ВЫСОКОВОЛЬТНОЕ КОМПЛЕКТНОЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2013 года по МПК H02B7/06 H02B11/12 H02B13/65 G06F15/16 

Изобретение относится к области электроэнергетики и электротехники, а именно к устройствам для подвода и распределения электрической энергии, а также защиты, управления и частых пусков высоковольтных синхронных и асинхронных двигателей, в том числе насосных станций различного назначения, используемого как самостоятельное изделие, так и в составе распределительных устройств от 6 кВ до 35 кВ, а также совместно с высоковольтными устройствами плавного пуска, преобразователями частоты, в том числе реализованными по двухтрансформаторной схеме.

В нижеприведенном описании присутствует ряд аббревиатур и сокращений, имеющих следующие смысловые значения. КРУ - комплектное распределительное устройство, причем под КРУ понимается высоковольтное комплектное распределительное устройство одностороннего или двухстороннего обслуживания, выполненное в отдельном корпусе и состоящее из отсеков.

АСКУЭ - автоматическая система контроля и учета электроэнергии.

АСУТП - автоматическая система управления технологическими процессами.

Известно комплектное распределительное устройство по патенту РФ №2080722. Это КРУ относятся к устройствам низкого напряжения до 1000 вольт. Это комплектное распределительное устройство содержит отсек с главными шинами, кабельные отсеки, шины питания и отсеки с выдвижными выключателями. Кроме того, оно выполнено в виде набора силовых ячеек, каждая из которых имеет отсек выдвижного выключателя с ручным приводом, кабельный отсек, цепи индивидуальной сигнализации положения выключателя и малогабаритный шинный отсек. Шины этого КРУ, отходящие от нижних выводов выключателя к нагрузке, направлены в кабельный отсек между шинами питания, расположенными в малогабаритном шинном отсеке. При этом устройство снабжено отсеком, в котором размещена сборка зажимов шинок сигнализации, на каждом выдвижном выключателе установлена одна часть штепсельного разъема, ответная часть которого присоединена индивидуальным жгутом проводов непосредственно к сборке зажимов шинок сигнализации и также непосредственно к элементам схемы индивидуальной сигнализации положения выдвижного выключателя, размещенным на двери соответствующей ячейки. Применительно к высоковольтным синхронным и асинхронным двигателям это КРУ не может обеспечить полноценную защиту, частые запуски и управление, особенно в случае их работы совместно с насосами насосных станций различного назначения.

Известно также комплектное распределительное устройство по патенту РФ №2107370. Это КРУ так же, как и вышеописанное, относится к устройствам низкого напряжения до 1000 вольт. Оно выполнено в виде шкафа, содержащего отсек со сборными шинами, отсек со сборкой зажимов шинок сигнализации, силовые ячейки, каждая из которых имеет дверь, отсек с шинами питания, отсек выдвижного выключателя с ручным приводом и схему индивидуальной сигнализации положения выдвижного выключателя и силовые кабели. Силовые ячейки этого КРУ размещены с двух сторон шкафа, при этом шины питания, расположенные в малогабаритном шинном отсеке, выполнены общими для установленных напротив друг друга выключателей. А силовые кабели проложены в отсеках с выключателями, причем все элементы схемы индивидуальной сигнализации положения выключателя размещены на двери соответствующей ячейки. В этом КРУ цепи сигнализации каждого выключателя соединены с внешними цепями с помощью штепсельного разъема, одна часть которого установлена на выключателе, а ответная часть этого разъема присоединена индивидуальным жгутом проводов непосредственно к сборке зажимов шинок сигнализации и также непосредственно к элементам схемы индивидуальной сигнализации положения выключателя. Применительно к высоковольтным синхронным и асинхронным двигателям это КРУ также, как и вышеописанное, не может обеспечить полноценную защиту, частые запуски и управление, особенно в случае их работы совместно с насосами насосных станций различного назначения.

Известен шкаф комплектного распределительного устройства, по авторскому свидетельству СССР №1023477. Это изобретение описывает только конструкцию шкафа и не описывает устройство и назначение изделия в целом. Применительно к высоковольтным синхронным и асинхронным двигателям это КРУ не может обеспечить полноценную защиту, частые запуски и управление, особенно в случае их работы совместно с насосами насосных станций различного назначения.

