НИЗКОВОЛЬТНОЕ КОМПЛЕКТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА, РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И УПРАВЛЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК H02B11/173 H02B1/20 

Изобретение относится к электрической промышленности и предназначено для формирования щитов низкого напряжения, эксплуатируемых в различных сферах деятельности, например для применения в системе электроснабжения нужд любых типов электростанций.

Известно комплектное распределительное устройство, содержащее шкаф, имеющий различные функциональные отсеки и в том числе отсек выдвижного выключателя, оборудованного схемой индивидуальной сигнализации положения выдвижного выключателя (RU, патент №2107370, Н02В В 1/30, 20.03.1998 г.).

Известно также низковольтное комплектное устройство для ввода, распределения, электроэнергии и управления, содержащее по меньшей мере один силовой шкаф, выполненный с выдвижными модульными блоками и включающий шинный отсек, в верхней части которого установлены магистральные и распределительные шины (Каталог фирмы «MERLIN GERIN», 1998 г., стр.2, 6).

Данное решение выбрано в качестве прототипа для заявленного устройства согласно настоящему изобретению.

Задачей описываемого изобретения, характеризующего низковольтное комплектное устройство для ввода, распределения электроэнергии и управления, является улучшение эксплуатационных характеристик устройства и повышение его безопасности путем обеспечения сборки устройства из любого необходимого количества силовых шкафов и образования единого шинного моста, что обеспечит подвод питания к каждому силовому шкафу.

Указанный технический результат в конструкции низковольтного комплектного устройства для ввода, распределения электроэнергии и управления, содержащего по меньшей мере один силовой шкаф, выполненный с выдвижными модулями и включающий шинный отсек, в верхней части которого установлены магистральные и распределительные шины, достигается тем, что снабжено механизмами фиксации каждого модульного блока в требуемых положениях и шинным мостом, образованным параллельно установленными на ребро магистральными шинами, скрепленными по всей длине шинодержателями, каждый из которых имеет два поперечно расположенных несущих элемента, нижний из которых закреплен на каркасе шкафа, а верхний - посредством крепежных элементов установлен на нижнем несущем элементе для прижатия магистральных шин, причем шинный мост оборудован изоляторами с выступающими элементами на их опорных поверхностях, а на каждом несущем элементе выполнен продольный ряд отверстий для установки в них указанных выступающих элементов изоляторов, выполненных с пазами на установочных поверхностях для размещения в них магистральных шин, кроме того, устройство может быть снабжено механизмом фиксации каждого модульного блока в требуемом положении в функциональном отсеке силового шкафа, которое включает в себя расположенные взаимно перпендикулярно две штанги квадратного сечения, одна из которых установлена между боковыми стенками модульного блока, а другая - связана с механизмом управления автоматическим выключателем, при этом на первой штанге размещен с возможностью фиксации в требуемом положении на штанге кулачок, имеющий форму диска с двумя радиально расположенными П-образными пазами, а на второй штанге с возможностью фиксации в требуемом положении установлен сектор с возможностью захода в соответствующий паз указанного предохранителя, при этом на обоих концах первой штанги жестко закреплены кулачки с выполненными в них открытыми изогнутыми прорезями для взаимодействия с ними цилиндрических опор, закрепленных на внутренних поверхностях боковых стенок функционального отсека шкафа, причем на одном конце первой штанги жестко закреплена рукоятка фиксации модульного блока, а на внутренней поверхности одной из боковых стенок установлен фиксирующий элемент для стопорения упомянутой рукоятки фиксации модульного блока в трех требуемых положениях, кроме того, на передней поверхности каждого модульного блока имеется рукоятка управления автоматическим выключателем, установленная с возможностью зацепления со второй штангой, а каждый модульный блок может быть снабжен по меньшей мере пятью силовыми разъемами, имеющими корпус, выполненный из двух параллельно раздвигаемых половинок, на внутренней стороне каждой из которых выполнено пять пазов для размещения в них контактных пластин в форме коромысла, при этом каждая пара соответствующих контактных пластин, расположенных на разных половинках корпуса, связана дугообразной пластинчатой пружиной сжатия, в которой выполнены два прямоугольных паза для прохождения сквозь них контактных пластин.

На фиг.1 изображен общий вид устройства; на фиг.2 - устройство в другой комплектации шкафов; на фиг.3 - силовой шкаф с шинами; на фиг.4 - шинодержатели; на фиг.5 - изоляторы; на фиг.6 - общий вид силового шкафа с выдвижными модульными блоками; на фиг.7 - механизм фиксации модульного блока; на фиг.8 - силовой разъем.

