UA139555U - Перетворювач частоти середньої напруги - Google Patents

Abstract

Перетворювач частоти середньої напруги з корпусом, сформованим просторовою силовою конструкцією рами під установку термоізоляційних силових панелей, настилу підлоги і покрівлі даху, зі встановленими силовими і слабкострумовими електронними компонентами, елементами автоматизованої системи управління, а також системи обігріву, вентиляції, пожежогасіння і аварійної сигналізації. Внутрішній об'єм корпусу розділений на відсіки з окремими системами обігріву і вентиляції. Один з відсіків містить блоки силових електронних компонентів, встановлених послідовно з вентиляційним модулем, виконаним з можливістю забезпечення руху спрямованого потоку повітря через суміщені повітряні канали кожного з блоків. При цьому другий з відсіків містить блок автоматизованої системи управління і модульний відсік ввідної комутації з релейним управлінням, де кількість модулів відповідає кількості керованих пристроїв.

Description

Корисна модель належить до галузі електроенергетики та електротехніки, а саме до пристроїв для підведення і розподілу електричної енергії, і може бути використана для електропостачання, управління і захисту відповідальних споживачів у різних технологічних процесах.

Електротехнічне обладнання середньої і високої напруги, яке розміщується на відкритому просторі, може піддаватися негативному впливові навколишнього середовища і вимагає захисту від опадів, вітру, перепаду температури та іншого стороннього впливу. При цьому одними з основних вимог до електротехнічного устаткування є забезпечення мобільності, ремонтопридатності і зручності в експлуатації. Виконання зазначених вимог забезпечується шляхом створення оболонки відповідної конфігурації. Одним з поширених варіантів оболонки для електричного обладнання є рішення у вигляді корпусу контейнерного типу, який може бути легко транспортований.

З рівня техніки відомо чимало пристроїв на базі такого технічного рішення, основними недоліками яких є недостатня ефективність системи вентиляції, відсутність умов для обслуговуючого персоналу, низька ремонтопридатність і зручність експлуатації, відсутність гнучкої системи підключень для різних пристроїв і умов експлуатації.

Заявлена корисна модель спрямована на усунення відомих недоліків.

Із патенту на корисну модель КО 33467 відомий блоковий розподільний пункт, змонтований на фундаменті, що включає огороджувальні конструкції, в тому числі зовнішні стіни, підлогу і дах, і змонтоване в ньому електротехнічне та допоміжне обладнання. Виконаний у вигляді принаймні одного транспортабельного модуля - об'ємного блока повної заводської готовності зі співвідношенням довжин пар протилежних зовнішніх стін, що становить 1,0-1,45.

Електротехнічне та допоміжне обладнання розміщено принаймні у двох частково взаємно резервованих секціях, частина комірок яких у різних секціях виконані дублюючими одна одну.

Об'ємний блок змонтований на фундаменті, виконаному у вигляді заглибленого в грунт, розташованого в розширеній догори траншеї на ущільненій піщаній подушці несучого армопоясу, утвореного залізобетонною стрічкою, розташованою по периметру зовнішніх стін об'ємного блока.

До недоліків такого технічного рішення можна віднести обумовлену конструктивними

Зо особливостями виконання звужену функціональність, складність транспортування установки та введення в експлуатацію. Ці недоліки обумовлені конструктивними особливостями відомого комплектного розподільного пристрою, в тому числі, необхідністю проведення великого обсягу будівельних робіт (котлован, заливки подушки армопоясів, установка фундаментних плит) і капітальний характер будівельної конструкції що потребує додаткового узгодження з відповідними державними органами.

Із заявки на винахід О520130217316А1 відомий корпус для розміщення електротехнічного обладнання з передбаченими повітряними каналами в стінах і підлозі, а також принаймні одним вентилятором, що забезпечує забір зовнішнього повітря з подачею у внутрішній об'єм корпусу.

До недоліків описаного у заявці технічного рішення можна віднести схему руху повітряного потоку із забором в нижній частині і подачею безпосередньо до охолоджуваного обладнання через напрямний трубопровід, що призводить до поділу повітряного потоку, тим самим послаблюючи його, а також вимагає додаткового захисту від забруднювачів, які можуть потрапити з повітрям, що може призвести до необхідності частої зміни повітряних фільтрів.

Із патенту на корисну модель КО132629 відомо комплектний розподільний пристрій для зовнішнього використання у мобільному виконанні. Виконаний у вигляді утепленого герметизованого контейнера, що містить самонесучий зварний металевий каркас з металевого профілю, що дозволяє встановлювати його на нерівну поверхню без перекосу контейнера.