Известно комплектное распределительное устройство по авторским свидетельствам №1615832 и №1615833. Так же, как и в предыдущем аналоге, настоящее изобретение описывает характерные принципы построения КРУ и описывает только конструкцию сборных шин. Однако допускает изготовление КРУ, как одностороннего, так и двухстороннего обслуживания. Этому аналогу присущи те же недостатки, что и предыдущему. А именно, не дано описание устройства и назначения КРУ. Применительно к высоковольтным синхронным и асинхронным двигателям это КРУ не может обеспечить полноценную защиту, частые запуски и управление, особенно в случае их работы совместно с насосами насосных станций различного назначения.

Известно комплектное распределительное устройство по авторскому свидетельству №2123748. Это КРУ является развитием предшествующих изобретений, то есть изобретений по авторским свидетельствам СССР № №1615832 и 1615833. В этих изобретениях дано описание нового расположения шин и коммутационных аппаратов. Этому аналогу присущи те же недостатки, что и предыдущему. А именно, отсутствует описание назначения и устройства КРУ. Применительно к высоковольтным синхронным и асинхронным двигателям это КРУ не может обеспечить полноценную защиту, частые запуски и управление, особенно в случае их работы совместно с насосами насосных станций различного назначения.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков аналогом к заявленному изобретению (прототипом) является комплектное распределительное устройство по патенту РФ №2189680. Это Комплектное распределительное устройство выполнено в виде сопряженных панелей со сборными шинами, соединенными между собой. Каждый из его коммутационных автоматов оснащен независимыми расцепителями для дистанционного отключения и независимой катушкой включения для дистанционного включения. Система управления коммутационными автоматами снабжена системой телемеханики и содержит блоки телеуправления, телесигнализации, выходящие на систему телемеханики диспетчера. Она обеспечивает дистанционное управление включением, выключением и сигнализацию положения коммутационных автоматов и содержит устройство защитного отключения, срабатывающее от микропроцессорного реле защиты. Введение в систему управления коммутационной аппаратурой устройства защиты электродвигателей дает возможность распознать повреждение и селективно отключить электродвигатели, питающиеся от распределительного пункта, при их специфичных повреждениях. Устройство защиты электродвигателей действует селективно на отключение коммутационного автомата с выдачей информации в систему телемеханики с запретом автоматического включения. Микропроцессорная защита представляет собой программируемое устройство, имеющее возможность получать данные только от трансформаторов тока и трансформаторов напряжения. Кроме того, микропроцессорная защита передает и получает ограниченное количество информации, что не дает возможность применения в современных системах АСКУЭ и АСУТП. Сама система этого комплектного распределительного устройства, как прототипа, статична, что не является его достоинством. Главными недостатками описанной конструкции высоковольтного комплектного распределительного устройства (прототипа) является низкое количество циклов запуска/остановки, максимум до 25000 циклов до окончания ресурса, малая частота включений (раз/час) высоковольтных синхронных и асинхронных двигателей не более 6 раз в час, отсутствие возможности получать информацию от внешних датчиков и обеспечивать интегрированную работу в системах АСКУЭ и АСУТП. В связи со сказанным в прототипе невозможно обеспечить полноценную защиту, контроль и управление высоковольтными синхронными и асинхронными двигателями, особенно в случае их работы совместно с насосами насосных станций различного назначения. Эти недостатки в совокупности делают это комплектное распределительное устройство малопригодным на практике. Кроме того, известное высоковольтное КРУ является громоздкой конструкцией, так как состоит из значительного числа панелей.

Задача, которую поставили перед собой разработчики нового высоковольтного комплектного распределительного устройства, состояла в создании такого устройства, которое обеспечивало бы полноценную защиту, контроль и управление высоковольтными синхронными и асинхронными двигателями, особенно в случае их работы совместно с насосами насосных станций различного назначения, сделало бы ее более компактной, более простой конструктивно по сравнению с существующими. Техническим результатом, достигнутым в процессе решения поставленной перед разработчиком задачи, явились высокое количество циклов запуска/остановки вплоть до 1 мл циклов до окончания ресурса, высокая частота включений (раз/час) высоковольтных синхронных и асинхронных двигателей вплоть до 600 раз в час, возможность получать информацию от внешних датчиков и обеспечивать интегрированную работу в системах АСКУЭ и АСУТП.

