КОМПЛЕКТНОЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2003 года по МПК H02B11/02 

Изобретение относится к области высоковольтного аппаратостроения, в том числе к конструкции шкафов комплектных распределительных устройств (далее по тексту - КРУ) внутренней установки в металлической оболочке [1].

Известные КРУ, серийно выпускаемые, унифицированы выкатными элементами с вакуумными, маломасляными и элегазовыми выключателями и предназначены для принятия и распределения электроэнергии трехфазного переменного тока с частотой 50 и 60 Гц, напряжением 6-10 кВ [2].

К общеизвестным КРУ, серийно выпускаемым в Украине и за рубежом, следует отнести те, что имеют аналогичные с предложенным изобретением массо-габаритные и технико-экономические показатели и параметры, а также имеют возможность комплектоваться выкатными элементами с вакуумными выключателями нового поколения (например, VD4, VM1S, BBKE-10, BB/TEL).

К таким КРУ следует отнести зарубежные аналоги: ZS8 фирмы CALOR-EMAG (Германия), К-104М МЭЩ (Россия), К-ИН96 НВФ "Иносат" (Белоруссия) и КУ-10 производства СП РЗВА (Украина).

Для получения ожидаемого результата и по наибольшему количеству подобных существенных признаков предложенного изобретения за прототип принято КРУ КУ-10 производства СП РЗВА (Украина) [3].

Предлагаемое изобретение, как и прототип, состоит из следующих составных частей: каркаса, отсека трансформаторов тока, отсека сборных шин, релейного отсека, отсека выкатного элемента, заземлителя, а также неподвижных контактов для верхних и нижних токопроводящих штепсельных разъемов выключателя.

К существенным недостаткам прототипа следует отнести то, что выкатной элемент с выключателем после перемещения его из рабочего положения в контрольное выходит за габариты шкафа КРУ. При этом размыкание главных токопроводящих контактов, находящихся под номинальным напряжением, является опасным для эксплуатационного персонала подстанции, потому что степень защиты у прототипа во время данного перемещения составляет IP00 (для контрольного положения выкатного элемента) [4]. Вышеупомянутый недостаток значительно сужает сферу применения такого КРУ, а особенно в условиях эксплуатации при наличии токопроводящих оксидных солей (например, на калийных рудниках, в соляных шахтах и на других неблагоприятных объектах такого характера).

У прототипа функцию дверей выполняет фасадный лист выкатного элемента, что менее надежно чем двери, плотно закрывающие площадь фасада отсека выкатного элемента, что для режима локализации является достаточно существенным.

К недостаткам прототипа следует также отнести и то, что выкатной элемент, находясь в контрольном положении, значительно сужает коридор обслуживания. В предлагаемом изобретении выкатной элемент с выключателем находится в контрольном положении в пределах шкафа КРУ.

К существенным недостаткам следует также отнести и то, что изоляционные проходные втулки и текстолитовые пластины выполнены из органического материала, со временем утрачивающего электрическую прочность, при котором снижается электрическая прочность изоляции КРУ в целом, что в свое время, может стать причиной аварийных ситуаций при эксплуатации.

Предлагаемое КРУ было разработано с применением новых конструкторских решений, полностью устранивших вышеупомянутые недостатки прототипа, при этом сохранены не только технико-экономические параметры, но были сохранены габаритные размеры и была достигнута высшая степень защиты КРУ при контрольном положении выкатного элемента. Возможность применения выкатного элемента с механизмом перемещения из рабочего в контрольное положение и наоборот, ряд конструктивных нововведений, как результат достижения поставленной цели, является по мнению авторов преимуществом над аналогичными типами КРУ и прототипом и использованы в предложенном изобретении комплектного распределительного устройства.

В основу изобретения поставлена задача создания нового типа шкафа КРУ с повышенной безопасностью обслуживания. В предложенном комплектном распределительном устройстве поставленная цель достигается в применении специального выкатного элемента с выключателем с возможностью перемещения его из рабочего положения в контрольное и наоборот, фиксации его в этих положениях при сохранении систем блокировки, управления и сигнализации, воздушной изоляции между нижними токопроводящими неподвижными контактами отсека трансформаторов тока, и фасадных дверей, плотно прилегающих по периметру проема отсека выкатного элемента.

