РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО СРЕДНЕГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК H02B13/35 H01H33/64 

Изобретение касается распределительного устройства электрической энергии среднего напряжения.

На сегодняшний день известны такие распределительные устройства, содержащие выключающий аппарат типа разъединителя, располагающийся в герметичной металлической камере, заполненной газом, обладающим хорошими диэлектрическими характеристиками. Другие известные распределительные устройства содержат выключатель, располагающийся в металлической герметичной камере, заполненной диэлектрическим газом и соединенный последовательно с плавкими вставками предохранителей, установленными в отдельном отсеке или в отдельной камере.

В таких типах распределительных устройств замена неисправного выключающего аппарата требует обесточивания данного распределительного устройства и стравливания изолирующего диэлектрического газа из камеры этого распределительного устройства. Эти операции занимают достаточно продолжительное время, и при этом перерыв в подаче электропитания потребителю становится неприемлемым по продолжительности.

В основу предлагаемого изобретения поставлена задача разработки распределительного устройства, в котором замена выключающего аппарата может быть выполнена без необходимости обесточивания данного распределительного устройства и в предпочтительном варианте реализации, без операций с изолирующим диэлектрическим газом, заполняющим камеру этого устройства, а также в котором переключающая аппаратура может быть изготовлена вне пределов установки данного распределительного устройства с тем, чтобы наилучшим образом использовать компетенцию работающего в стационарных условиях технического персонала, причем демонтаж указанного распределительного устройства после окончания срока его службы должен быть достаточно удобным и удовлетворять постоянно ужесточающимся требованиям экологического характера.

Поставленная задача решается тем, что распределительное устройство среднего электрического напряжения в соответствии с упомянутым изобретением содержит, по меньшей мере, две изолирующих оболочки, выполненных из некоторого электроизоляционного материала и заполненных газом, обладающим хорошими диэлектрическими свойствами, причем каждая из упомянутых выше изолирующих оболочек снабжена, по меньшей мере, одним отверстием для электрического герметичного ввода трехфазного комплекта электропроводных шин, упомянутых изолирующие оболочки располагаются рядом друг с другом своими торцами и предусмотренные в них отверстия находятся во взаимном контакте с возможностью формирования единого герметичного внутреннего объема, каждая из упомянутых выше изолирующих оболочек содержит трехпозиционный трехфазный переключатель, причем первое положение этого переключателя соединяет каждую из токопроводящих шин с первыми герметическими электрическими вводами, выходящими за пределы упомянутой изолирующей оболочки, его второе положение, в котором каждый трехфазный выключатель обеспечивает соединение упомянутых первых герметичных вводов со вторыми герметическими вводами, выходящими наружу из данной изолирующей оболочки и соединенными с землей, и его третье положение, в котором трехфазный выключатель обеспечивает отключение каждого из первых герметичных вводов от соответствующей шины.

При этом каждый из первых герметических вводов, по меньшей мере, одной из упомянутых электроизоляционных оболочек электрически подключен к однофазному электрическому кабелю и первые герметичные вводы одной оболочки подключены электрически либо к плавкому предохранителю, либо к соответствующему полюсу автоматического выключателя, причем упомянутые плавкие предохранители и/или полюс автоматического выключателя размещены в отсеке, изготовленном из электроизоляционного материала.

В соответствии с одной из особенностей данного изобретения каждая из упомянутых выше электроизоляционных оболочек образована двумя полуоболочками, скрепленными между собой винтовым соединением с использованием специальных крепежных средств.

В соответствии с другой отличительной характеристикой предлагаемого изобретения упомянутые изолирующие оболочки располагаются внутри конструкции, образованной сложенными металлическими листами, соединенными между собой скрепками или клепкой.

В соответствии с еще одним отличительным признаком предлагаемого изобретения упомянутые изолирующие оболочки имеют электропроводную наружную поверхность, соединенную с землей.

В предпочтительном варианте реализации предлагаемого изобретения упомянутые изолирующие оболочки прикрепляются к конструкции данного распределительного устройства путем заклинивания двух полуоболочек между одним или несколькими элементами листового каркаса данного устройства.

Выключатель или плавкие вставки предохранителей соединяются с заземляющим разъединителем, располагающимся в специальном отсеке конструкции данного устройства и размещенном под этим выключателем в изолирующей оболочке или под упомянутыми плавкими вставками предохранителей.

Упомянутый отсек заземляющего разъединителя снабжен поворачивающейся заслонкой, предназначенной для удаления газов в случае дефекта в герметизации отсека разъединителя или плавких вставок предохранителей.