Сущность изобретения состоит в том, что в высоковольтном комплектном распределительном устройстве, состоящем из отдельного металлического шкафа, разделенного на технологические отсеки, выполненного с возможностью одностороннего и двухстороннего обслуживания, и содержащего коммутационный аппарат, микропроцессорную защиту и защиту главных цепей, в качестве коммутационного аппарата применен высоковольтный контактор, а микропроцессорная защита выполнена с возможностью обеспечения совместной работы с датчиками температуры, уровня, сухого хода, датчиками затопления, скорости и давления и возможностью интеграции в системы АСКУЭ и АСУТП, ввод и отходящие линии выполнены в виде сборных шин или кабельного присоединения, а защита главных цепей выполнена в виде устройства дуговой защиты и разгрузочных клапанов.

Кроме того, сущность изобретения состоит в том, что в высоковольтном комплектном распределительном устройстве в качестве коммутационного аппарата главных цепей применен стационарный высоковольтный контактор и оно включает два измерительных трансформатора тока.

Вместе с тем, сущность изобретения состоит и в том, что в высоковольтном комплектном распределительном устройстве в качестве коммутационного аппарата главных цепей применен стационарный высоковольтный контактор и оно включает три измерительных трансформатора тока.

Кроме того, сущность изобретения состоит в том, что в высоковольтном комплектном распределительном устройстве в качестве коммутационного аппарата главных цепей применен стационарный высоковольтный контактор и оно включает два измерительных трансформатора тока и измерительный трансформатор напряжения.

Сущность изобретения состоит и в том, что в высоковольтном комплектном распределительном устройстве в качестве коммутационного аппарата главных цепей применен стационарный высоковольтный контактор и оно включает три измерительных трансформатора тока и измерительный трансформатор напряжения.

Кроме того, сущность изобретения состоит в том, что в высоковольтном комплектном распределительном устройстве в качестве коммутационного аппарата главных цепей применен высоковольтный контактор выкатного исполнения и оно включает два измерительных трансформатора тока.

Сущность изобретения состоит и в том, что в высоковольтном комплектном распределительном устройстве в качестве коммутационного аппарата главных цепей применен высоковольтный контактор выкатного исполнения и оно включает три измерительных трансформатора тока.

Кроме того, сущность изобретения состоит в том, что в высоковольтном комплектном распределительном устройстве в качестве коммутационного аппарата главных цепей применен высоковольтный контактор выкатного исполнения и оно включает два измерительных трансформатора тока и измерительный трансформатор напряжения.

И наконец, сущность изобретения состоит в том, что в высоковольтном комплектном распределительном устройстве в качестве коммутационного аппарата главных цепей применен высоковольтный контактор выкатного исполнения и оно включает три измерительных трансформатора тока и измерительный трансформатор напряжения.

Доказательства возможности осуществления заявляемого КРУ с реализацией указанного назначения приводятся ниже на конкретном примере КРУ в нескольких вариантах. Этот характерный пример выполнения конкретного КРУ согласно предлагаемому изобретению ни в коей мере не ограничивает его объем правовой защиты. В этом примере дана лишь конкретная иллюстрация нового КРУ. Изобретение поясняется графически, где:

на фиг.1 схематически изображен состав корпуса КРУ с указанием основных функциональных отсеков, вид сбоку;

на фиг.2 схематически изображено КРУ, вид сбоку, для случая применения в качестве коммутационного аппарата главных цепей стационарного высоковольтного контактора, измерительных трансформаторов тока;

на фиг.3 изображена схема главных цепей КРУ для случая применения в качестве коммутационного аппарата главных цепей стационарного высоковольтного контактора, двух измерительных трансформаторов тока;

на фиг.4 изображена схема главных цепей КРУ для случая применения в качестве коммутационного аппарата главных цепей стационарного высоковольтного контактора, трех измерительных трансформаторов тока;

на фиг.5 схематически изображено КРУ, вид сбоку, для случая применения в качестве коммутационного аппарата главных цепей стационарного высоковольтного контактора, измерительных трансформаторов тока и измерительного трансформатора напряжения;

