МАЛОМОЩНАЯ СТОЛБОВАЯ ПОДЪЕМНО-ОПУСКНАЯ КОМПЛЕКТНАЯ ТРАСФОРМАТОРНАЯ ПОДСТАНЦИЯ Российский патент 2006 года по МПК H02B5/02 

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для электроснабжения маломощных рассредоточенных и удаленных потребителей жилых зон и мелких производств в городах и сельской местности, для сезонной установки в сельскохозяйственном производстве, для фермерских хозяйств, индивидуального электроснабжения коттеджей элитной застройки, для установки в местах и районах с глубоким снежным покровом (настом), в стесненных и труднодоступных местах.

Существующие столбовые трансформаторные подстанции за рубежом и в России представляют собой маломощный трансформатор, подвешенный на безопасной высоте на опоре (столбе) высоковольтной линии с совмещенной подвеской низковольтной линии и присоединенной к высоковольтной линии напрямую, или через коммутационную аппаратуру. Низковольтный ввод трансформатора присоединен напрямую к низковольтной питающей линии (см. например, п. Франции 2353975 по МКИ 2 Н 02 В 5/02 от 03.06.1976 г.) или к распределительному устройству, установленному на опоре, на высоте для удобного оперативного и эксплуатационного обслуживания с земли. Такая подстанция является безопасной в части поражения током высокого напряжения без всяких дополнительных мероприятий и ограждений, но трудно обслуживается в связи с необходимостью подниматься на опору при помощи индивидуальных средств ("лазы", когти), что представляет определенную опасность, или с применением автовышки, что бывает не всегда возможным в связи с бездорожьем, распутицей, глубоким снежным покровом.

Применение боковых скоб на опоре (см. п. ФРГ 2528587 по МКИ Н 02 В 5/02 от 29.01.1976 г.) складных запираемых на замок лестниц, являющихся приводом высоковольтного коммутационного устройства (см. п. ФРГ 2161508 по МКИ 2 Н 02 В 5/02) не повышает удобство, безопасность при обслуживании и текущем ремонте, также сохраняется повышенный риск в связи с проведением работ на высоте и возможность поднятия к трансформатору посторонних лиц. Работы на вышеприведенных подстанциях, монтаж, ремонт, обслуживание, демонтаж связаны с отключением высоковольтной линии, а это снижает надежность электроснабжения потребителей на этой линии.

Ближайший аналог-прототип - подстанция подъемно-опускного типа известна по заявке на изобретение №2001110461/09 (010855), по которой решение о выдаче патента состоялось 26.02.2004 г., содержащая подъемную раму с установленным на ней трансформатором, высоковольтным разъединителем с подвижными контактами, низковольтным разъединителем с подвижными контактами, при подъеме которой по стреле, припасованной к опоре линии электропередачи, в крайнее верхнее положение до ограничительного упора, подвижные контакты высоковольтного разъединителя замыкаются с его неподвижными контактами, установленными в верхнем конце стрелы и подключенными к питающей линии, подвижные контакты низковольтного разъединителя замыкаются с его неподвижными контактами, установленными на стреле и подключенными к вводу низковольтного распределительного щита с низковольтной аппаратурой оперативного обслуживания и защиты, смонтированного стационарно на опоре.

Подстанция-прототип исключает выше перечисленные недостатки и имеет свои, а именно стрела, повышающая несущую способность опоры, взяв на себя основную нагрузку от трансформатора весом до 600 кг, что не требуется для заявляемой трансформаторной подстанции с весом менее 150 кг, и рама, составляют основную металлоемкость и трудоемкость в изготовлении, кроме того стрела, с установленными на ней неподвижными контактами высоковольтного и низковольтного разъединителей, стопорным устройством, однозначно фиксирует безопасные габариты до земли элементов, находящихся под высоковольтным и низковольтным напряжением, что снижает безопасность, затрудняет эксплуатацию подстанции в районах и местах с глубоким снежным покровом до 4 метров, не имея возможности корректировать эти габариты к местным условиям.

