МНОГОФАЗНАЯ СИСТЕМА КОММУТАЦИИ Российский патент 1998 года по МПК H02J3/00 H02B13/02 

Изобретение исходит из многофазной системы коммутации, у которой каждый из фазных проводов по ходу расположенного между генератором и сетевым трансформатором генераторного вывода расположен вместе с первым коммутационным аппаратом или первой комбинацией коммутационных аппаратов в кожухе и изолирован от остальных фазных проводов.

Изобретение ссылается на уровень техники, приведенный, например, в E- C2- 3329404. В этой публикации описана встроенная по ходу генераторного вывода многофазная система коммутации, у которой каждый из фазных проводов расположен с генераторным включателем, заземляющим выключателем и трансформатором тока на цилиндрической оси и встроен в цилиндрический металлический кожух. Для выполнения определенных коммутационных функций, выполняемых, например, при пуске и/или торможении генератора содержащей такую систему коммутации генераторной установки, подобная система требует дополнительных, расположенных за пределами кожухов силовых разъединителей и/или измерительных и защитных компонентов.

Генераторная установка с устройством для пуска предусмотренного в газотурбинной установке генератора известна, например, из фиг. 10 изданной заявителем публикации "Combined -Cycle Power Plants Sevies KA 11, KA 13" N CH-K 2009 E. Эта генераторная установка требует наряду с системой коммутации, содержащей генераторный выключатель, силового разъединителя, посредством которого приведенный в соответствие с преобразователем частоты пусковой ток подается к генератору.

В основу изобретения положена задача усовершенствования системы коммутации описанного выше типа таким образом, чтобы, несмотря на компактную конструкцию с изолированными фазами, она могла выполнять почти все встречающиеся в генераторной установке коммутационные, измерительные и защитные функции. Задача изобретения заключается также в разработке содержащей такую систему коммутации генераторной установки, у которой пуск генератора достигается особенно надежным и экономичным образом.

Система коммутации согласно изобретению отличается тем, что она может быть изготовлена и проверена уже на заводе в виде готового к отправке блока, выполняющего все коммутационные, измерительные и защитные функции, которые должны быть обеспечены в генераторной установке. На месте монтажа система коммутации согласно изобретению может быть крайне простым образом встроена, а именно лишь путем присоединения фазных проводов и вваривания кожуха в генераторный вывод. Система коммутации может легко транспортироваться, поскольку отдельные фазы выполнены в виде компактных кожухов и могут быть смонтированы на общей для всех фаз несущей раме. Отдельные кожуха отделены друг от друга воздушными промежутками, так что система коммутации и предохраняемая генераторная установка наилучшим образом защищены от токов утечки. Полный обратный ток идет через кожух системы. Нежелательные магнитные поля утечки вокруг системы значительно уменьшаются.

У содержащей такую систему коммутации генераторной установки отпадает необходимость в силовом разъединителе между генератором и пусковым устройством, поскольку предусмотренный по ходу генераторного вывода коммутационный аппарат может обеспечить как соединение генератора и сети, так и альтернативно соединение генератора и пускового устройства. Особенно предпочтительным образом генераторная установка действует тогда, когда между генератором и коммутационным аппаратом предусмотрен генераторный выключатель, поскольку ток, подаваемый пусковым устройством при пуске генератора, и ток, отдаваемый генератором при торможении, коммутируется непосредственно генераторным выключателем. При этом защита, предусмотренная для длительного режима работы генератора и имеющая генераторный выключатель в качестве основного компонента, при пуске и/или торможении генератора действует также в цепи, содержащей пусковое и/или тормозное устройство. Пусковое и/или тормозное устройство защищено поэтому генераторным выключателем без дополнительных затрат от недопустимых режимов работы и питающих короткозамкнутых токов.

Примеры выполнения изобретения и достигаемые ими преимущества подробнее поясняются ниже с помощью чертежа.

На чертеже схематично изображен предпочтительный пример исполнения изобретения.

Фиг. 1 - в перспективном изображении общий вид первого варианта выполнения многофазной системы коммутации согласно изобретению.

Фиг. 2 - очень упрощенное изображение однофазной схемы генераторной установки с системой коммутации на фиг. 1 и с устройством для пуска генератора.

