RU2800216C2 - Switching device in electrical installations - Google Patents

Switching device in electrical installations Download PDF

Info

Publication number
RU2800216C2
RU2800216C2 RU2020127412A RU2020127412A RU2800216C2 RU 2800216 C2 RU2800216 C2 RU 2800216C2 RU 2020127412 A RU2020127412 A RU 2020127412A RU 2020127412 A RU2020127412 A RU 2020127412A RU 2800216 C2 RU2800216 C2 RU 2800216C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
switch
electrical
currents
switches
switching device
Prior art date
Application number
RU2020127412A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020127412A3 (en
RU2020127412A (en
Inventor
Николай Валерьевич Гринев
Original Assignee
Николай Валерьевич Гринев
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Валерьевич Гринев filed Critical Николай Валерьевич Гринев
Priority to RU2020127412A priority Critical patent/RU2800216C2/en
Publication of RU2020127412A publication Critical patent/RU2020127412A/en
Publication of RU2020127412A3 publication Critical patent/RU2020127412A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2800216C2 publication Critical patent/RU2800216C2/en

Links

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: switching device in electrical installations, namely the 3D switch, is designed to make and break currents, including short-circuit currents. The device has at least three outputs in one pole for connecting different circuits, one arc chute, one drive. The main contacts of the arcing breaks are connected in a star pattern. The rays of the star contain the leads of the device, forming a 3D switch.
EFFECT: it is possible to switch currents between three terminals, which makes it possible to obtain a new structure of the electrical installation with a new mutual arrangement of the nodes of the electrical installation.
1 cl, 2 dwg

Description

1. Описание1. Description

1.1. Область техники, к которой относится изобретение1.1. The field of technology to which the invention belongs

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для использования в схемах или системах питания электросетей и распределения электрической энергии.The invention relates to the field of electrical engineering and is intended for use in power supply circuits or systems for electrical networks and distribution of electrical energy.

1.2. Уровень техники1.2. State of the art

К электроустановкам относятся электрические подстанции, распределительные пункты, электрические станции и т.п. Electrical installations include electrical substations, distribution points, power stations, etc.

Главная схема электрических соединений электроустановки должна обеспечивать требуемую надежность функционирования каждой электроустановки в отдельности и прилегающей электрической сети, удобство и безопасность эксплуатации, определяемые простотой и наглядностью схем, а также возможностью минимизации коммутационных операций как в первичных, так и во вторичных цепях, гибкость, заключающуюся в способности к адаптации при изменении режима работы энергообъекта, в том числе при плановых и аварийно-восстановительных ремонтах, реконструкции, расширении и испытаниях.The main electrical connection diagram of the electrical installation should ensure the required reliability of the operation of each electrical installation separately and the adjacent electrical network, the convenience and safety of operation, determined by the simplicity and clarity of the circuits, as well as the possibility of minimizing switching operations in both primary and secondary circuits, flexibility, which consists in the ability to adapt when changing the operating mode of the power facility, including during scheduled and emergency repairs, reconstruction, expansion and testing.

Коммутационные аппараты предназначены для присоединения элементов электрической сети (трансформаторов, автотрансформаторов, реакторов, конденсаторных батарей и др.), а также для присоединения к ним линий электропередачи. Switching devices are designed for connecting elements of the electrical network (transformers, autotransformers, reactors, capacitor banks, etc.), as well as for connecting power lines to them.

В электрических сетях 35 кВ и выше основным коммутационным аппаратом является выключатель. Выключатель является аналогом заявленного изобретения, имеет назначение, совпадающее с назначением изобретения, известенIn electrical networks of 35 kV and above, the main switching device is a switch. The switch is an analogue of the claimed invention, has a purpose coinciding with the purpose of the invention, is known

из сведений, ставших общедоступными в мире до даты приоритета изобретения. Выключатели отличаются от выключателей нагрузки тем, что последние относятся к особой группе устройств, которые рассчитаны на включение и отключение токов нормального режима, но не рассчитаны на коммутацию токов короткого замыкания. from information that became publicly available in the world before the priority date of the invention. Switches differ from load switches in that the latter belong to a special group of devices that are designed to make and break normal mode currents, but are not designed to switch short-circuit currents.