Предлагаемое изобретение решает задачу создания столбовой подстанции, монтаж которой производился бы без применения подъемных механизмов и автовышке при ее ремонте и обслуживании, без подъема на опору и без отключения линий высокого напряжения, т.е. общая безопасность для людей и животных вблизи подстанции сочеталось бы с безопасностью при техническом обслуживании, ремонте и максимальными удобствами ведения работ, возможность увеличения габаритов до земли от оборудования под напряжением в зависимости от глубины снежного покрова, снижение металлоемкости и трудоемкости при изготовлении, особенности конструкции и несложный монтаж и демонтаж подстанции позволял бы ее сезонную установку.

Поставленная задача достигается тем, что трансформатор с подвижными контактами высоковольтного и низковольтного разъединителей установлены на тележке, перемещающейся вертикально непосредственно по железобетонной опоре питающей линии, на которой отдельными узлами установлены на необходимой высоте неподвижные контакты высоковольтного разъединителя, подключенные к питающей линии, неподвижные контакты низковольтного разъединителя, подключенные к нагрузке по вариантам: через низковольтный распределительный щит с низковольтной аппаратурой оперативного обслуживания, защиты и учета, установленный стационарно на опоре с возможностью корректировки высоты установки при снежных заносах; через аппаратуру защиты и учета, установленной на тележке; непосредственно на распределительный щит или станцию управления потребителя; прямое присоединение к распределительной воздушной линии.

На подстанции устанавливают трансформаторы по следующим вариантам: один трехфазный; один однофазный; два однофазных, включенных на параллельную работу для увеличения мощности существующей подстанции; три однофазных трансформатора для увеличения мощности подстанции и получения трехфазного напряжения.

На подстанции устанавливают подъемные механизмы двух видов, полиспастный механизм, съемный (инвентарный) для складского хранения, с приводом лебедкой храпового типа, червячной лебедкой, воротком, и противовесным механизмом стационарной установки.

Если подстанция имеет включенные на стороне высокого напряжения средства защиты (предохранители, разрядники и т.д.), их также устанавливают на тележке с возможностью вертикального перемещения вместе с трансформатором и подвижными контактами разъединителей, это позволяет производить обслуживание и ремонт (замену) средств защиты не поднимаясь на опору, опустив тележку к основанию опоры.

Отличительные признаки заявляемого объекта - маломощная столбовая подъемно-опускная комплектная трансформаторная подстанция - заключающиеся, в том, что трансформатор с подвижными контактами высоковольтного и низковольтного разъединителей установлены на тележке, перемещающейся непосредственно по опоре питающей линии, неподвижные контакты высоковольтного и низковольтного разъединителей установлены непосредственно на опоре отдельными узлами - является признаками новыми неочевидными и неожиданными, дающими существенный положительный технический и социальный эффект и направлены на достижение поставленной задачи повышения безопасности, особенно в местах и районах с глубоким снежным покровом, простоты конструкции и доступности в обслуживании, снижение металлоемкости и трудоемкости в изготовлении, возможности сезонной установки.