Упомянутые изолирующие оболочки содержат некоторую зону разрушения, предназначенную для удаления газов в случае внутреннего повреждения.

Упомянутые изолирующие оболочки располагаются в отсеке конструкции данного распределительного устройства, содержащем два горизонтально расположенных листа, боковые листы, лист передней стороны и лист задней стороны.

Часть упомянутых выше листов, образующих отсек упомянутых изолирующих оболочек, имеет отверстия, предназначенные для удаления газов в случае разрушения, по меньшей мере, одной из упомянутых выше зон предохранительного разрушения.

Предлагаемое изобретение будет лучше понято из приведенного ниже описания предпочтительного варианта его осуществления со ссылками на приведенные в приложении фигуры, в числе которых:
фиг. 1 представляет собой перспективный вид в разрезе распределительного устройства в соответствии с предлагаемым изобретением, выполняющего две функции разъединения в цепи и одну функцию защиты при помощи автоматического выключателя;
фиг. 2 представляет собой схематический вид сбоку в частичном разрезе распределительного устройства, показанного на фиг. 1;
фиг. 3 представляет собой схематический вид в разрезе герметичной оболочки, используемый в распределительном устройстве в соответствии с предлагаемым изобретением;
фиг. 4 представляет собой схематический вид в разрезе распределительного устройства в соответствии с предлагаемым изобретением, где защита цепи осуществляется при помощи плавких предохранителей.

На фиг. 1 позициями 1, 2 и 3 обозначены три одинаковых оболочки, конструкция которых будет подробно описана со ссылками на фиг. 2 и 3. Подробно будет описана только оболочка, обозначенная позицией 3. В том случае, когда будет описываться трехфазная система электрического питания и когда будет необходимо различать элементы, соответствующие каждой из фаз этой трехфазной системы, эти различия будут обозначаться путем присоединения к соответствующим позициям букв A, B, C.

Оболочка 3 состоит из двух полуоболочек 3' и 3'', изготовленных из термоотверждаемого или термопластического материала. Упомянутая оболочка имеет заземленную электропроводную наружную поверхность, которая играет роль электрического экрана и делает эту оболочку нечувствительной к атмосферным загрязнениям.

Две половинки оболочки или две полуоболочки могут быть соединены друг с другом герметичным образом при помощи фланцев 4' и 4'', прижимаемых один к другому при помощи болтов 5, и размещения между этими полуоболочками уплотнительной прокладки, не показанной на приведенных в приложении фигурах. В собранном таким образом виде оболочка имеет форму цилиндра, содержащего цилиндрическую боковую поверхность, ограниченную двумя параллельными плоскими торцевыми поверхностями.

Упомянутые герметичные оболочки заполнены газом, обладающим хорошими диэлектрическими свойствами, например гексафторидом серы SF₆, под давлением, которое может достигать нескольких бар, но может быть и более низким, если этого требует величина эксплуатационного электрического напряжения.

Полуоболочка 3' содержит трехфазный комплект шин, который состоит из шин 6A, 6B и 6C. Эти шины проходят сквозь стенку упомянутой полуоболочки 3' через отверстие 7 и входят внутрь аналогичных полуоболочек 2' и 1', принадлежащих оболочкам 2 и 1. Для этого центральная полуоболочка 2' содержит соответствующие отверстия на каждой из своих плоских сторон, тогда как крайние полуоболочки 1' и 3' содержат только по одному такому отверстию.

Упомянутые оболочки располагаются рядом друг с другом таким образом, что внутренний объем одной оболочки сообщается с внутренним объемом располагающихся рядом оболочек. Выходные отверстия этих оболочек входят в контакт друг с другом при помощи уплотнительных прокладок 8 для того, чтобы обеспечить герметичность всей системы в целом.

Полуоболочка 3'' содержит трехпозиционный переключатель, содержащий три контактных рычага, имеющих возможность поворачиваться на общей электроизоляционной оси 10. На фиг. 3 показан только рычаг 9A, соответствующий фазе A трехфазной системы электропитания. То же самое можно будет сказать с внесением необходимых изменений и по поводу других контактных рычагов. Упомянутый контактный рычаг приводится в движение при помощи шатунно-кривошипного механизма, содержащего шатун 11A и рычаг 12A. Упомянутый рычаг 12A шарнирно соединен с приводным валом 13, герметичным образом проходящим сквозь полуоболочку 3'' и имеющим, таким образом, возможность приводиться в движение снаружи по отношению к данной полуоболочке 3'' герметичной оболочки 3.