Выключатели служат для включения и отключения токов, протекающих в нормальных и аварийных режимах работы электрической сети. Наиболее тяжелые условия работы выключателя возникают при отключении токов короткого замыкания.Switches are used to turn on and off the currents flowing in normal and emergency modes of operation of the electrical network. The most severe operating conditions of the circuit breaker occur when short-circuit currents are switched off.

Выключатели классифицируются по способу гашения дуги, конструктивному исполнению, классу напряжения, способу установки и т.п. [ГОСТ Р 52565-2006 «Выключатели переменного тока на напряжение 3 – 750 кВ. Общие технические условия»]. Circuit breakers are classified according to the method of extinguishing the arc, design, voltage class, installation method, etc. [GOST R 52565-2006 "AC switches for voltage 3 - 750 kV. General technical conditions "].

Общее описание выключателей приведено, например, в [Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин. Электрооборудование станций и подстанций. Третье издание, переработанное и дополненное. Энергоатомиздат, 1987, _С. 299-347]. A general description of the switches is given, for example, in [L.D. Rozhkova, V.S. Kazulin. Electrical equipment of stations and substations. Third edition, revised and enlarged. Energoatomizdat, 1987, _S. 299-347].

Общим свойством выключателей, как коммутационных аппаратов, является коммутация электрического тока цепи, то есть тока протекающего между двумя выводами выключателя. Исходя из этого, разработаны и унифицированы главные схемы электрических соединений, используемые на практике [Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 59279-2020. Схемы принципиальные электрические распределительных устройств от 35 до 750 кВ. Типовые решения. Рекомендации по применению]. A common property of switches, as switching devices, is the switching of the electric current of the circuit, that is, the current flowing between the two terminals of the switch. Based on this, the main electrical connection diagrams used in practice have been developed and unified [National Standard of the Russian Federation GOST R 59279-2020. Schematic diagrams of electrical switchgears from 35 to 750 kV. Standard solutions. Recommendations for use].

Примеры конструкции существующих колонковых выключателей, приведены на чертеже (Фиг. 1). Показанные выключатели имеют:Examples of the design of existing column switches are shown in the drawing (Fig. 1). The switches shown have:

- дугогасительные камеры 1 (одну или более), - arc chutes 1 (one or more),

- колонки опорных изоляторов 2, - columns of support insulators 2,

- опорную конструкцию 3,- support structure 3,

- шкафы приводов 4;- drive cabinets 4;

- выводы выключателя 5.- switch terminals 5.

Для разных типов выключателей известен аналогичный технический прием: последовательное включение двух и более дугогасительных камер. Видно в том числе и на чертеже (Фиг. 1).For different types of circuit breakers, a similar technique is known: the sequential switching on of two or more arc chutes. It can also be seen in the drawing (Fig. 1).

В [Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин. Электрооборудование станций и подстанций. Третье издание, переработанное и дополненное. Энергоатомиздат, 1987, с. 312] описана конструкция выключателя ВМТ-220: один полюс выключателя конструктивно состоит из двух маслонаполненных колонн (содержащих дугогасительные камеры), каждая из которых аналогична такой же колонне, использующейся в конструкции выключателя ВМТ-110. За счет последовательного соединения двух камер 1 в отключенном положении выключателя обеспечивается изоляционное расстояние в токопроводящей цепи от одного вывода выключателя 5 до второго, находящегося под напряжением. За счет габаритов опорных изоляторов 2 обеспечивается изоляционное расстояние «фаза – земля». Опорная конструкция 3 используется для установки выключателя. Привод 4 выключателя – для производства операций включения/отключения. In [L.D. Rozhkova, V.S. Kazulin. Electrical equipment of stations and substations. Third edition, revised and enlarged. Energoatomizdat, 1987, p. 312] describes the design of the VMT-220 circuit breaker: one pole of the circuit breaker structurally consists of two oil-filled columns (containing arc chutes), each of which is similar to the same column used in the design of the VMT-110 circuit breaker. Due to the serial connection of two chambers 1 in the off position of the switch, an insulating distance is provided in the conductive circuit from one output of the switch 5 to the second, which is energized. Due to the dimensions of the support insulators 2, the insulating distance "phase - ground" is provided. Support structure 3 is used to install the circuit breaker. Drive 4 switches - for making operations on / off.

