections are made with the possibility of installing optical arc protection sensors. The switchgear cabinet additionally contains a side compartment designed for emergency pressure relief from the lower tier compartments, the upper tier compartments and the side compartment are equipped with pressure relief valves, made with the possibility of installing limit switches. Each of the compartments of the tiers is equipped with its own pressure relief valve, and the pressure relief valves of the side compartment are the pressure relief valves of the compartments of the lower tier. All compartments are isolated from each other both within each of the modules and within the switchgear cabinet. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к комплектным распределительным устройствам (КРУ), предназначенным для приема и распределения электрической энергии напряжением до 12 кВ, номинальным током до 2000 А, номинальным током отключения до 40 кА, частотой 50 Гц.The utility model relates to complete switchgear (KRU) designed to receive and distribute electrical energy with voltage up to 12 kV, rated current up to 2000 A, rated breaking current up to 40 kA, frequency 50 Hz.

Известно аналогичное устройство - шкаф комплектного распределительного устройства [Патент RU №24323, опубл. 27.07.2002, МПК Н02В 11/00], включающий корпус, объем которого разделен перегородками на отсеки, в которых установлены релейный блок, сборные шины, контакты фидеров и выкатной элемент, шкаф снабжен дополнительным выкатным элементом, внутренний объем корпуса шкафа разделен по высоте двумя горизонтальными перегородками на три секции, нижняя из которых разделена вертикальной перегородкой на отсеки, в одном из которых установлен выкатной элемент, в другом - первый контакт фидера, верхняя секция также вертикальной перегородкой разделена на отсеки, в одном из которых установлен дополнительный выкатной элемент, в другом - второй контакт фидера, в средней секции расположен релейный блок и отсек со сборными шинами, к которым подсоединено электрооборудование дополнительного выкатного элемента.A similar device is known - a cabinet of a complete switchgear [Patent RU No. 24323, publ. 27.07.2002, IPC H02V 11/00], which includes a housing, the volume of which is divided by partitions into compartments in which a relay unit, busbars, feeder contacts and a withdrawable element are installed, the cabinet is equipped with an additional withdrawable element, the internal volume of the cabinet body is divided in height by two horizontal partitions into three sections, the lower of which is divided by a vertical partition into compartments, in one of which a withdrawable element is installed, in the other - the first contact of the feeder, the upper section is also divided by a vertical partition into compartments, in one of which an additional withdrawable element is installed, in the other - the second contact of the feeder, in the middle section there is a relay unit and a compartment with busbars, to which the electrical equipment of the additional withdrawable element is connected.

Недостатки данного устройства следующие. Нижние отсеки присоединений и выкатного элемента не имеют клапанов сброса давления. На выкатном элементе вместе с выключателем размещены трансформаторы тока, которые для разных шкафов могут иметь разные номиналы. Это делает невозможным взаимозаменяемость выкатных элементов. В отличие от аналога, в заявляемой полезной модели трансформаторы тока устанавливаются в линейных отсеках.The disadvantages of this device are as follows. The lower connection and withdrawable compartments do not have pressure relief valves. On the withdrawable element, together with the circuit breaker, there are current transformers, which can have different ratings for different cabinets. This makes it impossible to interchange the withdrawable elements. Unlike analog, in the claimed utility model, current transformers are installed in linear compartments.

Шкаф КРУ имеет один релейный шкаф на оба присоединения, что ограничивает место для размещения устройств релейной защиты и автоматики. В отличие от аналога, в заявляемой полезной модели имеется два релейных шкафа, каждый для своего присоединения.The switchgear cabinet has one relay cabinet for both connections, which limits the space for placing relay protection and automation devices. Unlike analogue, in the claimed utility model there are two relay cabinets, each for its connection.

