УСТРОЙСТВО ЗАЗЕМЛЕНИЯ ИЗОЛИРОВАННЫХ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 3 кВ Российский патент 2017 года по МПК H01R4/66 

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к стационарным устройствам заземления до 3 кВ для стационарного выполнения заземления изолированных воздушных линий электропередачи до 0,4 кВ в начале и конце каждой магистрали изолированной воздушной линии электропередачи, длинных линейных ответвлений, в местах установки секционирующих пунктов, а также в местах пересечения с воздушными линиями выше 1000 В.

Известен участок электрической сети, содержащий присоединенную с помощью питающего кабеля с нулевым проводником промышленную установку, корпус которой соединен с нулевым защитным проводником, отличающийся тем, что в качестве дополнительного нулевого защитного проводника использован протяженный заземлитель с дискретной или непрерывной утечкой тока, которым является строительный каркас здания, соединенный параллельно с нулевым защитным проводником, при этом питающий кабель расположен в зоне, ограниченной двумя круговыми цилиндрами, оси которых совпадают с осью гипотетического эквивалентного проводника, замещающего дополнительный нулевой защитный проводник, протяженный заземлитель, причем радиус наружного цилиндра равен Rmax=1,25а₀, а радиус внутреннего цилиндра Rmin=0,85а₀, где а₀ - оптимальное расстояние между кабелем и осью гипотетического эквивалентного проводника, замещающего протяженный заземлитель, соответствующее условию минимума потенциалообразующего тока и равное 0,5-1,5 м [1].

В данном техническом решении промышленная установка, соединенная с участком электрической сети, защищается протяженным заземлителем, обеспечивающим утечку тока, что не допускается при заземлении различных вариантов изолированных воздушных линий электропередачи, поэтому заземлители такого назначения и такой конструкции не годятся в качестве заземлителей изолированных воздушных линий электропередачи

Известно также заземляющее устройство для опор воздушных линий электропередачи, содержащее кольцевой заземлитель, заглубленный в грунт, и соединенный с ним вертикальный электрод, отличающееся тем, что заземлитель имеет форму цилиндрической винтовой спирали с изменяющимся по глубине количеством витков обратно пропорционально удельному сопротивлению слоев грунта в котловане, и с диаметром витков, равным диаметру котлована, пробуренного в грунте для установки опоры воздушной линии электропередачи, при этом заземлитель снабжен фиксатором, регулирующим величину шага между витками и фиксирующим их положение при засыпке котлована землей [2].

Это известное заземляющее устройство ограничено по своему функциональному назначению, а именно заземление функционирует только на участках линий, где расположены опоры; магистрали, длинные линейные ответвления, установки секционирующих пунктов, пересечения линий и т.п. невозможно эффективно заземлить с помощью данного заземляющего устройства.

Заявитель ставил перед собой задачу разработать и осуществить серийное изготовление устройства, предназначенного для стационарного выполнения заземления изолированных воздушных линий электропередачи до 0,4 кВ в начале и в конце каждой магистрали изолированной воздушной линии электропередачи, длинных линейных ответвлений, в местах установки секционирующих пунктов, а также в местах пересечения, например, с воздушной линией электропередачи выше 1000 В. При этом требовалось, чтобы заявляемое устройство было достаточно простым по конструктивному исполнению и технологии изготовления, низким по цене, легким и доступным в монтаже, удобным в техническом обслуживании и соответствовало требованиям электрической прочности изоляции устройства и электробезопасности в части стойкости к токам короткого замыкания. Вышеуказанный положительный технический результат был достигнут за счет совокупности существенных конструктивных признаков предложенного устройства заземления изолированных воздушных линий электропередачи представленной в нижеследующей формуле изобретения: «устройство заземления изолированных воздушных линий электропередачи напряжением до 3 кВ, содержащее стационарно расположенный на стойках опор линии шкаф, содержащий схему электрических соединений, включающую по меньшей мере три фазы многофазной электрической цепи и одну нейтраль, соединенную непосредственно с заземлителем, кабельные наконечники для подключения схемы электрических соединений шкафа к шлейфам, соединенным с проводами линии по меньшей мере один шунт для соединения шкафа с заземлителем и коммутационную аппаратуру, при этом до вершины опоры указанные шлейфы закреплены вертикально на ее стойке таким образом, чтобы концы шлейфов можно было свободно прикрепить к изолированным проводам линии посредством зажимов; вышеупомянутый шкаф закреплен на железобетонной стойке трапецеидального сечения изолированной воздушной линии электропередачи посредством узла крепления; коммутационная аппаратура состоит из рубильника и ручного привода с рукояткой».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 - схема установки устройства заземления на стойках опор изолированной воздушной линии электропередачи, выполненного согласно настоящему изобретению; на фиг. 2 - конструкция шкафа устройства на фиг. 1; на фиг. 3 - схема электрических соединений устройства заземления на фиг. 1.

