КОММУТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ПОПОВА В.М. Российский патент 1995 года по МПК H02G1/02 

Изобретение относится к электроэнергетике и конкретно может быть использовано в строительстве и эксплуатации воздушных распределительных сетей 6-10 кВ и открытых распределительных устройств (ОРУ) подстанций 35-110 кВ вместо разъединителей.

Известны разъединители на различные классы напряжения, служащие для обеспечения безопасности ремонтного персонала при выполнении ремонтов электрооборудования, линий электропередачи, подключения к схемам новых потребителей и присоединений, а также для повышения оперативных возможностей электрических схем распределительных устройств по бесперебойному электроснабжению потребителей при различных режимах. Они содержат (на каждую фазу) изоляторы с выводными шинами для подключения спусков электрической цепи, соединенных между собой контактной системой в виде подвижных ножей, управляемых приводом [1] Недостатками их являются наличие подвижных частей, работающих на открытом воздухе под воздействием атмосферных воздействий и, следовательно, подверженных усиленной коррозии, сложность конструкции и опасность ее для обслуживающего персонала.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является разъединитель в установке АР-1 на анкерной опоре по типовому проекту серии 3.407.1-143 института "Сельэнергопроект", содержащий опорные изоляторы по два на каждую фазу с рабочими выводными шинами и контактную систему в виде двух ножей, поворачивающихся в противоположные стороны или одного ножа, с втычными контактами на концах, управляемых специальным приводом, установленным на стойке опоры на высоте, удобной для производства операций с земли без применения подставок.

Такое устройство характерно для разъединителей классов 6-110 кВ.

Недостатками рассматриваемого устройства являются следующие:
шарнирные узлы, работая в атмосферных условиях, покрываются коppозией, теряют подвижную способность в результате чего при необходимости переключений ломаются изоляторы, привод или отключаются не все фазы;
своевременно не обнаруженная со стороны оперативного персонала, неотключившаяся фаза становится причиной попадания под напряжение оперативно-ремонтного персонала, что подтверждается многими несчастными случаями;
из-за неудовлетворительной конструкции контактной системы, шарнирных узлов и большого числа изоляторов, находящихся под напряжением в рабочем режиме, разъединители не надежны в эксплуатации и дают до 19-20% аварийных отключений;
привод разъединителя открыт для свободного доступа и, как подтверждает эксплуатационная практика, отмечаются многочисленные случаи самовольных операций со стороны посторонних лиц, что влечет за собой либо попадание под напряжение эксплуатационного персонала, либо не предусмотренные погашения потребителей;
ремонт разъединителей, особенно в распределительных сетях, связан с обязательным отключением ряда потребителей, питающихся от данного фидера или его отпайки;
эксплуатация разъединителей связана со значительными расходами на содержание штата оперативно-ремонтного персонала, транспортных средств, а также на приобретение и хранение резерва;
удорожается строительство сетей за счет стоимости самих разъединителей, электромонтажных работ и затрат металла на конструкции.

Целью изобретения является увеличение надежности распределительных сетей 6-10 кВ и открытых распределительных устройств 35-110 кВ, сокращение капитальных затрат на их строительство и повышение безопасности оперативно-ремонтного персонала.

Указанная цель достигнута коммутационным устройством, содержащим опорные изоляторы с рабочими выводными шинами и контактную систему, отличающимся тем, что контактная система выполнена по типу штепсельного соединения, управляемого изолирующей штангой, в виде одной съемной части, предназначенной для соединения со спуском рабочей цепи и трех опорных штырей, один из которых выполнен с выводной шиной и расположен на основном опорном изоляторе, второй холостой на отдельном дополнительно введенном изоляторе, а третий расположен на заземленном элементе. Съемная часть контактной системы в виде подсоединенного к рабочей цепи корпуса, внутри которого размещена контактная система с подпружиненными ламелями, в нижней части жестко закреплена направляющая втулка, выполненная из изолирующего материала с конусообразным отверстием, переходящим в цилиндрическое в котором расположен опорный штырь с пластизолевым покрытием, упирающийся в конусную часть отверстия направляющей втулки и обеспечивающий герметичность контактной системы, причем корпус выполнен с боковым приливом и гнездом в нем для оперативной штанги.

