КОМПЛЕКТНАЯ ТРАНСФОРМАТОРНАЯ ПОДСТАНЦИЯ Российский патент 2002 года по МПК H02B7/06 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в конструкциях трансформаторных подстанций, применяемых для электроснабжения ответственных потребителей.

Известна комплектно-блочная трансформаторная подстанция (см., например, патент РФ 2111595, М.кл. Н 02 В 5/00, 7/06, опубл. 20.05.98, БИ 14), состоящая из отдельных функциональных, защищенных от атмосферных воздействий транспортабельных модулей полной заводской готовности, электротехническое и вспомогательное оборудование, внутри которого полностью смонтировано, отрегулировано и испытано на предприятии-изготовителе в заводских условиях, причем модули снабжены унифицированными соединительными узлами, смонтированными на предприятии-изготовителе, и оснащены опорно-регулировочными устройствами, позволяющими выполнять их выгрузку, перемещение по рельсовому, швеллерному или двутавровому основанию и стыковку, при этом один из средних модулей закреплен на основании неподвижно, а у крайних модулей установлены ограничители предельных перемещений в положение, при котором предотвращается опрокидывание модулей.

Недостатком известной комплектно-блочной трансформаторной подстанции являются низкие функциональные возможности и надежность.

Одна из причин указанных недостатков обусловлена конструктивными особенностями устройства.

Известна также принятая за прототип трансформаторная подстанция открытого типа (см. , например, патент РФ 2074470, М.кл. Н 02 В 5/00, опубл. 27.02.97, БИ 6), содержащая жесткую пространственную конструкцию с установленным на ней электрооборудованием, например силовым трансформатором, предохранителями, изоляторами, шкафом низковольтной аппаратуры, при этом боковые рамы указанной жесткой конструкции установлены с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси по крайней мере на 180^o по отношению к вертикали.

Недостатком известной комплектно-блочной трансформаторной подстанции являются низкие функциональные возможности, техника безопасности и надежность, обусловленные ее конструктивными.

Техническим результатом, обеспечиваемым настоящим изобретением, является увеличение функциональных возможностей, повышение надежности и техники безопасности.

Поставленный технический результат достигается тем, что в известной комплектной трансформаторной подстанции, содержащей жесткую пространственную конструкцию в виде блока-бокса, установленного на фундаменте, оснащенного дверью с механической блокировкой, и состоящего из блока низковольтной и блока высоковольтной аппаратуры, согласно изобретению блок высоковольтной аппаратуры содержит распределитель от линии электропередач, выполненный в виде разъединителя внутренней установки с заземляющими ножами и блокировкой между ним и входной дверью блока высоковольтной аппаратуры, ограничитель перенапряжения и сухой силовой трансформатор, блок низковольтной аппаратуры содержит низковольтные коммутационные автоматы, вводные автоматы и автоматы отходящих фидеров с системой управления, независимыми расцепителями, распределительный щит с системой управления коммутационными автоматами, снабженной системой телемеханики, содержащей блоки телеуправления, телесигнализации, телеизмерения, которые с помощью линии связи или модема выходят на систему телемеханики диспетчера, система управления коммутационными автоматами обеспечивает дистанционное управление включением, отключением и сигнализацию положения коммутационных автоматов и содержит устройство защитного отключения с блоком контроля тока утечки от токоведущих частей, устройство защитного отключения, срабатывающее от микропроцессорного реле защиты, обеспечивающего возможность изменения вида релейной защиты и уставок в зависимости от источника питания, к которому подключено комплектное распределительное устройство, либо управляемым магнитоэлектрическим контактом, установленным в непосредственной близости от токоведущих частей, либо по системе телемеханики диспетчером, а также от несанкционированного открывания дверей блоков низковольтной и высоковольтной аппаратуры, система управления коммутационными автоматами снабжена микропроцессорными программаторами нагрузок, обеспечивающим в зависимости от заданной программы, обусловленной технологическим процессом, или действий диспетчера отключений и включений фидеров нагрузки, кроме того, она содержит ограничители перенапряжений блока высоковольтной аппаратуры, установленные на сборных шинах и снабженные регистратором их срабатывания, выполненным с выходом в систему телемеханики для извещения о перенапряжении, ограничители перенапряжений блока низковольтной аппаратуры, установленные на вводной линии и снабженные регистратором их срабатывания, выполненным с выходом в систему телемеханики для извещения о перенапряжении, радиоантенну с радиоприемником, токоведущие части сборных шин и кабелей снабжены термоиндикторами, выполнены в виде цветной термопленки, фундамент выполнен с поддоном, а блоки низковольтной и высоковольтной аппаратуры снабжены расположенными в них автоматическими клапанами сброса давления, световой аппаратурой на крышке блока-бокса, выполненной в виде мигающей лампы аварийного выключения оранжевого цвета и лампы включенного положения зеленого цвета, блок низковольтной аппаратуры снабжен также источником гарантированного питания с необслуживаемой аккумуляторной батареей и автоматическим подзарядом.

