КОМПЛЕКТНОЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2006 года по МПК H02B11/02 

Изобретение относится к области высоковольтного строения, в том числе к конструкциям шкафов распределительных устройств (далее КРУ) внутренней установки в металлической оболочке [1-3].

Известные КРУ, серийно выпускаемые, унифицированы выдвижными элементами с вакуумными и элегазовыми выключателями, предназначенными для приема и распределения электрической энергии трехфазного переменного тока частотой 50 и 60 Гц, напряжением 6-10 кВ [2].

К общеизвестным КРУ, которые серийно выпускаются в странах СНГ и зарубежья (в частности, в Германии), можно отнести такие, которые имеют аналогичные с предлагаемым изобретением массогабаритные и технико-экономические показатели и параметры, а также имеют возможность комплектоваться выкатными элементами с вакуумными выключателями нового поколения, напр. VD4, VM1, HD4, ВР1...3, ВРС-6.

К таким КРУ можно отнести такие, как по патенту №1652, 17.03.2003, Бюл. №3 (Украина), пат. №2172545, 20.08.2001, Бюл. №23 (Россия), пат. №2211514 (27.08.2003, Бюл. №24, Россия), пат. №2210149 (10.08.2003, Бюл. №22, Россия), пат. DE №4014099 A1, (07.11.91, Германия), европейский пат. ЕР №1227558 (Bulletin, 2003/31) и др.

По наибольшему количеству сходных признаков, похожих признакам заявляемого изделия, и применению вакуумного выключателя серии ВР за аналог можно принять КРУ по пат. №2210149 (Россия), а за прототип - шкафы серии ZS1 производства ABB Германии (пат. DE №4014099).

Предложенное изделие как и прототип состоит из следующих основных частей: релейного отсека, отсека выдвижного элемента, отсека сборных шин, отсека линейных шин, заземлителя, проходных втулок.

Разработчикам и производителям КРУ общеизвестны требования, предъявляемые нормативно-технической документацией, и требования эксплуатации.

Например:

1. Согласно схемам первичных соединений в кабельном отсеке шкафа КРУ должны одновременно размещаться кабельные разделки силовых кабелей, трансформаторы тока и линейные шины [5-6];

2. Доступ к вторичным цепям трансформаторов тока и напряжения, стационарно установленных в кабельном отсеке шкафов одностороннего (фронтального) обслуживания, должны производиться со стороны фасада без демонтажа элементов конструкции шкафа КРУ [1];

3. Демонтаж трансформаторов тока и напряжения должен производиться без демонтажа элементов конструкции шкафа и быть максимально упрощенным;

4. Обслуживание кабельных разделов силовых кабелей в шкафах КРУ одностороннего (фронтального) обслуживания должно производиться со стороны фасада и осуществляться без демонтажа конструкции шкафа;

5. Размер кабельного отсека должен позволять разделывать не менее трех трехфазных кабелей с применением типовых кабельных разделок типа КВЭд-6/10, КВВ-6/10, КВР с соблюдением необходимых размеров для безопасной эксплуатации [8].

К существенным недостаткам прототипа следует отнести то, что компоновка шкафа серии ZS1 согл. п.1 не позволяет реализовать схему с одновременным размещением кабельных разделок силовых кабелей, трансформаторов тока, напряжения и линейными шинами. Это условие выполняется наличием двух шкафов, а это приводит к увеличению габаритных размеров подстанции и увеличивает цену продукции для потребителя.

Недостаток прототипа по пп.3, 4 обусловлен очень усложненным подходом со стороны фасада к трансформаторам тока, напряжения и к их контактам вторичных цепей без разборки ошиновки и демонтажа кабелей. Необходимо снять перегородку отсеков, шину кабельных соединений, отсоединить кабели от ошиновки. Эти операции требуют проведения большого объема работ по демонтажу элементов конструкции, а после проведения работ с трансформаторами - значительного объема работ по повторному тестированию кабельных подсоединений. В прототипе это обусловлено конструктивной компоновкой кабельного отсека с размещением трансформаторов тока и напряжения на задней раме шкафа.

Недостатком прототипа также является и то, что (согл. п.5) кабельный отсек в базовом варианте выполнен на подсоединение и разделку одножильных кабелей, которые требуют одинаковых размеров от места крепления жилы к кабельному контакту. В то же время подключение трехжильных кабелей с наиболее применяемыми в эксплуатации разделками требует значительно больших установочных размеров для удобной и безопасной эксплуатации потребителем.

У прототипа для совершения доступа к кабелям необходимо выкатить выдвижной элемент с вакуумным выключателем в ремонтное положение, демонтировать перегородку, которая разделяет отсеки выдвижного элемента и кабельный отсек.

Перечисленные недостатки прототипа значительно ограничивают сферу применения такого КРУ на объектах, где в основу проект заложены стандартные, общеприменяемые решения сеток схем главных соединений.

Компоновка подстанций шкафами с односторонним обслуживанием требует удобства, простоты в монтаже, обслуживании, технологических проверках, регламентных работах и плановых ремонтах КРУ. Прототип имеет усложненный доступ к элементам шкафа - трансформаторам, кабельным разделкам. Доступ и замена этих элементов сопровождается значительным объемом работ по демонтажу и соответственно сборок элементов конструкции.