на фиг.6 изображена схема главных цепей КРУ для случая применения в качестве коммутационного аппарата главных цепей стационарного высоковольтного контактора, двух измерительных трансформаторов тока и измерительного трансформатора напряжения;

на фиг.7 изображена схема главных цепей КРУ для случая применения в качестве коммутационного аппарата главных цепей стационарного высоковольтного контактора, трех измерительных трансформаторов тока и измерительного трансформатора напряжения;

на фиг.8 схематически изображено КРУ, вид сбоку, для случая применения в качестве коммутационного аппарата главных цепей высоковольтного контактора выкатного исполнения, измерительных трансформаторов тока;

на фиг.9 изображена схема главных цепей КРУ для случая применения в качестве коммутационного аппарата главных цепей высоковольтного контактора выкатного исполнения, двух измерительных трансформаторов тока;

на фиг.10 изображена схема главных цепей КРУ для случая применения в качестве коммутационного аппарата главных цепей высоковольтного контактора выкатного исполнения, трех измерительных трансформаторов тока;

на фиг.11 схематически изображено КРУ, вид сбоку, для случая применения в качестве коммутационного аппарата главных цепей высоковольтного контактора выкатного исполнения, измерительных трансформаторов тока и измерительного трансформатора напряжения;

на фиг.12 изображена схема главных цепей КРУ для случая применения в качестве коммутационного аппарата главных цепей высоковольтного контактора выкатного исполнения, двух измерительных трансформаторов тока и измерительного трансформатора напряжения;

на фиг.13 изображена схема главных цепей КРУ для случая применения в качестве коммутационного аппарата главных цепей высоковольтного контактора выкатного исполнения, трех измерительных трансформаторов тока и измерительного трансформатора напряжения;

на фиг.14 приведены в табличном виде характеристики высоковольтного контактора 13.

В настоящее время для защиты, управления и запусков высоковольтных синхронных и асинхронных двигателей применяются КРУ, у которых в качестве коммутационного аппарата главных цепей применен высоковольтный вакуумный, элегазовый или масляный выключатель стационарного, либо выкатного типа.

В новом КРУ в качестве коммутационного аппарата главных цепей применен высоковольтный контактор стационарного либо выкатного исполнения, а для защиты, контроля и управления вторичными цепями используется специальная микропроцессорная защита с функциями, обеспечивающими защиту высоковольтных синхронных и асинхронных двигателей, в т.ч насосных станций различного назначения и работу с внешними интегральными, дифференциальными и другими типами датчиков. Высокие механическая и электрическая износостойкости высоковольтного контактора, примененных в КРУ, которые в значительной степени превосходят аналогичные характеристики вакуумных, элегазовых и масляных выключателей, позволяют многократно увеличить ресурс нового КРУ, снизить затраты на текущие обслуживание и ремонт, работу до окончания ресурса коммутационного аппарата. Вместе с тем, специальная микропроцессорная защита не только улучшает защиту и нормальное функционирование последующего высоковольтного оборудования, но и добавляет новые функции, позволяющие участвовать КРУ в технологических процессах (например, в работе насосных станций различного назначения) как единое законченное изделие, позволяя обеспечить защиту от затопления, переполнения резервуаров, защиту по «сухому» ходу и др., в то время как раньше для этого использовались дополнительные контрольно-измерительные приборы и устройства автоматизации.

Благодаря предлагаемой конструкции КРУ удалось добиться увеличения количества циклов запуска/остановки, частоты включений (раз в час) высоковольтных синхронных и асинхронных двигателей, в том числе насосных станций различного назначения, обеспечения полноценной защиты высоковольтных синхронных и асинхронных двигателей, т.е. повысить эффективность и надежность самих КРУ и сопряженных с ними технологических процессов, снизив при этом стоимость Распределительных устройств, что отличает настоящее КРУ от существующих аналогов.

КРУ, приводимая в качестве примера нового изобретения, выполнена в нескольких вариантах, каждый из которых предназначен для определенных конкретных условий эксплуатации.