Между отличительными признаками и достигнутым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.

В предлагаемом изобретении возможность установки разъединителя от ЛЭП внутри блока-бокса в заводских условиях исключает попадание в него атмосферных осадков и исключает появление льда между заземляющими ножами и губками разъединителя. исключая повреждение последнего, обеспечивая тем самым повышение надежности. Снабжение токоведущих частей сборных шин термоиндикаторами в виде цветной термопленки в целом повышает надежность и технику безопасности, поскольку по интенсивности окрашивания судят о степени перегрева токоведущих частей. Оснащение комплектной трансформаторной подстанции системой телемеханики, включающей блоки телеуправления, телесигнализации, телеизмерения, которые выходят посредством модема и линии связи в систему телемеханики диспетчера, дает возможность преобразовывать измеряемые величины к виду и величинам, удобным для передачи по линии связи, тем самым увеличиваются функциональные возможности заявляемого изобретения, повышаются его эксплуатационные качества. Введение устройства защитного отключения с микропроцессорными блоками защиты и автоматики, контролирует токи утечки, например, вследствие ухудшения изоляции, что в свою очередь защищает обслуживающий персонал комплектной трансформаторной подстанции от поражения током утечки от токоведущих частей и предотвращает пожары в сети, вследствие ухудшения изоляции и усиления утечки токов, повышая тем самым надежность устройства и технику безопасности обслуживания.

Микропроцессорный программатор нагрузок, в зависимости от заданной программы или действий диспетчера, по каналам телемеханики отключает или включает фидера нагрузки или, если это необходимо для технологического процесса предприятия, включает или отключает нагрузку коммутационных автоматов. Изменение и регулирование уставок производится диспетчером по системе телемеханики. Это увеличивает эксплуатационные возможности заявляемого изобретения.

Установка в предлагаемой комплектной трансформаторной подстанции в непосредственной близости от токоведущих частей (шин или кабелей) управляемого магнитоэлектрического контакта, срабатывание которого зависит от величины протекающего тока, регулирует уставки срабатывания приближением корпуса контакта к шине или изменением угла оси контактного устройства к шине, т.е. без измерительных трансформаторов тока или других приборов, врезаемых в электрическую цепь. Сигнал о протекании аварийного тока в токоведущих частях передается в систему телемеханики. Таким образом, повышается надежность и эксплуатационные качества. Установка в блоке высоковольтной аппаратуры сухого силового трансформатора позволит исключить периодические осмотры последнего с целью доливки масла и одновременно увеличить срок службы подстанции. Установка подстанции на возвышенном фундаменте с поддоном обеспечивает соответственно надежную работу во время паводковых вод и одновременно исключает попадание горящих остатков при коротком замыкании в блоках блока-бокса на травяной покров, тем самым увеличивается техника безопасности, исключаются экологические бедствия от пожаров.

По имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков заявляемого изобретения "Комплектная трансформаторная подстанция" неизвестна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

По мнению заявителя, сущность заявляемого изобретения "Комплектная трансформаторная подстанция" не следует главным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на достигаемый технический результат - новое свойство объекта - совокупности признаков, которые отличают от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, может быть многократно использована в производстве комплектных трансформаторных подстанций с получением технического результата, заключающегося в полном улучшении эксплуатационных качеств и повышении надежности.

Сущность заявляемого изобретения поясняется примером конкретного выполнения, где:
на фиг. 1 - схематически изображена схема комплектной трансформаторной подстанции;
на фиг. 2 - комплектная трансформаторная подстанция (вид сбоку на блок высоковольтной аппаратуры и блок низковольтной аппаратуры);
Комплектная трансформаторная подстанция содержит жесткую пространственную конструкцию, выполненную закрытой, в виде установленного на возвышенном, до уровня снежного заноса, фундаменте 1 блока-бокса 2, в котором установлено электрооборудование, оснащенного дверью 3 с механической блокировкой 4. Комплектная трансформаторная подстанция в виде блока-бокса 2 состоит из блока низковольтной 5 и блока высоковольтной 6 аппаратуры. Блок высоковольтной аппаратуры 6 оснащен разъединителем от ЛЭП 7, выполненным в виде разъединителя внутренней установки, снабженного заземляющими ножами 8 и механической блокировкой 4 между ним и входной дверью 3 блока высоковольтной аппаратуры 6, ограничителем перенапряжений 9, сухим силовым трансформатором с обмотками литого исполнения 10.