В основу изобретения поставлена задача создания нового типа шкафа КРУ с повышенной безопасностью оперативного одностороннего обслуживания в первую очередь трансформаторов тока и заземлителя.

Поставленная задача достигается тем, что в комплектном распределительном устройстве, содержащем каркас, релейный отсек, отсек выдвижного элемента, отсек сборных шин, выкатной элемент с выключателем, трансформаторы тока, линейные шины, трансформаторы напряжения, заземлитель, кабельный отсек и силовые кабели с разделкой, при этом между отсеком выдвижного элемента и кабельным отсеком имеется перегородка, согласно изобретению, трансформаторы тока и напряжения, заземлитель, линейные шины и силовые кабели размещены в кабельном отсеке с возможностью их разделки, при этом перегородка между отсеком выдвижного элемента и кабельным отсеком выполнена съемной и на ней установлен трансформатор тока с возможностью поворота вокруг своей оси на 90 градусов в сторону отсека выдвижного элемента для перехода из своего рабочего положения в ремонтное, обеспечивая возможность доступа к его контактам вторичной цепи. Заземлитель, установленный стационарно под выкатным элементом в кабельном отсеке, имеет возможность к осмотру, ремонту и оперативной замене элементов узлов и деталей блокировок без демонтажа элементов конструкции КРУ.

Задача достигается благодаря тому, что в кабельном отсеке на днище размещены трансформаторы напряжения, в задней части размещены линейные шины, а в фасадной части шкафа - силовые кабели с кабельной разделкой.

Предлагаемая конструкция позволяет при наличии воздушной изоляции между токопроводящими шинами обеспечить одностороннее обслуживания шкафа. Специальная конструкция выдвижного элемента с выключателем, установленным на рамной конструкции в средней части шкафа, имеет возможность перемещения при закрытых дверях КРУ с рабочего положения в контрольное и, наоборот, фиксации его в этих положениях при сохранении систем блокирования, управления, сигнализации. В ремонтном положении выдвижной элемент находится на специальной инвентарной тележке в коридоре обслуживания.

Предложенное КРУ было разработано с применением новых конструктивных решений, которые полностью устранили выше упомянутые недостатки прототипа, при этом были сохранены не только технико-эксплуатационные параметры, но и габаритные размеры и при этом была достигнута высшая степень требований безопасной и удобной эксплуатации потребителем. Возможность применения новой компоновки шкафа с оригинальным размещением элементов кабельного отсека, создающего отличные возможности обслуживания трансформаторов тока и заземлителя (быстродействующего с пружинным приводом), размещение выдвижного элемента над кабельным отсеком и ряд других конструктивных нововведений, как результат поставленной цели, является, по мнению разработчиков, преимуществом над аналогичными типами КРУ и прототипа. Эти решения успешно решены в предлагаемом КРУ.

Другие цели и преимущества настоящего изобретения станут понятны из следующего детального описания примера его выполнения и прилагаемых чертежей, на которых:

фиг.1 изображает шкаф КРУ с выдвижным элементом с выключателем в рабочем положении, трансформатором тока, напряжения и заземлителем;

фиг.2 - доступ к элементам шкафа;

фиг.3 - замену трансформатора тока;

фиг.4 - заземлитель.

Шкаф КРУ (Фиг.1) состоит из следующих основных частей: А - релейный отсек, Б - отсек выдвижного элемента, В - отсек сборных шин, Г - кабельный отсек.

Позиция I - соответствует размещению в КРУ трансформаторов тока, а позиция II - установка в шкафу КРУ заземлителя (быстродействующего с пружинным приводом).

Доступ к элементам шкафа, в частности к трансформаторам тока, установленным в каркасе 1 (фиг.2, позиция I), осуществляется выкатом выдвижного элемента с выключателем 3, установленным на инвентарной тележке 4, предварительно открыв дверь 2 (отсека выдвижного элемента) и дверь 5 кабельного отсека. При этом освобождается доступ (указано стрелками) к кабельной разделке 6, трансформатору 7 напряжения, заземлителю 8, трансформатору 9 тока и крышке 10, которая свободно демонтируется, освобождая свободный доступ к контактам вторичных цепей трансформаторов 9 тока. Трансформатор 9 тока, трансформатор 7 напряжения, заземлитель 8, линейные шины и силовые кабели размещены в кабельном отсеке с возможностью их разделки.

Замена трансформатора 9 тока, установленного в каркасе 1 (фиг.3, позиция I), осуществляется при открытых дверях 2, при этом выключатель 3 на инвентарной тележке 4 расположен в коридоре обслуживания, а легкосъемная перегородка 11, расположенная между отсеком выдвижного элемента и кабельным отсеком, демонтируется. Трансформатор 7 напряжения и заземлитель 8 обслуживаются ремонтными службами стационарно. Для обслуживания контактов вторичных цепей трансформаторов 9 тока (фиг.3) или его замены достаточно демонтировать шинный крепеж 12 на ошиновке ремонтируемой фазы и крепеж 15 на несущей конструкции каркаса рамы 1. Повернув блок трансформатора 9 тока (фиг.3) с шиной 13 и проходной втулкой 14 вокруг оси в сторону отсека выкатного элемента на 90 градусов в ремонтное положение, трансформатор 9 тока доступен к обслуживанию (ремонту, замене и проч.).