Корпус сформований теплоізольованими та закріпленими на жорсткій рамній основі стінами і підлогою з листової сталі і двосхилим дахом із сталевих трикутних ферм з покрівельним покриттям з листової сталі, закріплених до металевого каркаса. Контейнер обшитий зсередини плитами з теплоізоляційного матеріалу і декоративними панелями з листової сталі, а місця їх стиків герметично ущільнені. Контейнер виконаний з двома входами для доступу до розміщеного вздовж коридору обслуговування електротехнічного розподільного і допоміжного обладнання одностороннього обслуговування. Каркас забезпечений засобами кріплення до підйомно-транспортного обладнання, а введення кабельних ліній для підключення до електротехнічного устаткування виконано через бічну стіну контейнера, виконану з можливістю установки на її зовнішній стороні металоконструкцій універсальних порталів для підключення вивідних лінійних комірок до повітряних ліній електропередач.

До недоліків описаного технічного рішення можна віднести відсутність вентилювання 60 встановлених модулів електротехнічного обладнання, а також можливості автоматизованого управління системою вентиляції. Обладнання виконано з можливістю одностороннього обслуговування, що може привести до зниження його ремонтопридатності.

Технічною задачею, на вирішення якої спрямована корисна модель, є створення перетворювача частоти середньої/високої напруги з підвищеною ергономічністю конструкції і ефективною системою вентиляції.

Технічний результат, досягнутий від реалізації заявленої корисної моделі, полягає у підвищенні ефективності системи вентиляції з підвищенням ергономічних характеристик конструкції пристрою.

Суть заявленої корисної моделі полягає у тому, що внутрішній об'єм корпусу розділений на відсіки з окремими системами обігріву і вентиляції, один з відсіків містить блоки силових електронних компонентів, встановлені послідовно з вентиляційним модулем, виконаним з можливістю забезпечення руху спрямованого потоку повітря через суміщені повітряні канали кожного з блоків. При цьому другий з відсіків містить блок автоматизованої системи управління і модульний відсік ввідної комутації з релейним управлінням, де кількість модулів відповідає кількості керованих пристроїв. Блоки силових електронних компонентів містять принаймні блок реакторів синусного фільтра, блок високовольтного багатообмоткового трансформатора і блок силових комірок інвертора.

Блок силових комірок інвертора сконфігурований із п силових комірок на фазу, де п відповідає кількості комірок, що формують рівні вихідної напруги широтно-імпульсної модуляції (ШІМ) у кількості, достатній для виключення руйнівного впливу на ізоляцію керованого пристрою напруги і ефекту аа.

Відповідно до переважаючого варіанту реалізації корисної моделі, на нижньому поясі силової рами сформовано герметичну термоїзольовану основу, в місці установки трансформатора нижній пояс додатково посилено сіткою із листового металу.

Відповідно до наведеного варіанту реалізації корисної моделі, вентиляційний модуль містить пристрій обігріву повітря, встановлений на шляху руху повітряного потоку, а також принаймні одну регульовану заслінку з пиловологоуловлювачем. В одному з кінців корпусу влаштовано зону фільтрації зовнішнього повітря, яка містить дві камери, розділені повітряним фільтром і оснащені регульованими обігрівальними заслінками.

Суть заявленої корисної моделі пояснюється, але не обмежується наведеними кресленнями, на яких зображено: фіг. 1 - загальний вигляд перетворювача частоти; фіг. 2 - силова рама перетворювача частоти; фіг. 3 - блок трансформатора у вигляд ззаду; фіг. 4 - схема системи охолодження; фіг. 5 - вигляд у розрізі; фіг. 6 - графік вихідного струму перетворювача частоти.

Перетворювач частоти середньої напруги, корпус 1 (фіг. 1) якого сформований просторовою силовою конструкцією рами 2 (фіг. 2) під установку термоіїзольованих стінових панелей 3, настилу підлоги 4 і покрівлі даху 5. Зовнішні стіни, покрівля і підлога виконані термоїзольованими і сформовані у вигляді тришарових сендвіч-панелей. У задній стіновій 6 (фіг. 3) панелі передбачений технологічний люк 7 для забезпечення доступу до блока трансформатора 8 із забезпеченням можливості його демонтажу. Трансформатор 8 встановлений на рухомій рамі 9 з роликовими механізмами 10, що дозволяє підвищити ремонтопридатність пристрою. Нижній пояс 11 формує герметичну термоізольовану основу, у місці установки трансформатора 8 нижній пояс 11 посилений сіткою 12 (фіг. 2) з листового металу, що дозволяє підвищити жорсткість конструкції, а також забезпечує можливість установки трансформаторів різних типорозмірів.