Блок низковольтной аппаратуры 5 оснащен низковольтными коммутационными автоматами 11, источником гарантированного питания 12 с аккумуляторной батареей 13 и автоматом подзарядки 14. Выполненный в виде цветной термопленки термоиндикатор 16 шин 17 и кабелей, шинок (не показаны) защищает их от действия токов короткого замыкания и токов нагрузки. Распределительный щит с комплектом средств телемеханики 15 и ограничителем перенапряжения 9, снабжен независимыми расцепителями 18.

Комплектная трансформаторная подстанция содержит вводные автоматы 19 и автоматы 20 отходящих фидеров 21, на которых установлены устройства телеуправления 22, телесигнализации 23 и телеизмерения 24. В блоке низковольтной аппаратуры 5 установлено также устройство защитного отключения 25 с дифференциальным выключателем 26, микропроцессорные блоки защиты и автоматики 27, установленные с возможностью изменения уставок защит по каналам телемеханики, магнитоэлектрический контакт типа геркон 28, установленный с возможностью автоматического отключения при достижении критического уровня тока. На отходящих фидерах 21, имеющих моторную нагрузку, установлены устройства защиты электродвигателей 29 от специфических повреждений, распознающие отключения и селективно отключающие электродвигатели. На автоматах 20 отходящих фидеров 21 устанавливается микропроцессорный программатор нагрузок 30, который, в зависимости от заданной программы, по каналам телемеханики отключает или включает фидера нагрузки или нагрузку коммутационных автоматов.

В комплекс средств телемеханики комплектной трансформаторной подстанции входят также системы защиты от перенапряжения, срабатывания автоматического клапана 31, сбрасывающего давление воздуха при коротком замыкании, телеуправления 22, телесигнализации 23, телеизмерения 24, которые выходят на систему телемеханики потребителя посредством блока телемеханики и каналов связи (на чертеже не показаны), система 32 несанкционированного открывания дверей 3 блока высоковольтной аппаратуры 6 и система 33 несанкционированного открывания дверей 34 блока низковольтной аппаратуры 5.

Блок телеизмерения оснащен специальными магнитоэлектрическими преобразователями 35. Ограничители перенапряжений 9 блока низковольтной аппаратуры установлены на сборных шинах 17 и снабжены регистратором срабатывания 36, а ограничители перенапряжений 19 блока высоковольтной аппаратуры установлены на вводной линии 37 и также снабжены регистратором срабатывания 36. Система телемеханики 15 передает сигналы диспетчеру посредством модема и линии связи (не показаны).

В комплектной трансформаторной подстанции блок низковольтной аппаратуры 5 и блок высоковольтной аппаратуры 6 снабжены автоматическими клапанами для сброса давления 31 и сигнальной световой аппаратурой 38, причем клапаны для сброса давления 31 расположены непосредственно в обоих блоках 5, 6, а световая аппаратура 38 на крыше 39 блока-бокса 2. Сигнальная световая аппаратура выполнена в виде лампы аварийного отключения оранжевого мигающего света 40 и лампы включенного положения подстанции зеленого цвета 41. Блок-бокс 2 выполнен с поддоном 42.

Комплектная трансформаторная подстанция оснащена изоляторами 43, а также снабжена радиоантенной 44 с радиоприемопередатчиком 45. Комплектная трансформаторная подстанция содержит устройство защитного отключения с дифференциальным блоком, связанным с коммутационным автоматом. Комплектная трансформаторная подстанция содержит микропроцессорные реле защиты и микропроцессорный программатор нагрузок. Установленные на сборных шинах комплектной трансформаторной подстанции ограничители перенапряжений, снабженные регистраторами срабатывания, имеют выход в систему телемеханики для извещения о прошедшем перенапряжении комплектной трансформаторной подстанции.

Работа осуществляется следующим образом.

Система телемеханики 15 комплектной трансформаторной подстанции включает блоки телеуправления 22, телесигнализации 23, телеизмерения 24, которые выходят посредством каналов связи в систему телемеханики диспетчера. Изменение и регулирование уставок производится диспетчером по системе телемеханики, Устройство защитного отключения с дифференциальным блоком, контролирующих токи утечки срабатывает при увеличении токов утечки, отключая коммутационный автомат. Микропроцессорный программатор нагрузок ставится в зависимости от заданной программы или действий диспетчера, он отключает или включает отходящие фидера 21. Программа включения или отключения автоматов 20 отходящих фидеров разрабатывается в зависимости от нужд технологического процесса ответственного потребителя.

Предложенная комплектная трансформаторная подстанция обладает высокими функциональными возможностями, эксплуатационными качествами, надежностью, позволяет достичь универсальности при защите объектов, повышает технику безопасности.