Новое КРУ размещено в отдельном металлическом корпусе. Все органы главных цепей и цепей управления и сигнализации, приводы аппаратов, приборы измерения и учета и др. расположены внутри или на фасаде корпуса 1 КРУ, представляющего собой сварную конструкцию из гнутых металлических профилей, обшитую оцинкованными либо окрашенными металлическими листами. В качестве материала для металлических листов может быть применена сталь, либо любые другие подходящие материалы. Внутренние перегородки 2 изготовлены также из оцинкованных либо окрашенных металлических листов, либо из материалов, обладающих диэлектрическими свойствами. Все перечисленные варианты КРУ, изображенные на фиг.1 - фиг.13 предусматривают внутреннее исполнение (по защищенности от воздействия окружающей среды УЗ). Вместе с тем, они могут быть с определенными конструктивными изменениями выполнены и наружного исполнения (IP54-IP65, вентиляция, подогрев), а так же для применения в условиях различных климатических зон (по защищенности от воздействия окружающей среды У1, УХЛ1, ХЛ1, Т1 и др.). Корпусы 1 КРУ могут предусматривать как одностороннее, так и двухстороннее обслуживание. Все аппараты и приборы, установленные в отсеках 3, 4, 5, 6, 7 заземлены. Верхняя дверь, на которой установлены приборы цепей управления, сигнализации, измерения и учета, заземлены гибкой перемычкой. Остальные двери также заземляют гибкой перемычкой. При установке КРУ в РУ корпуса КРУ 1 соединяют друг с другом болтами. Для образования единого контура заземления в нижней части корпуса в каждом КРУ установлена заземляющая шина 8, доступная для осмотра обслуживающим персоналом, и два болта заземления. Заземляющая шина 8 подключена к контуру заземления распределительного устройства. Корпус КРУ допускает непосредственную приварку его к металлическим заземленным конструкциям. В КРУ предусмотрены следующие блокировки:

- блокировка включения и отключения заземляющих ножей и разъединителя 9, 10 и 11 при включенном высоковольтном контакторе 12;

- блокировка включения разъединителей при включенных заземляющих ножах 9,10;

- блокировка открывания двери КРУ при включенных разъединителях 9, 10;

- блокировка двери, не позволяющая осуществить доступ в отсек измерительных трансформаторов, разрядников и нижних кабельных присоединений при отключенном заземляющем разъединителе 9, 11;

- блокировка, не допускающая включения высоковольтного контактора 12, установленного на выдвижном элементе 13 при промежуточном его положении между рабочим и контрольным;

- блокировка, не допускающая перемещений выдвижного элемента 13 из контрольного положения в рабочее при включенных ножах заземляющего разъединителя 11;

- блокировка двери, не позволяющая осуществить доступ в отделение отсека верхних кабельных присоединений 7 при отключенном заземляющем разъединителе 9;

- блокировка высоковольтного высоковольтного контактора 12, не допускающая его перемещение в рабочее положение при открытой двери отсека 6;

- блокировка шторками 14, не позволяющая осуществить доступ к неподвижным контактам 15 при отсутствии выдвижного элемента 13.

С целью обеспечения безопасности и удобства обслуживания, а также соблюдения правил ПУЭ и другой нормативной документации КРУ разделяют на пять основных отсеков:

- Отсек сборных шин 3;

- Отсек релейной защиты и автоматики 4;

- Отсек высоковольтного высоковольтного контактора 5;

- Отсек измерительных трансформаторов, разрядников и нижних кабельных присоединений 6;

- Отсек верхних кабельных присоединений для кабельного ввода «сверху» 7.

В отсеке сборных шин 5 размещают сборные шины 16 и шинный разъединитель с заземлителем 9 (в случае стационарного исполнения). При этом, ручной привод разъединителя и заземлителя 17 располагают на фасаде корпуса 1 КРУ. Сборные шины 16 формируют последовательно соединенными секторами изолированной (не изолированной) полосы из электротехнической меди (алюминия). Шины 16 устанавливают на выводы неподвижных контактов шинных разъединителей 9 любой известной конструкции, подходящих габаритных размеров, соответствующих номиналов тока и напряжения. Отсек 3 располагают в верхней части КРУ и отделяют от других отсеков съемными металлическими или диэлектрическими негорючими перегородками 2. Доступ в отсек 3 обеспечивают через съемные панели на верху КРУ или отсек релейной защиты и автоматики 4, предусматривают автоматическое отключение высоковольтного контактора 12 при попытке несанкционированного доступа внутрь отсека сборных шин 3. Так же в отсеке 3 предусмотрена дуговая защита 18, предназначенная для отключения контактора 12 в случае возникновения дугового разряда при коротком замыкании на шинах 16 и клапан сброса избыточного давления 19.