Низковольтное комплектное устройство для ввода, распределения электроэнергии и управления (далее щит) одностороннего обслуживания состоит в рассматриваемом примере из пяти шкафов одностороннего обслуживания с конкретным назначением каждого силового шкафа, а именно шкаф 1 стыковки с силовым распределительным трансформатором, шкаф 2 ввода электроэнергии, шкаф 3 распределения электроэнергии, шкаф 4 управления механизмами, шкаф 5 кабельного ввода (фиг.1).

При другой комплектации устройство может состоять из четырех шкафов двухстороннего обслуживания с конкретным назначением каждого силового шкафа, а именно шкафы 6 и 7 ввода электроэнергии, шкафы 8 и 9 распределения электроэнергии и управления механизмами, шинная перемычка 10 предназначена для соединения сборных шин двух щитов (фиг.2).

Каждый силовой шкаф имеет свою систему сборных шин, состоящую из магистральных (горизонтальных) шин 11 (фиг.3), предназначенных для трансляции электроэнергии между шкафами, распределительных (вертикальных) шин 12, предназначенных для питания электроэнергией потребителей, и шин переходных 13. Магистральные шины 11 располагаются в верхней части шкафа в шинном отсеке 14, а при сборе их в щит соединяются между собой с помощью шин стыковки 15, которые представляют собой медные пластины с эллипсообразными отверстиями, предназначенными для компенсации размерных погрешностей и температурной деформации. Вертикальные шины располагаются в задней части шкафа одностороннего обслуживания 16 и в средней части шкафа двухстороннего обслуживания 17 (фиг.17). Для соединения магистральных и распределительных шин служат шины переходные 13. Все шины изолированы от прикосновения к ним обслуживающего персонала без специального инструмента. Сечение сборных шин выбирается в зависимости от суммарной силовой нагрузки присоединений всего щита или по крайней мере одного шкафа распределения и управления.

Для пространственного ориентирования в шкафу и крепления их используются шинодержатели 18. Базовым элементом шинодержателя 18 является изолятор 19, изготовленный из пластмассы, обладающей высокими диэлектрическими свойствами и механической прочностью, который имеет сложную форму. В конструкции изолятора 19 (фиг.4) предусмотрены пять пазов 20 (фиг.5) длиной, кратной 8-ми размерам толщины шины, предназначенные для установки и направления сборных шин. Изоляторы имеют три квадратных шипа 21 с центральной прорезью и опорную плоскость 22. Изоляторы 19 своей опорной плоскостью устанавливаются на швеллеры 23 и 24, в которых имеются квадратные отверстия 25 для направления и ориентации изоляторов. Сборные шины устанавливаются в пазы изоляторов 20, расположенных на швеллерах 23 и 24 с обеих сторон шин, и швеллеры стягиваются между собой при помощи резьбовых шпилек 26 и крепежных элементов 27, обеспечивая таким образом надежное крепление сборных шин и лишения их пяти степеней свободы в пространстве.

Описанная конструкция сборных шин для низковольтных распределительных устройств для ввода, распределения электроэнергии и управления обеспечивает сборность унифицированной модульной конструкции без применения сварки и потери жесткости, сохранение постоянства прочностных, электродинамических характеристик и электротехнических параметров главной цепи.

Все силовые шкафы, входящие в низковольтное комплектное устройство, содержат функциональный отсек 28 (фиг.6), в состав которого входят выдвижные модульные блоки (тележки) 29 или выдвижные автоматические выключатели разъема силовой цепи. В каждом модульном блоке предусмотрена система механических и электрических блокировок, обеспечивающих безопасную эксплуатацию распределительного устройства. Модульный блок выполнен из панелей, изготовленных из листового металла, согнутого в определенных местах для придания жесткости конструкции, лицевой 30, двух боковых 31, панели установки аппаратуры 32, задней панели 33. На панели установки аппаратуры 32 размещается автоматический выключатель 34. На лицевую панель 30, имеющую соответствующее фигурное отверстие 35, устанавливается рукоятка 36 управления автоматическим выключателем 34. Управление производится посредством поворотного вала 37, имеющим квадратное сечение в поперечнике и на конце поперечный штифт 38 для шарнирного закрепления в фигурном отверстии рукоятки 35.