фиг. 3 - очень упрощенное изображение однофазной схемы генераторной установки со вторым вариантом исполнения системы коммутации и с устройством для пуска генератора.

Фиг. 4 - очень упрощенное изображение однофазной схемы генераторной установки с третьим вариантом исполнения системы коммутации и с устройством для пуска генератора.

На всех фигурах одинаковые позиции относятся к одинаково действующим элементам. Система коммутации 1 на фиг. 1 может быть встроена по ходу генераторного вывода 2 между генератором и трансформатором (не показаны) электрической питающей и/или распределительной сети. Система содержит три, но в случае необходимости, однако, и больше параллельных, металлических, проводящих и отводящих обратный ток кожухов 3, 4, 5, в каждом из которых расположен один из трех, предусмотренных в выводе 2 фазных проводов L₁, L₂, L₃. Каждый кожух 3, 4, 5 состоит из двух расположенных по ходу фазового провода L₁, L₂, L₃ коробчатых элементов 31, 32, 41, 42, 51, 52.

Расположенные со стороны генератора элементы 31, 41, 51 образуют первую часть системы коммутации и содержит каждый по меньшей мере один генераторный выключатель, и в данном случае, один дополнительный коммутационный аппарат, например заземляющий выключатель и/или разъединитель, а также дополнительные компоненты, например трансформаторы тока и напряжения и/или другие датчики, разрядники и/или защитные конденсаторы.

В данном случае оба предусмотренных для каждой из фаз элемента 31, 32, 41, 42, 51, 52 могут быть выполнены в виде цельного элемента. Этот элемент содержит тогда генераторный выключатель и дополнительный коммутационный аппарат или комбинацию коммутационных аппаратов, а также дополнительные компоненты. В зависимости от требований последовательность частей системы коммутации может быть и обратной.

Элементы кожуха, например 51, 52, содержат опирающуюся на несущую раму 6 нижнюю часть, например 511, 521, с двумя отверстиями для присоединения фазы, например L₃, расположенной в цилиндрическом кожухе, например 13, генераторного вывода 2 на цилиндрической оси, а также крышку, например 512, 522, разъемно соединенную с нижней частью кожуха, например 511, 521. Все компоненты системы 1, например генераторный выключатель, дополнительный коммутационный аппарат или комбинация коммутационных аппаратов по меньшей мере с двумя коммутационными положениями и дополнительные компоненты, смонтированы в нижних частях кожуха, например 511, 521, и легко доступны для ревизии и монтажа после открывания крышек, например 512, 522. Расположенные со стороны трансформатора части кожухов, например 521, имеют на задней стороне (не показана) дополнительное отверстие для токоподвода расположенного за пределами кожуха устройства (не показано) для пуска и/или торможения генератора.

На фиг. 2 изображена однофазная по отношению к фазному проводу L₃ система коммутации 1. Кожух 5 системы 1 расположен с обоими элементами 51, 52 между генератором 7 и сетевым трансформатором 8. Направленный по ходу генераторного вывода 2 в элемент 51 фазный провод L₃ соединен с одним выводом предусмотренного в элементе 51 генераторного выключателя 9. Другой его конец соединен по ходу направленного дальше фазового провода L₃ с подвижным контактом 100 предусмотренного в элементе 52 трехпозиционного разъединителя 10. Он имеет помимо подвижного контакта 100 три неподвижных контакта 101, 102, 103, которые соединены по порядку с идущим к трансформатору 8 отрезком фазового провода L₃, с выводом 20 питающегося от сети пускового устройства 21 и с массой системы 1 или с землей или изолированным коротким замыканием. В элементах 51, 52 имеется еще достаточно места для размещения дополнительных компонентов 201, 202, например дополнительных коммутационных аппаратов, трансформаторов тока и напряжения, разрядников и/или защитных конденсаторов. С целью повышения защиты от прикосновения к токоведущим частям во время проведения работ по обслуживанию в элементе 52 элемент 51 снабжен изолирующим барьером 50.

Генераторная установка работает следующим образом.

Разъединитель 10 имеет три коммутационных положения, из которых два разомкнуты, а третье замкнуто.