Указанный рычаг 9A соединен со стороны шарнирного соединения 10 с первой электроприводной перемычкой 15A, выходящей герметичным образом за пределы упомянутой полуоболочки 3''. Этот герметичный ввод содержит изолирующую часть, выполненную при формировании данной полуоболочки 3'', и внутренний электрический проводник 16A, предназначенный для соответствующего электрического соединения, как об этом будет сказано более подробно в последующем изложении.

Рычаг 9A взаимодействует прежде всего (первое положение) с контактом 17A, связанным при помощи проводника 18A с шиной 6A. В то же время упомянутый рычаг 9A взаимодействует (второе положение) с контактом 20A, располагающимся на конце второго электрического ввода 21A, содержащего изолирующую часть, отформованную вместе с полуоболочкой 3'', и внутренний электрический проводник 22A. Электрический проводник этого второго герметичного ввода предназначен для соединения с землей. Рычаг 9A может занимать и некоторое третье положение, являющееся промежуточным по отношению к упомянутым первому и второму положениям. В этом третьем промежуточном положении контактный рычаг 9A изолирован и от контакта 17A и от контакта 20A.

Изолирующая стенка 25 разделяет две полуоболочки 3' и 3''. Изолирующий вал 10 в процессе выполнения операций включения и отключения перемещается поблизости от изолирующей стенки 25, обеспечивая перемещение диэлектрического газа и разрыв токовой цепи.

Изолирующая стенка 25 содержит насечки 26, защищающие ее от повреждений электрической дугой.

Как показано на фиг. 1, первые герметические вводы 15A, 15B и 15C герметичной оболочки 1 соединены с подводящими электрическими кабелями при помощи электрических соединителей 31A, 31B и 31C.

Кроме того, первые герметические вводы оболочки 2 соединены с подходящими к ним кабелями при помощи электрических соединителей 32A, 32B и 32C.

Герметичные оболочки 1, 2 и 3 располагаются в некоторой металлической конструкции, в целом обозначенной на фиг. 1 позицией 41. Эта конструкция выполнена из выкроенного, сложенного соответствующим образом металлического листа, скрепленного клепкой, скрепками или фальцеванием. Такой способ изготовления упомянутой конструкции, позволяющий исключить применение сварки, является особенно экономичным и позволяет, кроме того, после окончания срока службы данного оборудования обеспечить достаточно простой его демонтаж и возможность повторного использования применяемых в нем материалов, пригодных для такого использования.

Герметичные оболочки 1, 2 и 3 располагаются между двумя горизонтальными металлическими листами 42 и 43 и закреплены обжатием при монтаже полуоболочек на листовых элементах 44 и 45.

Упомянутая конструкция содержит лист 46, образующий заднюю стенку данного распределительного устройства, переднюю пластину 47, снабженную отверстиями для прохождения первых и вторых герметических вводов оболочек, и листы 48 и 49, образующие боковые стенки данного распределительного устройства.

Герметичная оболочка 3 в описываемом ниже примере реализации распределительного устройства в соответствии с предлагаемым изобретением соединена с некоторым разъединяющим аппаратом.

Данный разъединяющий аппарат представляет собой, например, вакуумный или заполненный гексафторидом серы SF₆ автоматический выключатель. Только один полюс 50A указанного автоматического выключателя виден на фиг. 2. Автоматический выключатель устанавливается внутри кожуха 51, изготовленного из изоляционного термоотверждаемого или термопластичного материала, имеющего электропроводную поверхность и прикрепленную к пластине основания 47.

Этот автоматический выключатель содержит первый комплект разъемных контактов. Один из этих контактов 52A показан на фиг. 2 и можно видеть, что он соединен с герметическим вводом 15A герметичной оболочки 3. Автоматический выключатель содержит и второй комплект контактов, соединенных при помощи электрических проводников с выходными кабелями с использованием электросоединителей. На фиг. 2 можно различить контакт 54A, связанный при помощи электрического проводника 55A с кабелями 56A с использованием электросоединителя 57A. На фиг. 1 можно видеть аналогичные электросоединители других фаз 57B и 57C.

Упомянутый автоматический выключатель связан также с заземляющим разъединителем. На фиг. 2 можно видеть рычаг 61A заземляющего разъединителя и соответствующий соединительный электрический проводник 62A.