Последовательное соединение дугогасительных устройств используется в конструкции выключателей типа ВВБ-110 и ВВБК-1150, ВНВ-220 и ВНВ-1150 [Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин. Электрооборудование станций и подстанций. Третье издание, переработанное и дополненное. Энергоатомиздат, 1987, с. 312, 321, 327], а также ВГТ-1А1-220 и ВГТ-220 [Руководства по эксплуатации на указанные выключатели]. Serial connection of arcing devices is used in the design of switches such as VVB-110 and VVBK-1150, VNV-220 and VNV-1150 [L.D. Rozhkova, V.S. Kazulin. Electrical equipment of stations and substations. Third edition, revised and enlarged. Energoatomizdat, 1987, p. 312, 321, 327], as well as VGT-1A1-220 and VGT-220 [Operation manuals for these switches].

Таким образом, последовательное включение двух или более дугогасительных камер применяется для любого конструктивного исполнения выключателей. И закреплено, в том числе, в [ГОСТ Р 52565-2006 «Выключатели переменного тока на напряжение 3 – 750 кВ. Общие технические условия», пп. А.2.11, А.2.24, А.2.34, А.2.35]. Например, в определении «модуля» указано про последовательное соединение нескольких частей выключателя на соответствующей изоляции относительно земли, которые образуют полюс или элемент полюса выключателя.Thus, the series connection of two or more arc chutes is used for any design of circuit breakers. And it is fixed, among other things, in [GOST R 52565-2006 "AC switches for voltage 3 - 750 kV. General technical conditions”, paragraphs. A.2.11, A.2.24, A.2.34, A.2.35]. For example, the definition of "module" refers to the series connection of several parts of the circuit breaker on appropriate insulation to earth, which form the pole or pole element of the circuit breaker.

Система есть совокупность элементов, объединенных между собой связями. Таким образом, коммутационный аппарат как элемент является элементом электроустановки, а электроустановка является системой. Одной из важнейших характеристик всякой системы является ее структура. A system is a set of elements interconnected by links. Thus, the switching device as an element is an element of the electrical installation, and the electrical installation is a system. One of the most important characteristics of any system is its structure.

Топология, как известно, описывает свойства, которые остаются неизменными при непрерывных деформациях, например, связность. Топологическое эквивалентирование – это технический прием, позволяющий описывать разные устройства, схемы через их структуру.Topology, as is known, describes properties that remain unchanged under continuous deformations, for example, connectivity. Topological equivalenting is a technique that allows you to describe different devices, circuits through their structure.

Количество выводов у элемента системы означает количество его связей с другими элементами системы. Разное количество выводов означает, что элементы не эквивалентны друг другу, и это крайне важное отличие.The number of pins for an element of the system means the number of its connections with other elements of the system. A different number of pins means that the elements are not equivalent to each other, and this is an extremely important difference.

Так как выключатель является одним из основных узлов электроустановки, то его расположение по отношению к соседним узлам электроустановки и его электрическое соединение с этими узлами неизбежно принимаются во внимание специалистом при создании (разработке) главных схем электроустановок. Например, все выключатели (прототип) имеют по два вывода у полюса, то есть к одному выключателю присоединяются два проводника внешней цепи.Since the switch is one of the main components of the electrical installation, its location in relation to the neighboring nodes of the electrical installation and its electrical connection with these nodes are inevitably taken into account by a specialist when creating (development) the main circuits of electrical installations. For example, all switches (prototype) have two outputs at the pole, that is, two conductors of the external circuit are connected to one switch.