Отсек релейной защиты и автоматики 4 может быть выполнен как часть конструктива корпуса 1, так и в виде отдельной встраиваемой сборочной единицы. Внутри отсека располагают: панель зажимов 20, служащую каналом для магистральных шинок оперативных цепей питания электромагнитов включения, цепей управления и сигнализации, для выполнения межкамерных вторичных соединений при монтаже. Доступ в отсек 4 осуществляют через дверь, на которой смонтирована аппаратура измерения, органы управления, сигнализации и микропроцессорная защита 21 с функциями, обеспечивающими защиту высоковольтных синхронных и асинхронных двигателей, приборы учета. В случае стационарного исполнения предусматривают возможность разместить часть оборудования цепей управления, сигнализации, измерения и учета на двери отсека высоковольтного контактора 5. Микропроцессорная защита 21 должна обеспечивать следующие функции:

Защиты, измерения, автоматики, диагностики сети и коммутационного аппарата, самодиагностики, цифрового осциллографирования и связи по любому известному протоколу, а так же:

- Отключение при блокировке ротора электродвигателя;

- Отключение при перегрузке по току электродвигателя;

- Отключение при работе электродвигателя с недогрузкой;

- Отключение при работе двигателя с недопустимой асимметрией токов;

- Отключение при превышении уровня тока утечки на землю;

- Отключение электродвигателя при обрыве токового провода или выгорании контакта контактора 12;

- Отключение при превышении питающего напряжения;

- Отключение при понижении питающего напряжения;

- Отключение электродвигателя при пропадании или обрыве фазы напряжения;

- Запрет включения при неправильном чередовании фаз;

- Запрет включения при нарушении изоляции двигателя;

- Ограничение количества повторных пусков двигателя.

Кроме того, микропроцессорная защита 21 должна обеспечивать:

- Непосредственное измерение температуры двигателя внешним интегральным датчиком температуры:

- Подключение датчиков уровня жидкости в резервуаре;

- Подключение датчика «сухого хода» двигателя;

- Подключение датчика затопления помещения.

Микропроцессорная защита 21 должна иметь логические входы и выходы для автоматического ввода резерва (АВР), дублирования и дистанционного управления.

При этом микропроцессорная защита 21, соответствуя всем необходимым требованиям, предполагает перспективное развитие системы.

Отсек высоковольтного контактора 5 располагают в средней части КРУ. В отсеке 5 располагают высоковольтный контактор 12, установленный на площадку из гнутых стальных профилей (в случае стационарного исполнения), на вводные и выводные контакты которого с помощью болтового соединения крепят шину главных цепей 16. Доступ в отсек 5 осуществляют через дверь, которая может иметь смотровое окно. В случае выкатного исполнения контактор 12 устанавливают на выдвижном элементе 13. В нижней части отсека 5 располагают рельсы 22 для направления выдвижного элемента 13 при его перемещениях в отсеке 5. Отсек 5 отделяют от отсека сборных шин 3 панелью 23, на которой смонтированы неподвижные контакты 15, защищенные шторками 14, которые автоматически открываются при вкатывании и закрываются при выкатывании контактора 12 из отсека 5. В отсеке 5 предусматривают автоматическое отключение высоковольтного контактора 12 при попытках его перемещения из рабочего положения или несанкционированном доступе внутрь отсека 5. Характеристики высоковольтного контактора 12 должны быть не ниже приведенных в таблице на фиг.14. В отсеке измерительных трансформаторов, разрядников и нижних кабельных присоединений 6 устанавливают кабельные присоединения отходящих линий 24, измерительные трансформаторы тока 25, 26, линейный разъединитель с заземлителем 10 любой известной конструкции, подходящих габаритных размеров, соответствующих номиналов тока и напряжения, нелинейные ограничители перенапряжений (как дополнительная опция, на Фиг.1 - Фиг.13 не указаны) и измерительные трансформаторы напряжения 24. Доступ в отсек осуществляют через дверь. При этом, ручной привод разъединителя и заземлителя 17 располагают на фасаде корпуса 1 КРУ. В случае выкатного исполнения заземлитель 11 так же устанавливают в отсеке 6. Так же в отсеке 6 предусматривают дуговую защиту 18 и разгрузочный клапан для локализации воздействия электрической дуги в пределах отсеков шкафа 19, предназначенную для отключения контактора 12 в случае возникновения дугового разряда при коротком замыкании на шинах 16. Отсек 6 располагают в нижней части КРУ и отделяют от других отсеков съемными металлическими или диэлектрическими негорючими перегородками 2.