Заземляющий разъединитель верхнего яруса расположен так, что при поломке привода заземляющие ножи падают, включая заземление, тем самым создавая аварийную ситуацию - трехфазное короткое замыкание. В отличие от аналога, в заявляемой полезной модели заземлители, включаясь, поднимаются вверх, что исключает аварийное наложение заземления под силой тяжести.The grounding disconnector of the upper tier is located so that when the drive breaks down, the grounding knives fall, including grounding, thereby creating an emergency situation - a three-phase short circuit. Unlike analog, in the claimed utility model, the grounding switches, being switched on, rise up, which excludes emergency grounding under gravity.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является шкаф комплектного распределительного устройства (КРУ К-125) [Патент RU №55513, опубл. 10.08.2008, МПК Н02В 11/00], предназначенный для приема и распределения электрической энергии напряжением до 12 кВ, номинальным током до 1600 А, номинальным током отключения до 31,5 кА, частотой 50 и 60 Гц. Устройство К-125 выполнено в виде одного шкафа, состоящего из пяти состыкованных между собой отдельных модулей, расположенных один над другим в два яруса с одинарными сборными шинами, общими для обоих присоединений, включающий в себя вакуумные или элегазовые выключатели, измерительные трансформаторы тока и напряжения, аппаратуру вспомогательных цепей релейной защиты, автоматики, управления, сигнализации и блокировок на два самостоятельных присоединения. Модули выключателей отходящей линии и ввода, отсек сборных шин и линейные отсеки верхнего и нижнего присоединения имеют разгрузочные клапаны.The closest technical solution (prototype) is a switchgear cabinet (KRU K-125) [Patent RU No. 55513, publ. 08/10/2008, MPK N02V 11/00], designed to receive and distribute electrical energy with voltage up to 12 kV, rated current up to 1600 A, rated breaking current up to 31.5 kA, frequency 50 and 60 Hz. The K-125 device is made in the form of one cabinet, consisting of five separate modules docked together, located one above the other in two tiers with single busbars common for both connections, including vacuum or gas-insulated circuit breakers, measuring current and voltage transformers, equipment for auxiliary circuits of relay protection, automation, control, signaling and blocking for two independent connections. The outgoing and incoming circuit breaker modules, the busbar compartment and the top and bottom connection line compartments have unloading valves.

Недостаток шкафа КРУ К-125 - общий отсек сборных шин как для верхних и нижних присоединений, так и для всей секции КРУ. Возникновение короткого замыкания в зоне сборных шин приводит к полному отключению распределительного устройства. Общая система шин имеет ограниченные варианты схемных решений комплектного распределительного устройства. Расположение клапанов сброса давления нижних отсеков присоединений и выкатного элемента не обеспечивает выброс продуктов короткого замыкания за пределы шкафа. Данная компоновка шкафа КРУ не позволяет выполнить локализацию электродугового короткого замыкания в пределах одного отсека.The disadvantage of KRU cabinet K-125 is a common busbar compartment for both upper and lower connections, and for the entire KRU section. The occurrence of a short circuit in the area of the busbars leads to a complete shutdown of the switchgear. The common busbar system has limited options for circuit solutions of a complete switchgear. The location of the pressure relief valves of the lower connection compartments and the withdrawable element does not ensure the release of short circuit products outside the cabinet. This layout of the switchgear cabinet does not allow localization of an electric arc short circuit within one compartment.

Технический результат полезной модели заключается в повышении безопасности эксплуатации.The technical result of the utility model is to improve the safety of operation.