Заземляющий разъединитель установлен в отсеке 63, размещенном под полуоболочкой 3''. Основание этого отсека снабжено поворачивающейся заслонкой 64, которая может открыться в случае повреждения внутри отсека 51 и обеспечивает возможность удаления газов в направлении назад от данного распределительного устройства.

Упомянутый выключатель 50 приводится в действие с помощью привода 65, воздействующего на систему тяг 66, 67. Этот привод сам по себе известен и не является частью предлагаемого изобретения, поэтому он представлен просто в виде пунктирного прямоугольника, показанного в верхней части фиг. 2. Привод 65 располагается в отсеке 68 над оболочкой 3.

Отсеки 69 и 70, примыкающие к отсеку 68, могут быть использованы для размещения любой низковольтной аппаратуры, которая существует в каждом распределительном устройстве среднего напряжения для выполнения специальных функций.

Следует отметить, что каждая из оболочек 1, 2 и 3 содержит специальную зону контролируемого разрушения 75, которая разрушается в том случае, когда в результате тех или иных неисправностей давления внутри герметичной оболочки превышает некоторую предварительно заданную величину. Стравливаемый в этом случае газ выходит через отверстия 76, выполненные в пластине 42, и отверстия 77, выполненные в задней пластине 46.

Распределительное устройство дополняется крышками 81, 82 и 83 обеспечивающими защиту кабелей, подходящих к этому распределительному устройству и отходящих от него.

Распределительное устройство в соответствии с предлагаемым изобретением может быть легко адаптировано к возможным изменениям эксплуатации сети. Так, например, можно заменить работу автоматического выключателя, располагающегося в кожухе 51, работой плавких предохранителей, причем кожух 51 становится при этом колодцем для этих плавких предохранителей.

Упомянутое изменение в распределительном устройстве в соответствии с предлагаемым изобретением проиллюстрировано на фиг. 4, где представлен схематический вид в частичном разрезе распределительного устройства, содержащего две отходящих линии в контуре и защиту трансформатора при помощи плавкого предохранителя.

Как уже было сказано выше, распределительное устройство, схематически представленное на фиг. 4, отличается от распределительного устройства, описанного выше со ссылками на фиг. 1, 2 и 3, тем, что упомянутый разъединяющий аппарат 50 заменен плавкими предохранителями. Эти плавкие предохранители размещаются в кожухе 51, закрытом легкосъемной крышкой 51A, позволяющей без затруднений выполнять замену предохранителей.

На фиг. 4 можно видеть плавкий предохранитель 90A, защищающий фазу A и подключенный к выходу 15A и к электросоединителю 57A подводящего кабеля.

Распределительное устройство в соответствии с предлагаемым изобретением, два варианта реализации которого только что были описаны, обладает многочисленными преимуществами:
- это распределительное устройство имеет простую и экономичную конструкцию;
- предлагаемое распределительное устройство позволяет отделить операции по изготовлению аппаратуры и оборудования, которые требуют высокого уровня качества, от монтажных операций, которые могут выполняться на месте использования данного распределительного устройства менее квалифицированной рабочей силой;
- это устройство обеспечивает возможность замены под напряжением некоторых аппаратов и оборудования, что обеспечивает непрерывность эксплуатации;
- конструкция данного распределительного устройства позволяет в большинстве случае исключить всякие манипуляции с газом, что представляет собой несомненное экологическое преимущество;
- предлагаемое распределительное устройство обеспечивает возможность его экономичной утилизации после окончания срока службы;
- распределительное устройство в соответствии с предлагаемым изобретением поддается быстрому изменению конфигурации, что позволяет обеспечить удобную адаптацию к изменениям условий эксплуатации сети электроснабжения.

Разумеется, предлагаемое изобретение не ограничивается описанными здесь примерами его реализации. Напротив предложенная концепция распределительного устройства позволяет реализовать теми же средствами распределительные устройства с воздушной изоляцией и разрывом цепи в атмосфере гексафторида серы или распределительные устройства с полной изоляцией в атмосфере гексафторида серы в любых возможных конфигурациях использования.