Низковольтное комплектное устройство скомплектовано распределительными шинными мостами, расположенными вертикально за функциональным отсеком 28 (фиг.6) и предназначенными для подвода напряжения к выдвижным модульным блокам 29.

На задней панели 33 блока размещены разъемные силовые разъемы 39 (контакты) (фиг.7, 8), которые при перемещении модульного блока в рабочее положение соединяются с распределительными шинами 40. Такое расположение шин и конструкция разъемов вертикально расположенных полюсов выдвижного модуля позволяют снимать напряжение в любом месте шкафа вдоль шин.

Конструкция разъемов 39 (фиг.8) представляет собой корпус 41, выполненный из прочной пластмассы с высокими диэлектрическими свойствами, имеющий пять уровней горизонтальных пазов 42, расположенных на одном и том же расстоянии друг от друга. В пазы устанавливаются контакты 43, снимающие напряжения с шин. Каждый контакт представляет собой удлиненную деталь прямоугольного профиля с округленными концами на концах. Контакты 43 в пазы 42 устанавливаются попарно зеркально друг другу округленными концами во внутрь разъема и распираются пружиной 44, выполненной в форме кольца с двумя прямоугольными пазами, через которые проходят контакты, со стороны модульного блока 29, где замыкаются на шинку 45 подключения. Округленные концы контактов 43 с другой стороны корпуса, находясь в пазах, как направляющих, имеют возможность быть вставленными в распределительные шины с обеспечением определенного усилия нажатия, позволяющего надежно и стабильно осуществить прохождение тока величиной до 125 А. Устанавливая дополнительные пары контактов в пазы корпуса, производится увеличение пропускной способности разъема до 250, 375, 500, 625 А.