Сопоставление существующего технического решения по созданию видимых разрывов электрических цепей с помощью разъединителей и предложенного, в котором контактная система каждой фазы выполнена по типу штепсельного соединения, управляемого изолирующей штангой, в виде одной съемной части, соединенной со спуском рабочей цепи и трех опорных штырей, куда съемная часть переставляется в зависимости от желаемого режима: один с подсоединенной рабочей шиной на основном опорном изоляторе, второй холостой расположен на дополнительно введенном изоляторе, соответствующий режиму разорванной цепи, но остающийся под напряжением, а третий расположен на заземленном элементе, соответствует режиму заземленной цепи, идущей к присоединению, дает основание считать, что заявленное коммутационное устройство соответствует критерию изобретения "новизна", причем принципиально нового подхода к решению поставленной задачи.

Сравнение контактной системы коммутационного устройства с другими техническими решениями показывает, что съемная часть подсоединенного к рабочей цепи корпуса, внутри которого размещена контактная система с подпружиненными ламелями, а в нижней части жестко закреплена направляющая втулка, выполненная из изолирующего материала, с конусообразным отверстием, переходящим в цилиндрическое, через которое проходит опорный штырь с пластизолевым покрытием нижней, упирающейся в конусную часть отверстия направляющей втулки и обеспечивающий герметичность внутренней полости корпуса, где размещена контактная система, причем корпус выполнен с боковым приливом и гнездом в нем для оперативной штанги позволяют выявить в них признаки, принципиально отличающие заявляемое решение от прототипа, что дает основание сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

Изобретение иллюстрируется фиг. 1-5.

На фиг. 1 показанное коммутационное устройство в общем виде. Комплект на каждую фазу состоит из основного опорного изолятора 1, дополнительного изолятора 2 и контактной системы штепсельного типа в виде съемной части 3, соединенной со спуском рабочей цепи 8 и трех опорных штырей, один из которых выполнен с выводной шиной 4 и расположен на основном изоляторе 1, второй холостой 7 расположен на отдельном дополнительном изоляторе 2 и третий 6 расположен на заземленном элементе конструкции. Положение "А" соответствует рабочему состоянию цепь проводов 5, 8 замкнута. Положение "В" соответствует разомкнутой цепи: спуск 8 может оставаться под напряжением, он отделен от провода 5 видимым разрывом, зашунтированным изолятором 2. Положение "Б" цепь разомкнута: спуск 8 в сторону объекта заземлен, провод 5 остается под напряжением.

Операции по перестановке съемной части контактной системы допустимы только тогда, когда цепь находится в холостом режиме, т.е. рабочие токи через нее не протекают.

Перестановка съемной части производится с земли или опоры с помощью инвентарной изолирующей штанги.

На фиг. 2 контактная система показана в разрезе. Она состоит из корпуса 9 с крышкой 10, соединяемого со спуском 8 (фиг. 1) рабочей цепи, внутри которого размещена контактная система, удерживаемая болтами 11 через гибкую пластинчатую связь 12, соединенную с ламелями 13, подпружиненными посредством спиральных пружин 14 и опорного кольца 15. В нижней части корпуса 9 болтами 16 жестко закреплена направляющая втулка 17 из изолирующего материала с конусообразным отверстием, переходящем в цилиндрическое, в котором расположен опорный штырь 21 с пластизолевым покрытием 24 нижней части, которая, упираясь в стенки конусного отверстия направляющей втулки, обеспечивает герметичность контактной системы. Сбоку корпуса 9 выполнен прилив 18 с гнездом 19 и глухой шпонкой 20 для наконечника изолирующей штанги. Опорный штырь 21 крепится к выводной шине 23 рабочей цепи, аналогичные холостой и заземляющий штыри к соответствующим шинам посредством гаек 22.

На фиг. 3 показана съемная часть сверху. Отверстия 25 с резьбой служат для крепления аппаратных зажимов спусков рабочей цепи, 26 для крепления к изолятору или заземлению, 27 для присоединения зажимов рабочей цепи.

На фиг. 4 (вид сбоку) показан пример монтажа коммутационного устройства в распределительных 6-10 кВ. В данном случае коммутационное устройство (вместо разъединителя) выполнено на концевой железобетонной опоре и предназначается для трансформаторной подстанции 10/0,38 кВ или ответвления от магистрали.