Упомянутый выкатной элемент представляет собой сборно-разборную металлическую конструкцию, состоящую из нижнего условно неподвижного по отношению к шкафу КРУ основания рамы и верхнего подвижного основания с выключателем, находящегося только в одном фиксированном положении. Фиксация основания осуществляется штоком, который входит в паз фиксатора на дне шкафа и стопорит самопроизвольное перемещение основания. Перемещение подвижной части выкатного элемента относительно неподвижной (из рабочего положения в контрольное и наоборот) осуществляется механизмом перемещения, образующим винтовую пару: гайки на подвижном основании и винта, установленного на условно неподвижном основании рамы. При вращении винта подвижная часть перемещается по направляющих пазах основания на роликах, установленных на кронштейнах.

На фиг.1 изображено КРУ серии КУ-10Ц с выкатным элементом с выключателем в рабочем положении; на фиг.2 - элемент (выноска А) с размещением неподвижных верхних и нижних токопроводящих контактов КРУ и подвижных верхних и нижних токопроводящих штепсельных разъемов выключателя; на фиг.3 - фасадные двери отсека выкатного элемента из середины КРУ (вид Б); на фиг.4 - вид В и на фиг.5 - вид Г - подъемно-вращательное запирающее устройство.

КРУ серии КУ-10Ц (фиг.1) состоит из следующих основных частей: каркаса 1, отсека трансформаторов тока 2, отсека сборных шин 3, релейного отсека 4, отсека выкатного элемента 5, трансформаторов тока 6, заземлителя 7.

Верхний неподвижный токопроводящий контакт 8 (фиг.2) закрепляется креплением 9 к внутренней части проходного изолятора 10, неподвижно установленного на металлической пластине 11, вместо проходной изоляционной втулки с древесно-слоистого волокна (ДСВ) на текстолитовой пластине как у прототипа. Верхний подвижный штепсельный токопроводящий контакт выключателя выкатного элемента 12 через штепсельную розетку надежно соединяется с неподвижным токопроводящим контактом 8 в середине проходного изолятора.

Применение изоляционных перегородок 13, образующих воздушный проем (см. фиг. 2), обеспечило воздушную изоляцию для нижних неподвижных токопроводящих штепсельных разъемов выключателя и токопроводящих контактов 14, надежно закрепленных на трансформаторах тока болтами 15. Это дало возможность отказаться от проходных изоляторов из древесно-волокнистого пластика (ДВП) на текстолитовой пластине, так как упомянутые изоляционные перегородки 13 (фиг.2) полностью обеспечивают секционирование отсека трансформаторов тока и отсека выкатного элемента предложенного КРУ [5].

Шторочный механизм шкафа автоматически при перемещении выкатного элемента в ремонтное положение перекрывает доступ к токопроводящим частям верхних и нижних контактов шкафа КУ-10Ц.

Применение вышеупомянутых новых конструкторских решений в сочетании с новым типом выкатного элемента позволило ввести в конструкцию шкафа КУ-10Ц двери 16 (фиг.3). Двери с подъемно-вращательным запирающим устройством (фиг. 4; фиг. 5) плотно закрывают фасадную прорезь отсека выкатного элемента по всему периметру, повышают локализационную стойкость отсека выкатного элемента, чем обеспечивается надежная защита обслуживающего персонала. Окно 17 из прозрачного материала позволяет следить за положением механических указателей выключателя и выкатного элемента. Пластины 18 закрывают отверстия для рычагов оперативного манипулирования выключателем и выкатным элементом при закрытых дверях. Дверное подъемно-вращательное запирающее устройство состоит из рычага 19 (фиг.4, вид В), тяги 20, кронштейна 21, соединенного с вышеуказанным рычагом и тягой двумя штоками 22 (фиг.5, вид Г).