Для перемещения блока в шкафу в рабочее, испытательное и отсоединенное положение на лицевой панели 30 установлены стационарная ручка 46 и поворотная рукоятка фиксации модульного блока 47. Для фиксации ручки 47 в вышеуказанных положениях имеется нажимная кнопка 48. При нажатом положении кнопки 48 штырь 49 выходит из паза 50 поворотной рукоятки 47. Штырь 49 расположен на корпусе 51 нажимной кнопки 48. При помощи пружин 52, расположенных на ножках 53 и упирающихся в уголок 54, закрепленный на боковой стенке 31 выдвижного блока, кнопка 48 возвращается в исходное положение, обеспечивая попадание штыря 49 в один из трех пазов 50 поворотной ручки 47. Таким образом, поворотная ручка 47 может занимать одно из трех фиксированных положений, промаркированных на ее торцевой стороне буквами: «I» - рабочее положение, «Т» - испытательное положение, «О» - отсоединенное положение выдвижного модульного блока. В квадратное отверстие поворотной ручки 47 вставляется поворотная штанга 55, имеющая форму параллелепипеда с квадратным сечением в поперечнике. На штангу помимо поворотной ручки 47 устанавливаются на квадратный профиль два крюка 56 с открытыми изогнутыми пазами с обеих сторон штанги и эксцентрик 57 с двумя радиально расположенными П-образными пазами. Крюки 56 предназначены для перемещения выдвижного блока из испытательного положения в рабочее и создания при этом определенного усилия для ввода разъемов 39 на распределительные шины 40, для чего в конструкции крюков предусмотрены квадратные отверстия 58, с помощью которых вращательное движение от поворотной ручки 47 через штангу 55 передается на крюк, и фигурные пазы 59, которые входят в зацепление с цилиндрическими опорами 60, жестко установленными на вертикальных стойках шкафа, и через которые происходит кинематическое превращение вращательного движения поворотной ручки 47 в поступательное движение разъемов 39 и всего модульного блока. При этом эксцентрик 61 фиксируется на штанге 55 с помощью винта в месте размещения поворотного вала 37 управления автоматическим выключателем. Эксцентрик 61 входит в зацепление с сектором 62, расположенным на поворотном валу 37 с помощью винта, и они выполняют роль механической блокировки при ошибочных действиях персонала и не позволяют установить блок из отсоединенного или испытательного положения в рабочее при включенном автоматическом выключателе и не позволяют выдвинуть блок из рабочего положения в испытательное при включенном автоматическом выключателе. При повороте ручки 35 управления автоматическим выключателем 34 вращательное движение передается через поперечный штифт 38 поворотному валу 37, в положение «ON-включен» сектор 62 входит в паз эксцентрика 61, тем самым создается механический замок для поворотной системы, состоящей из ручки 47, штанги 55, крюков 56, цилиндрических опор 60 и каркаса вертикальных стоек силового шкафа как опоры. При повороте ручки 35 управления автоматическим выключателем 34 в положение «OFF- выключен» сектор 62 выходит из паза эксцентрика 61, тем самым не создается препятствий для поворотной системы: ручки 47, штанги 55, крюка 56, и при повороте штанги 55 происходит вращение крюка 56, пазы 59 которых становятся в положение, позволяющее крюкам выйти из зацепления с цилиндрическими опорами 60. Выдвижной модульный блок механически высвобождается и его можно вынуть из функционального отсека, обеспечив разъединение электрической цепи блока и шкафа при выключенном автоматическом выключателе.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в конструкциях шкафов для низковольтных комплектных распределительных устройств, предназначенных для распределения и учета электроэнергии. Технический результат состоит в улучшении эксплуатационных характеристик и повышении безопасности. Низковольтное комплектное устройство содержит, по меньшей мере, один силовой шкаф, выполненный с выдвижными модульными блоками с механизмами фиксации каждого модульного блока в требуемых положениях и включающий шинный отсек, в верхней части которого установлены магистральные и распределительные шины. Шинный мост образован параллельно установленными на ребро магистральными шинами, скрепленными по всей длине шинодержателями, каждый из которых имеет два поперечно расположенных несущих элемента. Нижний несущий элемент закреплен на каркасе шкафа, а верхний - посредством крепежных элементов установлен на нижнем несущем элементе для прижатия магистральных шин. Шинный мост оборудован изоляторами с выступающими элементами на их опорных поверхностях. На каждом несущем элементе выполнен продольный ряд отверстий для установки в них указанных выступающих элементов изоляторов, выполненных с пазами на установочных поверхностях для размещения в них магистральных шин. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Низковольтное комплектное устройство для ввода, распределения электроэнергии и управления, содержащее по меньшей мере один силовой шкаф, выполненный с выдвижными модульными блоками и включающий шинный отсек, в верхней части которого установлены магистральные и распределительные шины, отличающееся тем, что оно снабжено механизмами фиксации каждого модульного блока в требуемых положениях и шинным мостом, образованным параллельно установленными на ребро магистральными шинами, скрепленными по всей длине шинодержателями, каждый из которых имеет два поперечно расположенных несущих элемента, при этом нижний несущий элемент закреплен на каркасе шкафа, а верхний посредством крепежных элементов установлен на нижнем несущем элементе для прижатия магистральных шин, причем шинный мост оборудован изоляторами с выступающими элементами на их опорных поверхностях, а на каждом несущем элементе выполнен продольный ряд отверстий для установки в них указанных выступающих элементов изоляторов, выполненных с пазами на установочных поверхностях для размещения в них магистральных шин.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм фиксации каждого модульного блока в требуемом положении в функциональном отсеке силового шкафа включает в себя расположенные взаимно перпендикулярно две штанги квадратного сечения, одна из которых установлена между боковыми стенками модульного блока, а другая связана с механизмом управления автоматическим выключателем, при этом на первой штанге размещен с возможностью фиксации в требуемом положении на штанге кулачок, имеющий форму диска с двумя радиально расположенными П-образными пазами, а на второй штанге с возможностью фиксации в требуемом положении установлен сектор с возможностью захода в соответствующий паз указанного предохранителя, при этом на обоих концах первой штанги жестко закреплены кулачки с выполненными в них открытыми изогнутыми прорезями для взаимодействия с ними цилиндрических опор, закрепленных на внутренних поверхностях боковых стенок функционального отсека шкафа, причем на одном конце первой штанги жестко закреплена рукоятка фиксации модульного блока, а на внутренней поверхности одной из боковых стенок установлен фиксирующий элемент для стопорения упомянутой рукоятки фиксации модульного блока в трех требуемых положениях, кроме того, на передней поверхности каждого модульного блока имеется рукоятка управления автоматическим выключателем, установленная с возможностью зацепления со второй штангой.3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что каждый модульный блок снабжен по меньшей мере пятью силовыми разъемами, имеющими корпус, выполненный из двух параллельно раздвигаемых половинок, на внутренней стороне каждой из которых выполнено пять пазов для размещения в них контактных пластин в форме коромысла, при этом каждая пара соответствующих контактных пластин, расположенных на разных половинках корпуса, связана дугообразной пластинчатой пружиной сжатия, в которой выполнены два прямоугольных паза для прохождения сквозь них контактных пластин.