1. При ревизии установки первое положение, образованное подвижным 100 и неподвижным 101 контактами, и второе положение, образованное подвижным 100 и неподвижным 102 контактами, разомкнуты. Третье положение, образованное подвижным 100 и неподвижным 103 контактами, замкнуто. Генератор 7 отсоединен от трансформатора 8 и пускового устройства 21, а соединенный с подвижным контактом 100 отрезок фазного провода L₃ заземлен (на фиг. 2 положение разъединителя 10 изображено пунктирной линией). Между элементами 51, 52 для защиты действует изолирующий барьер 50.

2. Для разгона генератора 7 при разомкнутом выключателе 9 сначала размыкается третье положение и замыкается второе (на фиг. 2 положение разъединителя 10 изображено сплошной линией). Генератор 7 по-прежнему отсоединен от трансформатора 8. При включении выключателя 9 происходит соединение генератора 7 и преобразователя частоты или пусковой машины пускового устройства 21. Генератор разгоняется за счет соответствующего управления устройством 21.

3. Как только генератор 7 достигнет оборотов, достаточных для синхронного подключения к сети, или если он может продолжать ускоряться без постороннего питания, пусковое устройство 21 отсоединяется от генератора 7 за счет выключателя 9 (на фиг. 2 положение разъединителя 10 изображено сплошной линией).

4. После этого размыкается второе коммутационное положение и замыкается первое. Выключатель 9 соединен теперь с трансформатором 8 (на фиг. 2 положение разъединителя 10 изображено пунктирной линией).

5. При замыкании выключателя 9 разогнанный генератор 7 синхронно подключается к сети и через выключатель 9 и первое коммутационное положение разъединителя 10 питает трансформатор 8.

6. При соответствующем образом рассчитанном включении системы 1 можно при необходимости притормозить генератор 7. Для этой цели отдаваемый генератором 7 ток подается через замкнутый выключатель 9 и разъединитель 10 и неподвижному контакту 103, действующему в качестве изолированного короткого замыкания и выполненному в качестве нейтрали трех фазных проводов.

У изображенного на фиг. 3 варианта использования системы 1 по ходу генераторного вывода 2 в кожухе 5 рядом с трехпозиционным разъединителем 10 или соответственно действующей комбинацией коммутационных аппаратов и генераторным выключателем 9 расположены три коммутационных аппарата 14, 15, 16, выполненных предпочтительно в виде двухпозиционных разъединителей. Эти аппараты могут альтернативно действовать как сквозные разъединители или как заместители. За счет этого можно независимо друг от друга обслуживать любые компоненты генераторной установки, например генератор 7, трансформатор 8 или выключатель 9. В зависимости от требований к генераторной установке число коммутационных аппаратов 14, 15, 16, может быть увеличено или уменьшено.

У изображенного на фиг. 4 третьего варианта исполнения системы 1 трехпозиционный разъединитель 10 или комбинация коммутационных аппаратов имеет подвижный контакт 100, который без промежуточного включения выключателя 9 непосредственно действует на генератор 7. У этого варианта исполнения также отпадает необходимость в дополнительном разъединителе при работе пускового устройства 21, поскольку разъединитель 10 может выполнять следующие функции: действие в качестве сквозного разъединителя для фазного провода L₃, подача тока от пускового устройства 21 к генератору 7 и, в данном случае, заземление и/или короткое замыкание обмоток генератора 7 при торможении.

Функцию генераторного выключателя 9 выполняет при этом подключенный к трансформатору 8 высоковольтный выключатель 11, который подключает трансформатор 8 и тем самым генератор 7 к сети или отсоединяет от нее.