Технический результат достигается тем, что шкаф комплектного распределительного устройства состоит из отдельных модулей, расположенных один над другим в два яруса, включающий в себя вакуумные выключатели, измерительные трансформаторы тока и напряжения, аппаратуру автоматики, управления, сигнализации на два самостоятельных присоединения, и, в отличие от прототипа, состоит из двух соединенных между собой болтовыми соединениями модулей, каждый из которых состоит из четырех отдельных отсеков - отсека выкатного элемента, отсека сборных шин, отсека присоединений и отсека релейной защиты и автоматики, при этом отсеки выкатных элементов выполнены с возможностью размещения вакуумных выключателей и трансформаторов напряжения, над отсеками выкатных элементов расположены отсеки релейной защиты и автоматики, выполненные с возможностью размещения аппаратов релейной защиты, управления и сигнализации, за отсеками выкатных элементов расположены последовательно отсеки сборных шин, с размещенными в них сборными шинами, и отсеки присоединений, выполненные с возможностью размещения трансформаторов напряжения и трансформаторов тока нулевой последовательности, а также с возможностью подключения силовых кабелей, прокладка которых выполнена внутри шкафа, при этом отсеки выкатных элементов, сборных шин и присоединений выполнены с возможностью установки оптических датчиков дуговой защиты, шкаф КРУ дополнительно содержит боковой отсек, предназначенный для аварийного сброса давления из отсеков нижнего яруса, отсеки верхнего яруса и боковой отсек оборудованы клапанами сброса давления, выполненными с возможностью установки концевых выключателей, при этом каждый из отсеков ярусов оборудован собственным клапаном сброса давления и клапаны сброса давления бокового отсека являются клапанами сброса давления отсеков нижнего яруса, все отсеки изолированы друг от друга как в пределах каждого из модулей, так и в пределах шкафа КРУ.The technical result is achieved by the fact that the cabinet of the complete switchgear consists of separate modules located one above the other in two tiers, including vacuum circuit breakers, measuring current and voltage transformers, automation, control, signaling equipment for two independent connections, and, in contrast from the prototype, consists of two modules interconnected by bolted connections, each of which consists of four separate compartments - a withdrawable element compartment, a busbar compartment, a connection compartment and a compartment for relay protection and automation, while the compartments of the withdrawable elements are made with the possibility of placing vacuum circuit breakers and voltage transformers, above the compartments of withdrawable elements there are compartments of relay protection and automation, made with the possibility of placing devices of relay protection, control and signaling, behind the compartments of withdrawable elements there are sequentially compartments of busbars, with placed in them with busbars, and connection compartments made with the possibility of placing voltage transformers and zero-sequence current transformers, as well as with the possibility of connecting power cables, the laying of which is made inside the cabinet, while the compartments of withdrawable elements, busbars and connections are made with the possibility of installing optical arc sensors protection, the switchgear cabinet additionally contains a side compartment designed for emergency pressure relief from the compartments of the lower tier, the compartments of the upper tier and the side compartment are equipped with pressure relief valves, made with the possibility of installing limit switches, while each of the compartments of the tiers is equipped with its own pressure relief valve and valves pressure relief valves of the side compartment are pressure relief valves of the compartments of the lower tier, all compartments are isolated from each other both within each of the modules and within the switchgear cabinet.

Предлагаемая полезная модель шкафа КРУ поясняется чертежами, представленными на фиг. 1 и фиг. 2.The proposed utility model of the switchgear cabinet is illustrated by the drawings shown in Fig. 1 and FIG. 2.

На фиг. 1 показан шкаф, представляющий собой сборную конструкцию, состоящую из двух отдельных модулей, расположенных один над другим в два яруса: верхний и нижний, на два самостоятельных присоединения, каждый из которых состоит из четырех отдельных отсеков - отсека выкатного элемента 1, отсека сборных шин 2, отсека присоединений 3 и отсека релейной защиты и автоматики 4. Дополнительно содержится боковой отсек 5, предназначенный для аварийного сброса давления из отсеков нижнего яруса. Каждое присоединение шкафа работает независимо от работы другого присоединения. Силовые кабели к обоим присоединениям проложены так, что не требуют недопустимых изгибов и защищены кожухами. Модули связаны между собой болтовыми соединениями. В двух отдельных модулях на выкатных элементах могут размещаться вакуумные выключатели, трансформаторы напряжения со встроенными предохранителями или другие аппараты.In FIG. 1 shows a cabinet, which is a prefabricated structure, consisting of two separate modules, located one above the other in two tiers: upper and lower, into two independent connections, each of which consists of four separate compartments - draw-out element compartment 1, busbar compartment 2 , connection compartment 3 and relay protection and automation compartment 4. Additionally, there is a side compartment 5 designed for emergency pressure relief from the compartments of the lower tier. Each connection of the cabinet operates independently of the operation of the other connection. Power cables to both connections are laid in such a way that they do not require inadmissible bends and are protected by casings. The modules are interconnected by bolted connections. Vacuum circuit breakers, voltage transformers with built-in fuses or other devices can be placed in two separate modules on withdrawable elements.

Отсеки выкатных элементов 1 с фасада закрыты дверями 7, на которые выведены механизмы перемещения выкатного элемента, отключения выключателя вручную, смотровые окна для визуального контроля состояния выключателя. При закрытых дверях шкафа КРУ выкатные элементы могут находиться в рабочем 8 или контрольном 9 зафиксированных положениях (фиг. 2).The compartments of withdrawable elements 1 from the facade are closed by doors 7, on which the mechanisms for moving the withdrawable element, turning off the circuit breaker manually, viewing windows for visual control of the state of the circuit breaker are displayed. With the doors of the switchgear cabinet closed, the withdrawable elements can be in the working 8 or control 9 fixed positions (Fig. 2).

Над отсеками выкатных элементов расположены отсеки релейной защиты и автоматики 4. В них расположены аппараты защиты, управления, измерения и сигнализации.Above the compartments of withdrawable elements are compartments for relay protection and automation 4. They contain protection, control, measurement and signaling devices.