Технология использования выключателя как элемента электроустановки заключается в том, чтобы все его выводы были соединены с другими элементами, значит, выключатели с двумя выводами диктуют определенную структуру электрических схем. The technology of using a switch as an element of an electrical installation is that all its outputs are connected to other elements, which means that switches with two outputs dictate a certain structure of electrical circuits.

1.3. Раскрытие изобретения1.3. Disclosure of invention

Технической проблемой, которую решает изобретение, является изменение свойств электроустановок, например, повышение надежности и гибкости главных схем электрических соединений электроустановок. Проблема решается за счет того, что в составе электроустановки, а именно распределительного устройства, распределительного пункта и т.п., предлагается использовать высоковольтные выключатели, коммутирующие токи в фазе, по меньшей мере, между тремя высоковольтными выводами выключателя. The technical problem that the invention solves is changing the properties of electrical installations, for example, increasing the reliability and flexibility of the main circuits of electrical connections of electrical installations. The problem is solved due to the fact that as part of the electrical installation, namely the switchgear, distribution point, etc., it is proposed to use high-voltage switches that switch currents in phase, at least between three high-voltage terminals of the switch.

Выключатель, коммутирующий три ветви, условно назовем – 3D-выключатель.A switch switching three branches will be conditionally called a 3D switch.

Признаки выключателя, как аналога изобретения, согласно [ГОСТ Р 52565-2006 «Выключатели переменного тока на напряжение 3 – 750 кВ. Общие технические условия»]:Signs of a switch, as an analogue of the invention, according to [GOST R 52565-2006 "AC switches for a voltage of 3 - 750 kV. General specifications"]:

- наличие одной или нескольких, соединенных последовательно, дугогасительных камер 1, в которых выполняется гашение тока; - the presence of one or more, connected in series , arc chutes 1, in which the current is extinguished;

- наличие двух выводов 5 у каждого полюса, между которыми осуществляется коммутация тока цепи;- the presence of two conclusions 5 at each pole, between which the circuit current is switched;

- наличие по меньшей мере одного привода 4.- the presence of at least one drive 4.

Технический результат заключается в том, что заявляемое устройство коммутирует токи между тремя выводами, что позволяет получить новую структуру электроустановки с новым взаимным расположением узлов электроустановки, к числу которых относятся коммутационные аппараты и присоединения.The technical result lies in the fact that the claimed device switches currents between three terminals, which makes it possible to obtain a new structure of the electrical installation with a new mutual arrangement of the nodes of the electrical installation, which include switching devices and connections.

Коммутация токов между выводами означает, что на пути токов между двумя любыми выводами должна встречаться по меньшей мере одна дугогасительная камера. Здесь подходит топология звезды. Характеристики камер будут определяться распределением напряжений по камерам при коммутации.Switching of currents between terminals means that at least one arc chute must occur on the path of currents between any two terminals. This is where star topology comes in. The characteristics of the chambers will be determined by the distribution of voltages over the chambers during switching.

Приняв в качестве прототипа исполнение выключателя с двумя разрывами на полюс, с двумя дугогасительными камерами 1, можно представить коммутационный аппарат - 3D-выключатель, содержащий три дугогасительных камеры 1, и способный коммутировать токи между всеми выводами 5. К каждой паре выводов полюса 3D-выключателя при этом будет приложено фазное напряжение, что позволяет выполнить камеры 1 на пониженное напряжение. Условное изображение конструкции выключателя и электрическая схема замещения 3D-выключателя также приведена на чертеже (Фиг. 2). Taking as a prototype the design of a switch with two breaks per pole, with two arc chutes 1, it is possible to imagine a switching device - a 3D switch containing three arc chutes 1, and capable of switching currents between all terminals 5. In this case, a phase voltage will be applied to each pair of terminals of the pole of the 3D switch, which makes it possible to make chambers 1 for reduced voltage. The schematic representation of the switch design and the electrical equivalent circuit of the 3D switch are also shown in the drawing (Fig. 2).