На подкосе 28 посредством хомута укрепляется уголок 29 со смонтированными на нем основными опорными изоляторами 30 (1 по фиг. 1), на головках которых закреплены выводные шины 4 (по фиг. 1) и к ним посредством аппаратных зажимов подсоединены спуски линейных проводов 31. Ниже уголка 29 укреплен аналогичный уголок 32 с дополнительными изоляторами 33, на головках которых закреплены опорные штыри 7 и 6 (по фиг. 1), первый холостой, второй заземляющий. На стойке 34 устанавливается траверса 35 с изоляторами 36, удерживающими провода 37 к подстанции или отпайке, снабженные съемными (3 по фиг. 1). При этом необходимо помимо габаритных расстояний соблюсти условие, чтобы длина шлейфа провода 37 от изолятора 36 до съемной части 3 была достаточной, позволяющей ее свободную перестановку с изолятора 30 на изолятор 33 и затем на опорный штырь для заземления.

На фиг. 5 то же коммутационное устройство показано в плане. Расстояния "а" между фазами и "б" фазы-опора должны естественно соответствовать Правилам устройства электроустановок.

Управление коммутационным устройством осуществляется с опоры изолирующей штангой.

В рабочем состоянии цепь замкнута. При необходимости обесточения потребителя как всегда снимается нагрузка, оператор, поднявшись на опору на высоту, безопасную от провода 37, поочередно с каждой фазы снимает съемную часть 3 (фиг. 1) и надевает на опорные штыри 7 на изоляторах 33 и когда, т.о. подстанция (отпайка) становится отделенной от питающей сети, производится ее заземление путем перестановки съемной части 3 на заземляющие опорные штыри 6.

Описанное коммутационное устройство, для наглядности показано смонтированным на двух раздельных уголках, но оно может иметь иную конструкцию, например, с расположением основных и дополнительных изоляторов на одном уголке рядом. В этом случае уменьшается расход металла.

Использование коммутационного устройства в сравнении с разъединителями дает следующие преимущества: отпадают категории несчастных случаев среди оперативно-ремонтного персонала по вине посторонних лиц и из-за оставшихся незамеченными не отключившихся фаз разъединителей в распределительных сетях и из-за излома изоляторов в открытых распределительных устройствах 35-110 кВ; увеличивается надежность электроснабжения потребителей за счет простоты коммутационных устройств, имеющих в два раза меньшее число работающих изоляторов, следовательно, менее подверженных атмосферным перенапряжениям; снижаются эксплуатационные затраты на содержание оперативно-ремонтного персонала и транспортных средств за счет упрощения ремонтов и увеличения их периодичности; снижаются капитальные затраты на сооружение распредсетей за счет применения более дешевых коммутационных устройств, уменьшения расхода металла и упрощения электромонтажных работ; ремонт коммутационных устройств не связан с необходимостью отключения всего фидера или отпайки; за счет замены отдельных разъединителей в открытых распределительных устройствах подстанций 35-110 кВ сокращаются капитальные вложения и площадь застройки, упрощается эксплуатационное обслуживание.

Разъемные контакты коммутационных устройств целесообразно изготовлять заводским путем, соблюдая при этом общие требования к качеству и сортаменту применяемых материалов.

Сущность изобретения: коммутационное устройство содержит опорные изоляторы с рабочими выводными шинами и контактную систему. Она выполнена по типу штепсельного соединения. Одна съемная часть, управляемая изолирующей штангой, может быть расположена на одном из трех опорных штырей. Один штырь выполнен с выводной шиной и расположен на основании опорном изоляторе, второй штырь холостой расположен на отдельном изоляторе, а третий на заземленном элементе. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Коммутационное устройство, содержащее основные опорные изоляторы с рабочими выводными шинами и контактную систему, отличающееся тем, что, с целью увеличения надежности распределительных сетей 6 10 кВ и открытых распределительных устройств 35 110 кВ, сокращение капитальных затрат на их строительство и повышения безопасности оперативно-ремонтного персонала, контактная система выполнена по типу штепсельного соединения, управляемого изолирующей штангой, в виде одной съемной части, предназначенной для соединения со спуском рабочей цепи и трех опорных штырей, один из которых выполнен с выводной шиной и расположен на основном опорном изоляторе, другой холостой на отдельном дополнительно введенном изоляторе, а третий расположен на заземленном элементе. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что съемная часть контактной системы выполнена в виде подсоединенного к спуску рабочей цепи корпуса, внутри которого размещена контактная система с подпружиненными ламелями, в нижней части жестко закреплена направляющая втулка, выполненная из изолирующего материала, с конусообразным отверстием, переходящим в цилиндрическое, в котором расположен опорный штырь с пластизолевым покрытием, упирающимся в конусную часть отверстия направляющей втулки и обеспечивающим герметичность контактной системы, причем корпус выполнен с боковым приливом и гнездом в нем для оперативной штанги.