Внутрішній об'єм корпусу 1 розділений на два відсіки 13, 14 (фіг.4) з окремими системами обігріву та вентиляції, а також передбачає установку силових і слабкострумових електронних компонентів, елементів автоматизованої системи управління, а також систем обігріву, вентиляції, пожежогасіння та аварійної сигналізації.

Один з відсіків 13 містить блоки силових електронних компонентів, такі як блок 15 реакторів синусного фільтра, блок високовольтного багатообмоткового трансформатора 8 і блок 16 силових комірок 17 інвертора.

У переважаючому варіанті реалізації блок трансформатора 8 містить трансформатор сухого виконання з повітряним примусовим охолодженням всередині блока. Зазначений трансформатор первинною обмоткою (з'єднання "зіркою") підключений до трифазної мережі не менше 6 кВ. Вторинні обмотки з'єднані за схемою "трикутник", кожна група вторинних обмоток відрізняється фазовим зсувом трансформованої напруги. Таке технічне рішення дозволяє зменшити вплив перетворювача частоти на мережу живлення.

Трансформатор 8 додатково оснащений датчиками дугового захисту (на зображеннях не показані). Для підвищення безпеки персоналу при експлуатації, трансформатор закритий склотекстолітовою панеллю.

Послідовно з блоком трансформатора розташований блок 16 силових комірок інвертора.

Силові комірки 17 (фіг. 5) розташовані в три яруси. На кожному з ярусів силові комірки з'єднані послідовно, формуючи одну фазу вихідної напруги перетворювача частоти. Вихідні клеми крайніх правих комірок на кожному ярусі мають електричне з'єднання, тим самим утворюється з'єднання фаз типу "зірка".

Вихідні клеми крайніх лівих комірок на кожному ярусі підключається до вихідних клем перетворювача частоти (ПЧ) через блок синусного фільтра 15. Силові комірки фіксуються на ізольованій рамі за допомогою напрямних і гвинтів. Комірки мають однакові габаритні розміри і електричні характеристики, є взаємозамінними. Силові комірки 17 містять охолоджувачі, ребра яких винесені в повітряні канали комірок, причому профіль охолоджувачів має низький опір руху повітря. Таке технічне рішення забезпечує ефективне охолодження послідовно розташованих блоків 8, 15, 16 єдиним спрямованим потоком 18 повітря.

Забір повітря в блок 15 здійснюється в передній частині. Повітря після проходження комірок інвертора потрапляє у повітряний колектор 19 в задній частині блока 16 силових комірок, звідки за допомогою вентиляторів 20 видувається назовні.

Всі перераховані блоки 15, 8, 16 встановлені послідовно з вентиляційним модулем 21, виконаним з можливістю забезпечення руху спрямованого потоку повітря через суміщені повітряні канали кожного з блоків. Вказані блоки силових електронних компонентів розміщені у порядку зростання гранично допустимої температури експлуатації. Таким чином блоки, найбільш чутливі до високої температури, розміщують найближче до вхідного отвору системи вентиляції.

Вентиляційний модуль містить набір витяжних відцентрових вентиляторів 20, які забезпечують повітрообмін між навколишнім середовищем і приміщенням відсіку 13.

Вентиляційний модуль 21 додатково містить пристрій обігріву 22 повітря, встановлений на

Зо шляху руху повітряного потоку, а також принаймні одну регульовану заслінку 23 з функцією підігріву і пиловологоуловлювачем. Всі пристрої вентиляційного модуля пов'язані з автоматизованою системою управління і управляються за алгоритмами, закладеними у блоках мікропроцесорного контролера. У торцевому кінці 24 відсіку 13, протилежному від вентиляційного модуля 21, влаштована зона 25 фільтрації зовнішнього повітря, яка оснащена двома камерами 26, 27, розділеними повітряним фільтром 28 і оснащеними внутрішньою 29 і зовнішньою 30 регульованими заслінками з функцією підігріву.

Другий з відсіків 14 містить блок 32 автоматизованої системи управління, оснащений універсальним мікропроцесорним контролером, і модульний відсік 31 ввідної комутації з релейним керуванням. Кількість модулів залежить від кількості керованих пристроїв. Блок автоматизованої системи управління містить окрему систему вентиляції і пульт управління системами аварійної та охоронної сигналізації, пожежної безпеки, енергопостачання та ін.

Настил підлоги всередині зазначеного відсіку покритий електроізоляційним матеріалом. Усі зазначені рішення забезпечують зручність експлуатації і підвищення безпеки обслуговуючого персоналу, забезпечуючи ергономічність конструкції.