Раскрытие выполнено на примере выключателя, содержащего три дугогасительные камеры, но можно представить и другую конструкцию 3D-выключателя. При установке двух камер 1 и их соединении по схеме неполной звезды также достигается эффект размыкания токов между тремя выводами 5, но каждая из камер 1 должна быть выполнена уже на полное напряжение. И, наконец, возможна конструкция с общей дугогасительной камерой 1, но также - с тремя выводами 5.The disclosure is made on the example of a switch containing three arc chutes, but another design of a 3D switch can be imagined. When installing two chambers 1 and connecting them according to the incomplete star scheme, the effect of breaking the currents between the three terminals 5 is also achieved, but each of the chambers 1 must already be made at full voltage. And, finally, a design with a common arc chute 1 is possible, but also with three leads 5.

Таким образом, ключевой особенностью предлагаемого устройства в отличие от прототипа является то, что оно коммутирует токи, включая токи короткого замыкания, в фазе по меньшей мере между тремя высоковольтными выводами 5 выключателя. Указанный признак относится к существенным, так как он влияет на возможность решения указанной заявителем технической проблемы и получения технического результата, обеспечиваемого изобретением, то есть они находятся в причинно-следственной связи.Thus, the key feature of the proposed device, in contrast to the prototype, is that it switches currents , including short circuit currents, in phase between at least three high-voltage terminals 5 of the switch. This feature is essential, since it affects the possibility of solving the technical problem indicated by the applicant and obtaining the technical result provided by the invention, that is, they are in a causal relationship.

Технология использования не позволяет применить изобретение в существующей области применения [Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 59279-2020. Схемы принципиальные электрические распределительных устройств от 35 до 750 кВ. Типовые решения. Рекомендации по применению]. The technology of use does not allow to apply the invention in the existing field of application [National standard of the Russian Federation GOST R 59279-2020. Schematic diagrams of electrical switchgears from 35 to 750 kV. Standard solutions. Recommendations for use].

В данном случае создается новый электроаппарат с новыми свойствами, имеющий новую область применения, а именно схемы электрических соединений с иной структурой.In this case, a new electrical device with new properties is created, which has a new scope, namely, electrical connection diagrams with a different structure.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Фиг. 1 – Примеры существующих колонковых выключателей с одной и двумя дугогасительными камерами на полюс - прототипов. На рисунке показаны конструкции силовых выключателей - прототипов.Fig. 1 - Examples of existing column circuit breakers with one and two arc chutes per pole - prototypes. The figure shows the designs of power switches - prototypes.

Фиг. 2 – Колонковый 3D-выключатель. Конструкция устройства и его электрическая схема замещения. На рисунке показаны условно структурное изображение конструкции и электрическая схема замещения устройства. Fig. 2 - Column 3D switch. The design of the device and its electrical equivalent circuit. The figure shows a conditionally structural image of the structure and the electrical equivalent circuit of the device.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Изобретение может быть реализовано при проектировании и сооружении электроустановок.The invention can be implemented in the design and construction of electrical installations.

Claims (1)

Устройство коммутации в электроустановках, а именно 3D-выключатель, предназначенное для включения и отключения токов, включая токи короткого замыкания, которое имеет по меньшей мере три вывода в одном полюсе для подключения разных цепей, одну дугогасительную камеру, один привод, отличающееся тем, что главные контакты дугогасительных разрывов соединяются по схеме звезды, лучи которой содержат выводы устройства, образуя 3D-выключатель.A switching device in electrical installations, namely a 3D switch designed to turn on and off currents, including short-circuit currents, which has at least three outputs in one pole for connecting different circuits, one arc chute, one drive, characterized in that the main contacts of the arcing breaks are connected according to the star scheme, the rays of which contain the device leads, forming a 3D switch.
RU2020127412A 2020-08-17 Switching device in electrical installations RU2800216C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020127412A RU2800216C2 (en) 2020-08-17 Switching device in electrical installations