На Фиг.1 и Фиг.2 схематично представлены два из вариантов предлагаемой маломощной столбовой подъемно-опускной подстанции. Подстанция состоит из тележки 21, установленной на железобетонной опоре 1, питающей высоковольтной линии с возможностью вертикального перемещения по опоре на двух опорных катках 26 и упорных роликов 2 при помощи подъемного механизма 13. На тележке 21 устанавливают силовой трансформатор 20, подвижный контакт 16 высоковольтного разъединителя, подключенные к высоковольтному вводу трансформатора, подвижные контакты 23 низковольтного разъединителя, подключенные к низковольтному вводу трансформатора, высоковольтные предохранители 17, разрядники 19. Неподвижные контакты 15 высоковольтного разъединителя установлены на опоре 1 отдельным узлом в верхней части опоры и подключены к питающей линии, неподвижные контакты 22 низковольтного разъединителя установлены в средней части опоры совместным узлом с траверсой 3 изоляторов отходящих линий и ограничительным упором 4, подключенные к нагрузке через распределительный щит 10, установленный стационарно на опоре 1 или с возможностью перемещения вверх по опоре для компенсации габаритов электрооборудования до земли в зависимости от высоты снежного покрова. Тележка 21 фиксируется на опоре 1 стопорным устройством 28, 29, подвижная часть которого, струбцина 28, закреплена на тележке, а неподвижная часть, ригель 29, закрепляется на опоре 1 отдельными тремя узлами, верхний ригель 29-1 предназначен для фиксации тележки в крайнем верхнем положении в рабочем режиме подстанции; средний ригель 29-2 предназначен для фиксации тележки в нерабочем отключенном положении подстанции; нижний ригель 29-3 для фиксации тележки в нижнем нерабочем положении подстанции при ее первоначальном монтаже, а также проведения профилактики и ремонта. Упор 4 обеспечивает точную остановку тележки в крайнем верхнем положении и регулировку замыкания контактов высоковольтного 15, 16 и низковольтного 22, 23 разъединителей. Инвентарная храповая лебедка крепится за узел 14 крепления лебедки, устанавливаемый у основания опоры. При необходимости устанавливают второй узел 14 выше предполагаемого снежного покрова. Трос 11 полиспастной системы кратностью 2 закрепляется установкой узла глухого крепления троса 4 на одном конце траверсы 3, заводится через подвижные блоки 27 полиспаста, установленные на тележке 21, через неподвижный блок 25, который устанавливается на другом конце траверсы 3 и далее к лебедке 13.

Трос 32 противовесного механизма (см. Фиг.2) с одного конца закрепляется глухо на тележке 21, перекидывается через блоки 30, установленные на концах траверсы 3, с другого конца крепятся к штанге 33 с грузами 34. Фиксация тележки 21 в верхнем положении и исключение доступа посторонних лиц предусматривается замковым устройством 37 с висячим замком 36, недопускающем подъем грузовой части механизма и опускания тележки.

Заземление тележки осуществляется гибким стальным тросом 35. Электропроводка с высокой стороны выполняется голыми алюминиевыми шинами 18, с низкой стороны, изолированными проводами открыто, в стальных трубах 7 или гибкими проводами в металлорукаве 6, резинотканевом рукаве 6 при компенсации высоты снежного покрова.

Монтаж подстанции начинают с установки на опоре 1 узла траверсы 3 и неподвижных контактов 22, нижнего ригеля 29-3 стопорного устройства, и узла крепления 14 лебедки 13. Тележка 21 фиксируется струбциной 28 стопорного устройства на нижнем ригеле 29-3, тележку 21 поднимают относительно стопорного устройства 28, 29-3 до касания опорных катков 26 опоры, тележку фиксируют на опоре установкой упорных роликов 2. На тележке 21 устанавливают трансформатор 13, подвижные контакты 16, 23 высоковольтного и низковольтного разъединителя, предохранители 17, разрядники 19. Устанавливают лебедку 13, верхний неподвижный блок 25, узел глухого крепления троса 24 на траверсе 3, заведя трос 11 через блоки 27 тележки. Тележку 21 поднимают лебедкой до упора 4, которым регулируют замыкание контакта 22, 23 низковольтного разъединителя, после чего на опоре монтируют узел неподвижных контактов 15 высоковольтного разъединителя, регулируя местом установки замыкание с подвижными контактами 16, устанавливают верхний ригель 29-1 стопорного устройства, регулируя местом установки зацепление со струбциной 28. Тележку 21 опускают к основанию опоры 1 и ставят на нижний стопорный ригель 29-3, устанавливают на опоре распределительный щит 10, трубы 7 или рукава 6 электропроводки, трос заземления 35. Монтажные работы выполняются с подъемом на опору на индивидуальных средствах ("лазах", "когтях"), по стремянке без применения мобильных подъемников. Подъем распределительного щита 10 в процессе эксплуатации для компенсации габаритов электрооборудования от снежного покрова осуществляют при помощи лебедки 13, заведя трос 11 полиспаста через ролик 9 распределительного щита, ослабив или сняв крепление щита с последующей установкой, образовавшуюся слабину рукавных электропроводок к распределительному щиту закрепляют неподвижно увязкой проволокой 5. При сезонной установке подстанции для складского хранения демонтируют тележку 21 с трансформатором 20, контактами 16, 23 разъединителей и высоковольтным оборудованием 17; 19, распределительный щит 10 с трубами 7 электропроводки, ригель 29-3, узел крепления лебедки 14, оставляя на опоре неподвижные контакты 15 высоковольтного разъединителя, не отключая их от питающей линии, неподвижные контакты 22 низковольтного разъединителя с траверсой 3, верхний и средний ригель 29-1; 29-2 стопорного устройства.