Изобретение относится к области электротехники. Распределительное устройство среднего электрического напряжения содержит, по меньшей мере, две оболочки, изготовленные из электроизоляционного материала, причем каждая оболочка снабжена, по меньшей мере, одним отверстием, предназначенным для герметичного ввода трехфазного комплекта шин, и каждая из упомянутых оболочек содержит трехфазный выключатель на три положения, обеспечивающий возможность подключения упомянутых шин к первым электрическим герметическим вводам и подключение упомянутых первых герметических вводов ко вторым герметическим вводам, соединенным с землей, причем каждый из герметических вводов (первых), по меньшей мере, одной оболочки подключен электрически к однофазному электрическому кабелю и первые герметические вводы одной оболочки подключены либо к плавкому предохранителю, либо к полюсу автоматического выключателя, размещенного в электроизолирующем отсеке. Техническим результатом является обеспечение возможности замены под напряжением аппаратов и оборудования, что обеспечивает непрерывность эксплуатации, исключаются всякие манипуляции с газом и удовлетворяют экологическим требованиям. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Распределительное устройство среднего электрического напряжения, содержащее оболочку, заполненную газом, трехфазный выключатель и герметичные вводы, отличающееся тем, что оно содержит, по меньшей мере, две упомянутые оболочки, изготовленные из электроизоляционного материала и заполненные газом, обладающим хорошими диэлектрическими свойствами, причем каждая оболочка снабжена, по меньшей мере, одним отверстием для электрического герметичного ввода трехфазного комплекта шин, упомянутые оболочки располагаются рядом друг с другом своими торцами и предусмотренные в них отверстия находятся во взаимном контакте с возможностью формирования единого герметичного внутреннего объема, каждая из оболочек содержит трехфазный выключатель на три положения, причем в первом положении каждый трехфазный выключатель соединяет каждую шину с первыми герметичными вводами, выходящими за пределы данной оболочки, во втором положении каждый трехфазный выключатель обеспечивает соединение упомянутых первых герметичных вводов со вторыми герметичными вводами, выходящими наружу из данной оболочки и заземленными, и в третьем положении каждый трехфазный выключатель обеспечивает отключение каждого из первых герметичных вводов от соответствующей шины, при этом каждый из первых герметичных вводов, по меньшей мере, одной оболочки электрически подключен к однофазному электрическому кабелю и первые герметичные вводы одной оболочки подключены электрически либо к плавкому предохранителю, либо к соответствующему полюсу автоматического выключателя, причем упомянутые плавкие предохранители и/или полюс автоматического выключателя размещены в отсеке, изготовленном из электроизоляционного материала. 2. Распределительное устройство по п.1, отличающееся тем, что каждая оболочка (1, 2, 3) состоит из двух полуоболочек (1^, - 1'', 2^, - 2'', 3^, - 3''), соединенных друг с другом путем навинчивания. 3. Распределительное устройство по п.2, отличающееся тем, что оболочки расположены в конструкции, изготовленной из гнутых металлических листов, соединенных между собой с помощью клепки, фальцевания или скрепками. 4. Распределительное устройство по п.3, отличающееся тем, что упомянутые оболочки (1, 2 и 3) закрепляют на упомянутой конструкции (41) путем заклинивания двух полуоболочек (1^, - 1'', 2^, - 2'', 3^, - 3'') между одним или несколькими (44, 45) листовыми элементами этой конструкции. 5. Распределительное устройство по одному из пп.1-4, отличающееся тем, что упомянутые оболочки содержат заземленную электропроводную наружную поверхность. 6. Распределительное устройство по одному из пп.1-5, отличающееся тем, что упомянутый автоматический выключатель (50А) или плавкие предохранители (90А) соединены с заземляющим разъединителем (61А), располагающимся в отсеке (63) конструкции (41), установленном под оболочкой (3), соединенной с указанным автоматическим выключателем или с плавкими предохранителями. 7. Распределительное устройство по п.6, отличающееся тем, что упомянутый отсек (63) заземляющего разъединителя (61А) снабжен поворотной заслонкой (64), предназначенной для удаления газов в случае дефекта в отсеке (51) автоматического выключателя или плавких предохранителей. 8. Распределительное устройство по одному из пп.1-7, отличающееся тем, что оболочки содержат зону разрушения, предназначенную для удаления газов в случае внутреннего дефекта. 9. Распределительное устройство по одному из пп.3-8, отличающееся тем, что упомянутые оболочки (1, 2, 3) располагают в отсеке упомянутой конструкции, содержащем два горизонтальных листа (42, 43), два боковых листа (48, 49), лист передней стенки (46) и лист задней стенки (47). 10. Распределительное устройство по п.9, отличающееся тем, что часть листов, образующих отсек размещения оболочек, снабжена отверстиями, предназначенными для удаления газов в случае разрушения, по меньшей мере, одной из упомянутых зон разрушения.