У ПЧ реалізована технологія формування багаторівневої ШІМ за допомогою перетворення трифазної напруги з постійною частотою і амплітудою в трифазну напругу зі змінною частотою і амплітудою і формування вихідної напруги шляхом складання напруг від окремих, послідовно з'єднаних силових комірок. При цьому форма вихідної напруги ПЧ максимально наближається до синусоїди. Інвертор силових комірок побудований на ІСВТ транзисторах. Застосування в ПЧ розрахункової кількості комірок на фазу дозволяє повністю виключити руйнівний вплив на ізоляцію двигуна коливань напруги і ефекту ди/аї, формуючи достатню кількість рівнів напруги

ШІМ.

Таке технічне рішення дозволило істотно поліпшити вихідні характеристики ПЧ, при цьому форми вихідної напруги і струму практично синусоїдальні, а остаточну фільтрацію здійснює вихідний синусний фільтр 15.

Графічне відображення роботи пристрою показано на фіг. 6.

Мікропроцесорний контролер (МК) за рахунок з'єднання оптоволоконними лініями керує роботою силових комірок 17, у відповідь отримує і обробляє дані про стан і поточні параметри комірок.

Блок інтерфейсів контролера збирає сигнали від датчиків технологічних параметрів, отримує/передає по аналогових і дискретних входах/виходах сигнали, обробляє їх, здійснює зв'язок з МК, який обробляє інформацію про роботу перетворювача частоти, видає силовим осередкам керуючі сигнали.

Згідно з можливими варіантами реалізації заявленої корисної моделі, ПЧ може управлятися в ручному і автоматичному режимі. Присутня можливість здійснювати управління системним комп'ютером АСУ або ж включення у мережу управління підприємства.

Оптимальні умови для обслуговуючого персоналу і функціонування обладнання забезпечуються як конструктивним виконанням корпусу з розділення на функціональні зони, так і за рахунок влаштування ефективної системи вентиляції і обігріву силової частини.

Claims (7)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Перетворювач частоти середньої напруги з корпусом, сформованим просторовою силовою конструкцією рами під установку термоізоляційних силових панелей, настилу підлоги і покрівлі даху, зі встановленими силовими і слабкострумовими електронними компонентами, елементами автоматизованої системи управління, а також системи обігріву, вентиляції, пожежогасіння і аварійної сигналізації, який відрізняється тим, що внутрішній об'єм корпусу розділений на відсіки з окремими системами обігріву і вентиляції, один з відсіків містить блоки силових електронних компонентів, встановлених послідовно з вентиляційним модулем, виконаним з можливістю забезпечення руху спрямованого потоку повітря через суміщені повітряні канали кожного з блоків, при цьому другий з відсіків містить блок автоматизованої системи управління і модульний відсік ввідної комутації з релейним управлінням, де кількість модулів відповідає кількості керованих пристроїв.

2. Перетворювач частоти середньої напруги за п. 1, який відрізняється тим, що блоки силових електронних компонентів містять принаймні блок реакторів синусного фільтра, блок високовольтного багатообмоткового трансформатора і блок силових комірок інвертора.

3. Перетворювач частоти середньої напруги за п. 1, який відрізняється тим, що блок силових комірок інвертора сконфігурований із п силових комірок на фазу, де п відповідає кількості Зо комірок, що формують рівні вихідної напруги широтно-імпульсної модуляції (ШІМ) у кількості, достатній для виключення руйнівного впливу на ізоляцію керованого пристрою напруги і ефекту ди/аї.

4. Перетворювач частоти середньої напруги за п. 1, який відрізняється тим, що на нижньому поясі силової рами сформовано герметичну термоіїзольовану основу, в місці установки трансформатора нижній пояс додатково посилено сіткою із листового металу.

5. Перетворювач частоти середньої напруги за п. 1, який відрізняється тим, що вентиляційний модуль містить пристрій обігріву повітря, встановлений на шляху руху повітряного потоку, а також принаймні одну регульовану заслінку з пиловологоуловлювачем.

6. Перетворювач частоти середньої напруги за п. 1, який відрізняється тим, що в одному з кінців корпусу влаштовано зону фільтрації зовнішнього повітря, яка містить дві камери, розділені повітряним фільтром і оснащені регульованими ообігрівальними заслінками. не сн БО п ни С пшшн нннннн лов и ОК шини ни нн и хе: НИК Не ние - «Шин. ше «НН 1

7 І. І : ! ЩЕ з І ши ШИ фі