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020127412A RU2800216C2 (en) 2020-08-17 Switching device in electrical installations

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2020127412A RU2020127412A (en) 2022-02-17
RU2020127412A3 RU2020127412A3 (en) 2022-04-29
RU2800216C2 true RU2800216C2 (en) 2023-07-19

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3671696A (en) * 1970-11-16 1972-06-20 Allis Chalmers Mfg Co Vacuum interrupter shunted with mechanical switch
SU1479968A1 (en) * 1987-12-10 1989-05-15 Всесоюзный Электротехнический Институт Им.В.И.Ленина High-voltage switch
RU75786U1 (en) * 2008-05-04 2008-08-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Модуль" HIGH VOLTAGE TRIPOLES VACUUM CIRCUIT BREAKER
RU161741U1 (en) * 2015-02-16 2016-05-10 Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт высоковольтного аппаратостроения" (АО "НИИВА") HIGH VOLTAGE TANK SWITCH WITH GAS ISOLATION AND BUILT-IN CURRENT TRANSFORMERS

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3671696A (en) * 1970-11-16 1972-06-20 Allis Chalmers Mfg Co Vacuum interrupter shunted with mechanical switch
SU1479968A1 (en) * 1987-12-10 1989-05-15 Всесоюзный Электротехнический Институт Им.В.И.Ленина High-voltage switch
RU75786U1 (en) * 2008-05-04 2008-08-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Модуль" HIGH VOLTAGE TRIPOLES VACUUM CIRCUIT BREAKER
RU161741U1 (en) * 2015-02-16 2016-05-10 Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт высоковольтного аппаратостроения" (АО "НИИВА") HIGH VOLTAGE TANK SWITCH WITH GAS ISOLATION AND BUILT-IN CURRENT TRANSFORMERS

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Smeets et al. Switching in electrical transmission and distribution systems
Spahic et al. Impact of the DC technology on transmission grids
US9837224B2 (en) Switchgear assembly
RU2800216C2 (en) Switching device in electrical installations
Oh et al. Final design of the Korean AC/DC converters for the ITER coil power supply system
Tokoyoda et al. DC current interruption tests with HV mechanical DC circuit breaker
EP0122728B1 (en) Gas-insulated switching apparatus
US4484086A (en) Switching network
Nee et al. Low-cost ultrafast modular HVDC circuit breaker
Chernoskutov et al. Analysis of SF6 Circuit Breakers Failures Related to Missing Current Zero-Part I
WO2014201475A1 (en) Ring main unit
RU117732U1 (en) HIGH VOLTAGE DISTRIBUTION DEVICE
RU2658674C2 (en) Busbar protection with zone discrimination for faults between coupler circuit breaker and current transformer
Shul’ga et al. The possibilities offered by use of solid insulation in complete switching gears and cross-linked polyethylene insulation under direct and alternating current
Hemdan et al. Fault matrix based protection coordination in low voltage DC systems
Kajiwara et al. Development of 24-kV switchgear with multi-functional vacuum interrupters for distribution
EP4339988A1 (en) Passive fault protection arrangement for a measuring voltage transformer or a power voltage transformer for use in high voltage applications
SU521625A1 (en) High voltage switchgear
RU2739971C1 (en) Open distribution device of electric station with three units of generator-transformer, five lines and autotransformer of communication
Josefsson et al. Performance Demonstration of HVDC substation equipment
Ymeri et al. Advantages of a Gas Insulated Substation (GIS)
Mikes et al. GIS substation extensions and upgrades
Raj Modern Technologytrends In EHV & UHV Substations
Lathouwers et al. Switching of Elevated Electromagnetic and Electrostatic Induced Currents in Multi-Circuit, Multi-Voltage HVAC Transmission Lines
Quintana et al. Substation switching arrangements using compact hybrid modules