Заземлитель 8 (фиг.1, позиция II) в зависимости от схем может находиться (в данной схеме) под отсеком выкатного элемента в кабельном отсеке и приводится в действие съемной ручкой заземлителя 8. Заземлитель 8, как неотъемлемая часть любого КРУ, в целом предназначен для гарантирования безопасной работы обслуживающего персонала при проведении плановых и регламентных работ, возникающих в процессе эксплуатации шкафов КРУ.

При включенном заземлителе 8 невозможно вкатить выдвижной элемент с выключателем 3 из контрольного положения в промежуточное и далее - в рабочее положение. При этом разблокированную дверь 2 отсека выдвижного элемента можно легко открыть.

При отключенном положении заземлителя 8 специальным механизмом блокируется дверь 5 кабельного отсека.

Основные узлы и детали заземлителя 8 (фиг.4, позиция II) состоят из: блока ножей заземления 16, в состав которого входят вал 17 с пружинами включения-отключения (на фиг. не показаны), фиксатор 18, заземляющих пластин 19, изоляторов 20 со встроенными выводами для индикатора наличия напряжения (на фиг. не показаны), шины 21 соединены с ошиновкой главной токоведущей цепи шкафа, контакты 22, дополнительно устанавливаемый навесной замок 23 дополнительной механической блокировки, одеваемый в отдельные отверстия швеллера 24 и сектора 25. На торец вала 26 привода заземлителя 8 устанавливается съемная ручка для управления заземлителем 8. Выключатель 27 путевой взаимодействует с блокировочным сектором 28, электромагнит 29, взаимодействуя с сектором 30, блокирует упомянутый вал привода заземлителя 8.

Предложенные технические и конструктивные решения позволили улучшить массогабаритные и технико-эксплуатационные показатели и создать новую серию шкафов КРУ под торговой маркой завода-изготовителя, а именно: КУ-10С с номинальными токами до 3150 А и номинальными токами отключения 40 кА в общепромышленном исполнении и КУ-6С - с теми же параметрами, но в сейсмостойком исполнении для тепловых и атомных электростанций.

Изготовленные на ОАО «РЗВА» опытные образцы шкафов КРУ после проведения всех электромеханических испытаний (НИЦ ВВА, г.Москва) полностью подтвердили их надежную работоспособность и могут быть рекомендованы для эксплуатации в народном хозяйстве на объектах электроэнергетики.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано к конструкциям шкафов распределительных устройств внутренней установки в металлической оболочке. Технический результат состоит в повышении безопасности одностороннего обслуживания в первую очередь трансформаторов тока и заземлителя. Комплектное распределительное устройство содержит каркас, релейный отсек, отсек выдвижного элемента, отсек сборных шин, кабельный отсек и силовые кабели. Между отсеком выдвижного элемента и кабельным отсеком имеется перегородка. Трансформаторы тока и напряжения, заземлитель, линейные шины и силовые кабели размещены в кабельном отсеке с возможностью их разделки. Перегородка между отсеком выдвижного элемента и кабельным отсеком выполнена съемной, и на ней установлен трансформатор тока с возможностью поворота вокруг своей оси на 90 градусов в сторону отсека выдвижного элемента для перехода из своего рабочего положения в ремонтное. Изобретение позволило создать новую серию КРУ одностороннего обслуживания, а именно КУ-10С и КУ-6С с оригинальной компоновкой отсеков: выдвижной элемент расположен в средней части шкафа над кабельным отсеком. В ремонтном положении он находится на инвентарной тележке в коридоре обслуживания, обеспечивая легкий доступ к контактам вторичной цепи трансформаторов тока, к разделке силовых кабелей, обслуживание всех видов блокировок заземлителя. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Комплектное распределительное устройство (КРУ), содержащее каркас, релейный отсек, отсек выдвижного элемента, отсек сборных шин, выкатной элемент с выключателем, трансформаторы тока, линейные шины, трансформаторы напряжения, заземлитель, кабельный отсек и силовые кабели с разделкой, при этом между отсеком выдвижного элемента и кабельным отсеком имеется перегородка, отличающееся тем, что трансформаторы тока и напряжения, заземлитель, линейные шины и силовые кабели размещены в кабельном отсеке с возможностью их разделки, при этом перегородка между отсеком выдвижного элемента и кабельным отсеком выполнена съемной и на ней установлен трансформатор тока с возможностью поворота вокруг своей оси на 90° в сторону отсека выдвижного элемента для перехода из своего рабочего положения в ремонтное.2. Комплектное распределительное устройство по п.1, отличающееся тем, что заземлитель установлен стационарно под упомянутым трансформатором тока в кабельном отсеке с возможностью осмотра, ремонта и оперативной замены узлов и деталей блокировок заземлителя без демонтажа элементов конструкции КРУ.