Предлагаемая маломощная столбовая подъемно-опускная комплектная трансформаторная подстанция работает следующим образом. В рабочее состояние тележка 21 с трансформатором 20, подвижными контактами 16; 22 разъединителей, предохранителями 17, разрядниками 19 поднимается вверх по опоре до упора 4 подъемным механизмом 13, при этом подвижные контакты 16 замыкаются с неподвижными 15, подключая высоковольтный ввод трансформатора к питающей линии, подвижные контакты 23 замыкаются с неподвижными 22, подключая низковольтные выводы отбора мощности трансформатора 20 к вводу распределительного щита 10 с аппаратурой оперативного обслуживания и защиты, через которую подключают нагрузку. Тележка 21 ставится на стопорное устройство 28; 29-1, воздействуя на струбцину 28 при помощи оперативной штанги или другого предмета длиной 2 м с соответствующим дооборудованием. Лебедка 13 демонтируется для инвентарного хранения вместе с узлом 24 глухого крепления троса и неподвижным блоком 25 полиспаста, снимаемые с земли при помощи оперативной штанги. Подстанция включена в рабочий режим. В случае отключения подстанции для ремонта, технического обслуживания, устанавливают лебедку 13, при помощи оперативной штанги устанавливают узлы 24; 25, полиспастной системы, натянув трос лебедки, снимают тележку со стопора и опускают к основанию опоры. При этом в начале движения тележки 21 вниз размыкаются контакты 22; 23 разъединителя отбора мощности трансформатора отключая трансформатор от нагрузки, затем размыкаются контакты 15; 16 высоковольтного разъединителя, отключая трансформатор на холостом ходу от питающей линии, при этом не требуется отключение питающей линии, что не снижает надежность электроснабжения потребителей на этой линии, а также исключается возбуждение высокого напряжения трансформатором случайной подачи наложенного напряжения 0,4 кВ со стороны нагрузки, исключая поражение электрическим током обслуживающего персонала.

Предлагаемая подстанция транспортируется, устанавливается без применения мобильных подъемных механизмов, что очень важно при их отсутствии, особенно для сезонной установки и в полевых условиях, удобно и безопасно при эксплуатации, особенно в местах и районах с высоким снежным покровом, т.к. в рабочем состоянии открытое электрооборудование, находящееся под напряжением, можно располагать на опоре на нормируемой безопасной высоте от земли или снежного покрова, а для ремонта технического обслуживания тележка подстанции с обесточенным трансформатором и оборудованием опускается вниз к основанию опоры.

В настоящее время автором ведется разработка рабочих чертеже, изготовление и испытание контактных систем высоковольтного и низковольтного разъединителей, подъемных механизмов и их испытание. Автор предполагает, изготовление и испытание опытного образца подстанции в первом полугодии 2005 г.

Автор надеется, что при изготовлении и монтаже подстанции в реальных условиях, при конкретном ее использовании, надежность, безопасность, низкая себестоимость и металлоемкость, полезность будут подтверждены.

Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для электроснабжения маломощных рассредоточенных и удаленных потребителей жилых зон и мелких производств в городах и сельской местности, для сезонной установки в сельскохозяйственном производстве, для фермерских хозяйств, для индивидуального электроснабжения коттеджей элитной застройки, в местах и районах с глубоким снежным покровом (настом) в смежных и труднодоступных местах. Подстанция установлена непосредственно на железобетонной опоре линии электропередач и выполнена в виде передвигающейся по опоре на двух опорах катках и упорных роликах, установленных на тележке с трансформатором с высоковольтным и низковольтным разъединителями с подвижными контактами на тележке и неподвижными установленными на опоре. Наличие дополнительных устройств, таких как подъемный механизм, стопорное устройство, упор, высоковольтное оборудование защиты, низковольтная аппаратура оперативного обслуживания, защиты и учета обеспечивают надежную работу подстанций при включенном состоянии и безопасность подстанции при ее обслуживании, так как ремонт и работы по обслуживанию проводятся при опущенной к основанию опоры тележки разомкнутых контактах разъединителей, обесточенном трансформаторе и всего электрооборудования подстанции. При этом другие потребители электроэнергии, подключенные к высовольтной линии, всегда подключены к сети и питание у них не отключается. Технический результат заключается в повышении безопасности удобства эксплуатации трансформаторных подстанций и надежности электроснабжения. 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Маломощная столбовая подъемно-опускная трансформаторная подстанция, содержащая опору питающей линии, на которой установлены с возможностью вертикального перемещения посредством подъемного механизма трансформатор, подвижные контакты высоковольтного и низковольтного разъединителей, замыкающиеся с неподвижными контактами при подъеме трансформатора в крайнее верхнее положение до ограничительного упора, подключая трансформатор к питающей линии и нагрузке, отличающаяся тем, что трансформатор с подвижными контактами высоковольтного и низковольтного разъединителей установлены на тележке, перемещающейся непосредственно по опоре питающей линии, на двух опорных катках и упорных роликах, установленных на тележке, предназначенных для фиксации тележки на опоре, неподвижные контакты высоковольтного и низковольтного разъединителей установлены непосредственно на опоре отдельными узлами.2. Трансформаторная подстанция по п.1, отличающаяся тем, что имеет включенные на стороне высокого напряжения средства защиты, установленные на тележке с возможностью вертикального перемещения вместе с трансформатором и подвижными контактами высоковольтного и низковольтного разъединителей.3. Трансформаторная подстанция по п.1, отличающаяся тем, что неподвижные контакты низковольтного разъединителя подключены к нагрузке через низковольтный распределительный щит с аппаратурой оперативного обслуживания, защиты и учета.4. Трансформаторная подстанция по п.1, отличающаяся тем, что неподвижные контакты низковольтного разъединителя подключены к нагрузке через аппаратуру защиты и учета, установленные на тележке.5. Трансформаторная подстанция по п.1, отличающаяся тем, что неподвижные контакты низковольтного разъединителя подключены к нагрузке подключением их напрямую к воздушной низковольтной распределительной линии.6. Трансформаторная подстанция по п.1, отличающаяся тем, что неподвижные контакты низковольтного разъединителя подключены напрямую к вводу распределительного щита или станции управления потребителя.7. Трансформаторная подстанция по п.1, отличающаяся тем, что на тележке установлено два однофазных трансформатора.8. Трансформаторная подстанция по п.1, отличающаяся тем, что на тележке установлено три однофазных трансформатора.9. Трансформаторная подстанция по п.1, отличающаяся тем, что подъемный механизм выполнен полиспастным механизмом кратностью 2.10. Трансформаторная подстанция по п.1, отличающаяся тем, что подъемный механизм выполнен противовесным механизмом.11. Трансформаторная подстанция по п.9, отличающаяся тем, что привод полиспастного механизма осуществляется храповой рычажной лебедкой.12. Трансформаторная подстанция по п.9, отличающаяся тем, что привод полиспастного механизма осуществляется червячной лебедкой.13. Трансформаторная подстанция по п.9, отличающаяся тем, что привод полиспастного механизма осуществляется воротком.