В случае нижнего кабельного ввода с присоединением его «сверху» с тыльной стороны КРУ добавляют отсек верхних кабельных присоединений для кабельного ввода «сверху» 7. Отсек 7 располагают в задней части КРУ и отделяют от других отсеков съемными металлическими или диэлектрическими негорючими перегородками 2. Доступ в отсек осуществляют через съемную панель.

При подаче оперативного питания на микропроцессорную защиту 21 происходит ее автоматическое включение, а обслуживающий персонал производит настройку контролируемых параметров и задает соответствующие уставки. Затем производят подачу питающего напряжения (6 кВ, 10 кВ, 12 кВ, 20 кВ или 35 кВ и др. в диапазоне 6 кВ - 35 кВ) на сборные шины 16, находящиеся в отсеке 3. В случае, если в КРУ применен контактор стационарного исполнения Фиг.2 - Фиг.7, после отключения ножей заземления заземлителей 9, 12 приводами 17 и включения шинного разъединителя 9 на верхние контакты контактора 13 подают питающее напряжение. После этого производят включение контактора 12 путем подачи на его управляющие цепи соответствующего оперативного питания, и после включения линейного разъединителя 10 приводом 17 происходит подача питающего напряжения на органы главных цепей и цепей измерения 25, 26, 27 в отсеке 6. После полного включения КРУ и подачи напряжения на последующую нагрузку микропроцессорная защита 21 автоматически производит мониторинг качества электроэнергии через измерительные трансформаторы тока 25, 26 и напряжения 27, состояния вспомогательных (вторичных) цепей КРУ и нагрузки (например, высоковольтных синхронных и асинхронных двигателей, в т.ч. насосных станций, высоковольтных устройств плавного пуска и частотных преобразователей, в т.ч. выполненных по двухтрансформаторной схеме), опрос сопряженных с ней датчиков и других устройств. В случае, если хотя бы один из параметров отклоняется от заданного значения, либо поступают запрещающие команды на включение, микропроцессорная защита дает команду на отключение контактора 12. При этом с цепи управления высоковольтного контактора 12 автоматически снимается оперативное питание. После этого происходит моментальное отключение контактора 12 и остановка подачи электроэнергии на последующую нагрузку.

В случае, если в конструкции КРУ применен контактор выкатного исполнения, изображенный на фиг.8 - фиг.13, шинный 9 и линейный 10 разъединители в схеме главных цепей отсутствуют. При этом для организации видимого разрыва главных цепей в КРУ устанавливают высоковольтный контактор 12 на выдвижном элементе 13, а в отсек 6 отдельно устанавливают заземлитель 11. В этом случае после включения и настройки микропроцессорной защиты 21 производят отключение ножей заземлителя 11 и только потом производят вкатывание контактора 12 на выдвижном элементе 13 по направляющим рельсам 22 в рабочее положение. При этом должно произойти надежное соединение контактора 12 с неподвижными контактами 15, расположенными на панели 20. Дальнейшая работа КРУ с контактором выкатного исполнения аналогична описанной для случая с контактором стационарного исполнения.

Высокие механическая и электрическая износостойкости высоковольтного контактора 12, примененных в КРУ, которые в значительной степени превосходят аналогичные характеристики вакуумных, элегазовых и масляных выключателей, позволяют многократно увеличить ресурс КРУ, снизить затраты на текущие обслуживание и ремонт, работу до замены коммутационного аппарата. Вместе с тем, специальная микропроцессорная защита 21 не только улучшает защиту и нормальное функционирование последующего высоковольтного оборудования, но и добавляет новые функции, позволяющие участвовать КРУ в технологических процессах (например, в работе насосных станций различного назначения) как единое законченное изделие, в то время как раньше для этого использовались дополнительные контрольно-измерительные приборы и устройства автоматизации.