В отсеках присоединений 3 размещаются измерительные трансформаторы тока, заземляющий разъединитель, трансформаторы тока нулевой последовательности, датчики наличия напряжения, ограничители перенапряжения и кабельные разделки. Отсеки присоединений рассчитаны на подключение необходимого количества трехжильных или одножильных силовых кабелей 10. Прокладка кабелей выполнена внутри шкафа, причем кабели к верхнему присоединению, проходя через нижний ярус, закрыты съемным металлическим кожухом 11, а компоновка устройства позволяет выполнять подключение без недопустимых изгибов. Заземляющие разъединители линейных отсеков верхнего и нижнего присоединения 12, включаясь, поднимаются вверх, что исключает аварийное наложение заземления под силой тяжести.In connection compartments 3 there are measuring current transformers, a grounding switch, zero-sequence current transformers, voltage sensors, surge suppressors and cable terminations. The connection compartments are designed to connect the required number of three-core or single-core power cables 10. Cables are laid inside the cabinet, and the cables to the upper connection, passing through the lower tier, are covered with a removable metal casing 11, and the layout of the device allows connection without unacceptable bends. The grounding disconnectors of the linear compartments of the upper and lower connection 12, being switched on, rise upwards, which excludes emergency grounding under gravity.

В отсеках сборных шин 2 размещены сборные шины и проходные изоляторы. Конструкция шкафа КРУ с отдельными сборными шинами для каждого яруса позволяет выполнить локализацию электродугового короткого замыкания в пределах одного отсека, что повышает надежность и безопасность эксплуатации. Повреждение, возникшее в одном отсеке, не вызывает никаких повреждений в других отсеках или не требуется выведение устройства из эксплуатации. Конструкция с отдельными сборными шинами для каждого яруса у полезной модели шкафа КРУ (в отличие от общих сборных шин обоих ярусов в К-125) позволяет с большей вариативностью осуществлять схемные решения комплектного распределительного устройства.In the busbar compartments 2 there are busbars and bushings. The design of the switchgear cabinet with separate busbars for each tier makes it possible to localize an electric arc short circuit within one compartment, which increases the reliability and safety of operation. A failure in one compartment does not cause any damage in other compartments, or the device does not need to be taken out of service. The design with separate busbars for each tier of the useful model of the switchgear cabinet (in contrast to the common busbars of both tiers in K-125) allows for greater variability in the implementation of circuit solutions of the complete switchgear.

В отсеках выкатных элементов, сборных шин и присоединений возможна установка оптических датчиков дуговой защиты, позволяющих выявлять короткие замыкания и обеспечивать срабатывание аппаратов релейной защиты в минимальное время. Таким образом, обеспечивается безопасная эксплуатация КРУ.In the compartments of withdrawable elements, busbars and connections, it is possible to install optical sensors for arc protection, which allow detecting short circuits and ensuring the operation of relay protection devices in the shortest possible time. Thus, the safe operation of the switchgear is ensured.

Каждый отдельный отсек оборудован защитой от электродуговых коротких замыканий с использованием микропроцессорных устройств защиты и автоматики. Отсеки верхнего яруса и боковой отсек 5 оборудованы клапанами сброса давления 6, с возможностью установки конечных выключателей, обеспечивающих защиту оборудования от электродуговых коротких замыканий. Клапаны сброса давления отсеков верхнего яруса расположены в крыше. Боковой отсек 5 служит для сброса давления из отсеков нижнего яруса. Клапаны бокового отсека являются клапанами отсеков нижнего яруса. Конструктивно обеспечивается то, что у каждого отсека имеется собственный клапан сброса давления, с возможностью установки конечных выключателей, обеспечивающих один из элементов защиты оборудования от электродуговых коротких замыканий. Таким образом, избыточное давление внутри отсека, возникшее в результате образования внутренней электрической дуги, будет сброшено через клапан сброса давления в необслуживаемую зону, для обеспечения безопасности обслуживающего персонала. Все отсеки изолированы друг от друга как в пределах одного модуля, так и в целом КРУ, что позволяет локализовать электродуговое короткое замыкание в пределах одного отсека шкафа.Each separate compartment is equipped with protection against electric arc short circuits using microprocessor protection devices and automation. The compartments of the upper tier and the side compartment 5 are equipped with pressure relief valves 6, with the possibility of installing limit switches that protect the equipment from arc short circuits. The pressure relief valves for the upper tier compartments are located in the roof. The side compartment 5 serves to relieve pressure from the compartments of the lower tier. The side compartment valves are the valves for the lower tier compartments. It is structurally ensured that each compartment has its own pressure relief valve, with the possibility of installing limit switches that provide one of the elements of equipment protection against arc short circuits. Thus, the excess pressure inside the compartment, resulting from the formation of an internal electric arc, will be released through the pressure relief valve into an unattended area, to ensure the safety of the operating personnel. All compartments are isolated from each other both within the same module and in the entire switchgear, which makes it possible to localize an arc short circuit within one compartment of the cabinet.