Использование: для электроснабжения ответственных потребителей. Технический результат - расширение функциональных возможностей, повышение надежности и техники безопасности. Блок высоковольтной аппаратуры комплектной трансформаторной подстанции оснащен разъединителем внутренней установки, заземляющими ножами и механической блокировкой между разъединителем и входной дверью, ограничителем перенапряжений, сухим силовым трансформатором. Блок низковольтной аппаратуры содержит вводные автоматы и автоматы отходящих фидеров, на которых установлены устройства телеуправления, телесигнализации и телеизмерения. В нем установлены также устройство защитного отключения с дифференциальным выключателем, микропроцессорные блоки защиты и автоматики, установленные с возможностью изменения установок защит по каналам телемеханики, магнитоэлектрический контакт типа геркон, установленный с возможностью автоматического отключения при достижении критического уровня тока. На автоматах отходящих фидеров установлен микропроцессорный программатор нагрузок. В комплекс средств телемеханики входят системы защиты от перенапряжения, срабатывания автоматического клапана, сбрасывающего давление воздуха при коротком замыкании, телеуправления, телесигнализации, телеизмерения, которые выходят на систему телемеханики потребителя посредством блока телемеханики и каналов связи. Система телемеханики передает сигналы диспетчеру посредством модема и линии связи. 9 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Комплектная трансформаторная подстанция, содержащая жесткую пространственную конструкцию в виде блок-бокса, установленного на фундаменте, оснащенного дверью с механической блокировкой и состоящего из блока низковольтной и блока высоковольтной аппаратуры, отличающаяся тем, что блок высоковольтной аппаратуры содержит распределитель от линии электропередач, выполненный в виде разъединителя внутренней установки с заземляющими ножами и блокировкой между ним и входной дверью блока высоковольтной аппаратуры, ограничитель перенапряжения и сухой силовой трансформатор, блок низковольтной аппаратуры содержит низковольтные коммутационные автоматы, вводные автоматы и автоматы отходящих фидеров с системой управления, независимыми расцепителями, распределительный щит с системой управления коммутационными автоматами, снабженной системой телемеханики, содержащей блоки телеуправления, телесигнализации, телеизмерения, которые с помощью линии связи или модема выходят на систему телемеханики диспетчера, система управления коммутационными аппаратами обеспечивает дистанционное управление включением, отключением и сигнализацию положения коммутационных автоматов и содержит устройство защитного отключения с блоком контроля тока утечки от токоведущих частей, устройство защитного отключения, срабатывающее от микропроцессорного реле защиты, обеспечивающего возможность изменения вида релейной защиты и уставок в зависимости от источника питания, к которому подключено комплектное распределительное устройство, либо управляемым магнитоэлектрическим контактом, установленным в непосредственной близости от токоведущих частей, либо по системе телемеханики диспетчером, а также от несанкционированного открывания дверей блоков низковольтной и высоковольтной аппаратуры, система управления коммутационными автоматами снабжена микропроцессорными программаторами нагрузок, обеспечивающими в зависимости от заданной программы, обусловленной технологическим процессом, или действий диспетчера отключение/включение фидеров нагрузки. 2. Комплектная трансформаторная подстанция по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит ограничители перенапряжений блока высоковольтной аппаратуры, установленные на сборных шинах и снабженные регистратором их срабатывания, выполненным с выходом в систему телемеханики для извещения о перенапряжении. 3. Комплектная трансформаторная подстанция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит ограничители перенапряжений блока низковольтной аппаратуры, установленные на вводной линии и снабженные регистратором их срабатывания, выполненным с выходом в систему телемеханики для извещения о перенапряжении. 4. Комплектная трансформаторная подстанция по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что токоведущие части сборных шин и кабелей снабжены термоиндикторами. 5. Комплектная трансформаторная подстанция по п. 4, отличающаяся тем, что термоиндикаторы выполнены в виде цветной термопленки. 6. Комплектная трансформаторная подстанция по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что фундамент выполнен с поддоном. 7. Комплектная трансформаторная подстанция по любому из пп. 1-6, отличающаяся тем, что блоки низковольтной и высоковольтной аппаратуры снабжены расположенными в них автоматическими клапанами сброса давления. 8. Комплектная трансформаторная подстанция по любому из пп. 1-7, отличающаяся тем, что блоки низковольтной и высоковольтной аппаратуры снабжены световой аппаратурой на крышке блок-бокса, выполненной в виде мигающей лампы аварийного выключения оранжевого цвета и лампы включенного положения зеленого цвета. 9. Комплектная трансформаторная подстанция по любому из пп. 1-8, отличающаяся тем, что блок низковольтной аппаратуры снабжен источником гарантированного питания с необслуживаемой аккумуляторной батареей и автоматическим подзарядом. 10. Комплектная трансформаторная подстанция по любому из пп. 1-9, отличающаяся тем, что она снабжена радиоантенной с радиоприемопередатчиком.