Применение нового комплектного распределительного устройства (КРУ) в народном хозяйстве, которое может быть как одностороннего и двухстороннего обслуживания, позволит более надежно и безаварийно принимать и распределять электрическую энергию. Поскольку новое КРУ предназначено для защиты, управления и частых запусков высоковольтных синхронных и асинхронных двигателей, в том числе насосных станций различного назначения, то оно может быть использовано, как самостоятельное изделие, так и в составе распределительных устройств в диапазоне от 6 кВ до 35 кВ. Вместе с тем КРУ может быть использовано совместно с высоковольтными устройствами плавного пуска, преобразователями частоты, в том числе реализованными по двухтрансформаторной схеме. Благодаря новой конструкции КРУ удастся добиться увеличения количества циклов запуска/остановки, частоты включений вплоть до 600 раза в час высоковольтных синхронных и асинхронных двигателей, в том числе насосных станций различного назначения, обеспечения полноценной защиты высоковольтных синхронных и асинхронных двигателей, т.е. повысить эффективность и надежность самих КРУ и связанных с ними технологических процессов, снизив при этом стоимость распределительных устройств по сравнению с существующими на сегодняшний день устройствами. Необходимо также подчеркнуть, что система нового КРУ является динамичной, может развиваться.

Изобретение относится к электротехнике, к устройствам для подвода и распределения электрической энергии, а также защиты, управления и частых пусков высоковольтных синхронных и асинхронных двигателей, в том числе насосных станций различного назначения, в том числе и в составе распределительных устройств от 6 кВ до 35 кВ, а также совместно с высоковольтными устройствами плавного пуска, преобразователями частоты, в том числе реализованными по двухтрансформаторной схеме. Технический результат состоит в повышении защиты, контроля и управления высоковольтными синхронными и асинхронными двигателями за счет повышения количества циклов запуска/остановки, частоты их включений. В высоковольтном комплектном распределительном устройстве, состоящем из отдельного металлического шкафа, разделенного на технологические отсеки, выполненного с возможностью одностороннего и двухстороннего обслуживания, и содержащего коммутационный аппарат, микропроцессорную защиту и защиту главных цепей, в качестве коммутационного аппарата применен высоковольтный контактор. Микропроцессорная защита выполнена с возможностью обеспечения совместной работы с датчиками температуры, уровня, сухого хода, датчиками затопления, скорости и давления и возможностью интеграции в системы АСКУЭ и АСУТП. Ввод и отходящие линии выполнены в виде сборных шин или кабельного присоединения. Защита главных цепей выполнена в виде устройства дуговой защиты и разгрузочных клапанов. 3 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Высоковольтное комплектное распределительное устройство, состоящее из отдельного металлического корпуса, разделенного на технологические отсеки и содержащее коммутационный аппарат, микропроцессорную защиту и защиту главных цепей, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью одностороннего и двухстороннего обслуживания, в качестве коммутационного аппарата применен высоковольтный контактор, а микропроцессорная защита выполнена с возможностью обеспечения совместной работы с датчиками температуры, уровня, сухого хода, датчиками затопления, скорости и давления и возможностью интеграции в системы АСКУЭ и АСУТП, ввод и отходящие линии выполнены в виде сборных шин или кабельного присоединения, а защита главных цепей выполнена в виде устройства дуговой защиты и разгрузочных клапанов и содержит два или три измерительных трансформатора тока.

2. Высоковольтное комплектное распределительное устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве коммутационного аппарата главных цепей применен стационарный высоковольтный контактор, и оно содержит два или три измерительных трансформатора тока и измерительный трансформатор напряжения.

3. Высоковольтное комплектное распределительное устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве коммутационного аппарата главных цепей применен высоковольтный контактор выкатного исполнения, и оно содержит два или три измерительных трансформатора тока.

4. Высоковольтное комплектное распределительное устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве коммутационного аппарата главных цепей применен высоковольтный контактор выкатного исполнения, и оно содержит два или три измерительных трансформатора тока и измерительный трансформатор напряжения.