Таким образом, шкаф КРУ выполнен на два самостоятельных присоединения, расположенных один над другим в два яруса, и состоит из двух состыкованных между собой модулей. В каждом модуле выкатные элементы с выключателями или другими аппаратами могут находиться в рабочем или контрольном положении при закрытых фасадных дверях. Рабочее положение выкатного элемента обеспечивает надежную работу при протекании через выключатель номинального тока присоединения или тока короткого замыкания. Контрольное положение выкатного элемента служит для выполнения наладочных работ, при которых требуется включение и отключение выключателя оперативно или от релейных защит, но силовая цепь разомкнута в этом положении. Перемещение из контрольного в рабочее положение и аварийное отключение выключателя также выполняется при закрытых дверях. Перемещение выкатного элемента с выключателем или другим аппаратом в ремонтное положение выполняется на инвентарную сервисную тележку.Thus, the switchgear cabinet is made for two independent connections, located one above the other in two tiers, and consists of two modules docked together. In each module, withdrawable elements with switches or other devices can be in the working or control position with the front doors closed. The operating position of the withdrawable element ensures reliable operation when the rated connection current or short circuit current flows through the circuit breaker. The control position of the withdrawable element is used to perform adjustment work, in which it is required to turn on and off the circuit breaker promptly or from relay protection, but the power circuit is open in this position. The movement from the control to the operating position and the emergency shutdown of the circuit breaker are also carried out with the doors closed. Moving the withdrawable element with a circuit breaker or other device to the repair position is carried out on an inventory service trolley.

Каждое присоединение имеет свой релейный шкаф с аппаратурой вспомогательных цепей только своего присоединения, со свободным к ним доступом, позволяющим одновременно выполнять наладочные работы целой бригаде.Each connection has its own relay cabinet with equipment of auxiliary circuits of its connection only, with free access to them, which allows the whole team to perform adjustment work at the same time.

Полезная модель может быть использована на всех видах электростанций и подстанций, промышленных предприятий, крупных инфраструктурных объектов.The utility model can be used at all types of power plants and substations, industrial enterprises, large infrastructure facilities.

В результате использования новой конструкции шкафа обеспечивается повышение безопасности эксплуатации шкафов на всех видах электростанций и подстанций энергосистем.As a result of the use of the new design of the cabinet, an increase in the safety of operation of cabinets at all types of power plants and substations of power systems is ensured.

Claims

Cabinet of a complete switchgear, consisting of separate modules located one above the other in two tiers, including vacuum circuit breakers, measuring current and voltage transformers, automation, control, signaling equipment for two independent connections, characterized in that it consists of two interconnected are bolted connections of modules, each of which consists of four separate compartments - a draw-out element compartment, a busbar compartment, a connection compartment and a relay protection and automation compartment, while the draw-out element compartments are made with the possibility of placing vacuum circuit breakers and voltage transformers, above the draw-out element compartments relay protection and automation compartments are located, made with the possibility of accommodating relay protection, control and signaling devices; wired with the possibility of placing voltage transformers and zero-sequence current transformers, as well as with the possibility of connecting power cables, the laying of which is made inside the cabinet, while the compartments of withdrawable elements, busbars and connections are made with the possibility of installing optical arc protection sensors, the switchgear cabinet additionally contains a side the compartment intended for emergency pressure relief from the compartments of the lower tier, the compartments of the upper tier and the side compartment are equipped with pressure relief valves, made with the possibility of installing limit switches, while each of the compartments of the tiers is equipped with its own pressure relief valve, and the pressure relief valves of the side compartment are valves pressure relief of the compartments of the lower tier, all compartments are isolated from each other both within each of the modules and within the switchgear cabinet.