Ось 23 (фиг. 3) соединяет систему рычагов с поворотной осью 24 ручки открывания дверей, а последняя контргайкой 25 соединяет данную ось со втулкой 26 подъемно-вращательного запирающего устройства дверей.

Общий принцип функционирования КРУ базируется на распределении электроэнергии потребителю от общего источника питания. В шкафу КРУ серии КУ-10Ц ток питания со сборных шин поступает на верхние неподвижные токопроводящие контакты, далее проходит через включенный выключатель, установленный на выкатном элементе, находящемся в рабочем положении в шкафу, через нижние неподвижные токопрозодящие контакты и трансформатор тока, а силовым кабелем поступает потребителю.

Предлагаемые технические решения дают возможность улучшить технико-экономические и массогабаритные показатели, позволяют расширить диапазон применения предлагаемого КРУ серии КУ-10Ц и отнести его к классу КРУ с повышенной безопасностью обслуживания.

Изготовленный на Ровенском заводе высоковольтной аппаратуры опытный образец КРУ серии КУ-10Ц полностью подтвердил его соответствие стандартам на КРУ, что показали испытания на коммутацию, локализацию, термическую и динамическую стойкость, проведенные в НИЦ ВВА г. Москва (Россия), и готовность к эксплуатации в народном хозяйстве.

Источники информации
1. ГОСТ 14693-90 "Устройства комплектные распределительные негерметизированные в металлической оболочке на напряжение до 10 кВ". Издательство стандартов, 1990 г.

2. Комплектное распределительное устройство КУ-10. Проспект. , АО "Рiвненська друкарня", 1995 г., 31 с.

3. Дорошев К. И. Эксплуатация комплектных распределительных устройств 6-220 кВ. М.: Энергоатомиздат, 1997 г, 835 с.

4. ГОСТ14252-80 "Изделия электротехнические. Оболочки. Степени защиты". Издательство стандартов, 1980 г.

5. МЭК 298." Комплектные распределительные устройства переменного тока в металлической оболочке на напряжение от 1 до 72,5 кВ". М., 1981 г.

Использование: для принятия и распределения электрической энергии трехфазного переменного тока с частотой 50 и 60 Гц напряжением 6-10 кВ. Технический результат заключается в повышении безопасности обслуживания. Комплектное распределительное устройство содержит выкатной элемент с механизмом перемещения из рабочего в контрольное положение и наоборот при закрытых дверях. В перегородке между отсеком сборных шин и отсеком выкатного элемента установлен проходной изолятор на металлической пластине. Нижний токопроводящий контакт закреплен неподвижно к трансформатору тока. перегородка из изоляционного материала между отсеком трансформаторов тока и отсеком выкатного элемента имеет воздушный проем, обеспечивающий воздушную изоляцию нижнего неподвижного токопроводящего контакта шкафа и подвижного контакта выкатного элемента. Двери с подъемно-вращательным запирающим устройством плотно прилегают по периметру проема отсека выкатного элемента. 5 ил.

Комплектное распределительное устройство, содержащее каркас, отсек трансформаторов тока, отсек сборных шин, релейный отсек, отсек выкатного элемента с подвижными контактами, заземлитель, неподвижные верхние и нижние токопроводящие контакты, отличающееся тем, что выкатной элемент имеет механизм перемещения из рабочего в контрольное положение и наоборот при закрытых дверях, а в перегородке между отсеком сборных шин и отсеком выкатного элемента установлен проходной изолятор на металлической пластине, к внутренней части которого закреплен верхний неподвижный токопроводящий контакт, который в середине проходного изолятора через штепсельную розетку соединяется с верхним подвижным штепсельным токопроводящим контактом выкатного элемента в рабочем положении, нижний токопроводящий контакт закреплен неподвижно к трансформаторам тока, обеспечивая прохождение тока через них и трансформатор тока в рабочем положении выкатного элемента, при этом перегородка из изоляционного материала между отсеком трансформаторов тока и отсеком выкатного элемента имеет отверстие, а двери с подъемно-вращательным запирающим устройством плотно прилегают по периметру прорези отсека выкатного элемента.