Изобретение относится к многофазной системе коммутации. У многофазной системы коммутации каждый (например L₃) из фазных проводов по ходу расположенного между генератором и сетевым трансформатором генераторного вывода расположен вместе с первым коммутационным аппаратом в изолированном воздушным промежутком кожухе и отделен от остальных фазных проводов. Коммутационный аппарат (трехпозиционный разъединитель) имеет по меньшей мере два коммутационных положения. Первое находится между генератором и действующим на сетевой трансформатор выходом системы, а второе - между генератором и выходом пускового устройства, которое расположено за пределами кожуха и в разомкнутом первом и замкнутом втором коммутационных положениях, действует на генератор. У оборудованной такой системой коммутации генераторной установки отпадает необходимость в силовом разъединителе, служащем для подключения пуского устройства к генератору. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Многофазная система коммутации (1), у которой каждый (например, L₃) из фазных проводов (L₁, L₂, L₃) по ходу расположенного между генератором (7) и сетевым трансформатором (8) генераторного вывода (2) расположен вместе с первым коммутационным аппаратом или первой комбинацией коммутационных аппаратов в кожухе (3, 4, 5) и изолирован от остальных фазных проводов (например, L₁, L₂), отличающаяся тем, что первый коммутационный аппарат или первая комбинация коммутационных аппаратов имеет по меньшей мере два коммутационных положения, одно из которых находится между генератором (7) и действующим на сетевой трансформатор (8) выходом системы (1), а второе - между генератором (7) и расположенным за пределами кожуха (например, 5) пусковым устройством (21), приводимым во взаимодействие с генератором (7) в разомкнутом первом и замкнутом втором коммутационных положениях. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что по ходу каждого (например, L₃) из фазных проводов (L₁, L₂, L₃) рядом с первым коммутационным аппаратом или первой комбинацией коммутационных аппаратов дополнительно предусмотрен расположенный в кожухе (3, 4, 5) генераторный выключатель (9), выполненный с возможностью приведения во взаимодействие с генератором (7) в замкнутом первом коммутационном положении сетевого трансформатора (8), а в замкнутом втором коммутационном положении - пускового устройства (21). 3. Система по п.2, отличающаяся тем, что по ходу генераторного вывода (2) рядом с первым коммутационным аппаратом или первой комбинацией коммутационных аппаратов и генераторным выключателем (9) расположен второй коммутационный аппарат или вторая комбинация коммутационных аппаратов. 4. Система по одному из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что первый коммутационный аппарат имеет третье коммутационное положение, находящееся между генератором (7) и массой или землей или изолированным коротким замыканием. 5. Система по п.4, отличающаяся тем, что первый коммутационный аппарат выполнен в виде трехпозиционного разъединителя (10) с одним подвижным контактом (100), электрически соединенным с фазным проводом (например, L₃), и тремя неподвижными контактами (101, 102, 103). 6. Система по п.5, отличающаяся тем, что подвижный контакт (100) трехпозиционного разъединителя (10) образует с неподвижным контактом (101), электрически соединенным с фазным проводом (например, L₃), первое коммутационное положение, с неподвижным контактом (102), электрически соединенным с выводом (20) пускового устройства (21), второе коммутационное положение, а с неподвижным контактом (103), электрически соединенным с землей или массой системы (1) или с изолированно расположенным коротким замыканием - третье коммутационное положение. 7. Система по одному из п.5 или 6, отличающаяся тем, что она состоит из двух частей, одна из которых содержит по меньшей мере генераторный выключатель (9), а другая - по меньшей мере трехпозиционный разъединитель (10). 8. Система по п.7, отличающаяся тем, что кожух второй части системы коммутации (1) имеет вывод (20) пускового устройства (21). 9. Система по одному из пп.1 - 8, отличающаяся тем, что кожух (например, 5) системы коммутации или каждой ее части выполнен в виде коробчатого, отводящего обратный ток, элемента (31, 32, 41, 42, 51, 52). 10. Система по п.9, отличающаяся тем, что элемент (31, 32, 41, 42, 52, 51) образован опирающейся на несущую раму (6) и имеющей два отверстия для присоединения фазного провода (например, L₃) частью (511, 512) и разъемно соединенной с ней, отводящей обратный ток, крышкой (512, 522). 11. Система по одному из пп.1 - 10, отличающаяся тем, что кожух, например (5), содержит рядом с первым коммутационным аппаратом или первой комбинацией коммутационных аппаратов по меньшей мере один дополнительный компонент (201, 202), например разъединитель и/или заземляющий выключатель, трансформатор тока и/или напряжения, разрядник и/или защитные конденсаторы.