Заявляемое устройство заземления изолированных воздушных линий электропередачи напряжением до 3 кВ состоит из шкафа 1, в котором размещается схема электрических соединений, представляющая собой, например, три фазы 2, 3, 4 многофазной электрической цепи и одну нейтраль 5, соединяемую непосредственно с заземлителем 6, кабельных алюминиевых наконечников 7, предназначенных для подключения схемы электрических соединений шкафа 1 к шлейфам 8, шунта 9 для соединения шкафа 1 с заземлителем 6 и коммутационной аппаратуры. Коммутационная аппаратура состоит из рубильника 10, контакты и ножи которого выполняются из медного листа, а шина алюминиевая, и ручного привода 11 с рукояткой 12. Шкаф 1 стационарно закрепляется на железобетонной стойке 13 трапецеидального сечения опоры изолированной воздушной линии электропередачи посредством узла крепления, выполненного, например, в виде стальных оцинкованных шпилек 14 с болтами 15 и гайками 16. До вершины 17 стойки 13 опоры линии шлейфы 8 в форме кабельного ввода крепятся на ней вертикально также шпильками 14 с болтами 15 и гайками 16, при этом концы 18 кабельного ввода 8 за счет свободных изгибов уже легко крепятся к изолированным проводам 19 линии с помощью соединительных и ответвительных зажимов 20 и 21.

Заземлитель 6, связанный шунтом 9 со схемой электрических соединений шкафа 1, представляет собой электрод, один отрезок которого проходит вдоль закопанной в землю части 22 стойки 13, а другой отрезок проходит параллельно уровню земли 23.

Изобретение работает следующим образом.

Монтаж, техническое обслуживание и эксплуатация заявляемого устройства заземления осуществляются квалифицированным персоналом, в частности электромонтажниками-линейщиками не ниже 3-го разряда в сответствии с правилами эксплуатации электроустановок, требованиями электробезопасности и инструкции по монтажу. Шкаф 1 с помощью узла крепления (шпильками с болтами и гайками) 14, 15, 16 в стационарном положении крепится к стойке 13 опоры изолированной воздушной линии электропередачи (в тех местах, где про проекту требуется данное заземление) на таком уровне 23 от поверхности земли, чтобы хватило длин шлейфов 8 для свободного их подсоединения к изолированным проводам 19 линии. Привод 11 рубильника 10 ставится в выключенное состояние для исключения несанкционированого использования устройства заземления, алюминиевые наконечники 7 опрессовываются на фазных жилах шлейфов 8, которые сначала крепятся по вертикальному стволу стойки 13 шпильками с болтами и гайками 14, 15, 16 до ее вершины 17 и затем путем свободного изгиба шлейфов 8 крепятся к изолированным проводам 19 с помощью соединительных и ответвительных зажимов 20 и 21. Одновременно шунт 9 шкафа 1 соединяется с заземлителем 6, заглубленным вдоль части 22 стойки 13 опоры и параллельно уровню 23 земли. На этом монтаж устройства заземления заканчивается и осуществляется ввод устройства в эксплуатацию по схеме циклов «включение - произвольная пауза - отключение» порядка 2000 раз.

Предлагаемое устройство предназначается для стационарного выполнения заземления изолированных воздушных линий электропередачи до 0,4 кВ в начале и конце каждой магистрали изолированной воздушной линии электропередачи, длинных линейных ответвлений, местах установки секционирующих пунктов, а также в местах пересечения с воздушной линией выше 1000 В, что требует повышенного внимания к проблемам электрической прочности и электробезопасности устройства такого многофункционального назначения. Степень защиты заявленного устройства заземления при номинальных значениях климатических факторов внешней среды согласно ГОСТу 15150 и ГОСТу 15543.1 определяется такими критериями. Сопротивление изоляции электрических цепей устройства относительно шкафа 1 и цепей, электрически не связанных между собой, измеренное при напряжении не менее 500 В, составляет не менее 10 МОм; электрическая прочность изоляции цепей устройства, не бывших в эксплуатации, при нормальных климатических условиях по ГОСТ 15150, обеспечивает выдержку в течение 5 секунд испытательного напряжения 2500 В частотой 50 Гц; устройство обеспечивает также стойкость к токам короткого замыкания. Превышения температуры нагрева контактных соединений в нормальном режиме работы устройства не наблюдалось в процессе его эксплуатации, при этом наибольшая температура нагрева токоведущих частей не превышала плюс 95°C, а температура нагрева токоведущих частей устройства заземления при воздействии токов (токов термической стойкости) короткого замыкания 3,2 кА в течение 1 секунды не превышает плюс 200°C.

В ООО «МЗВА» налажен серийный выпуск предлагаемых устройств заземления изолированных воздушных линиий электропередачи и поставка их по запросам заказчиков на открытые электроэнергетические объекты Российской Федерации.

Источники информации

[1] Описание изобретения к патенту №2109378 «Участок электрической сети», H01R 4/66, Н02В 1/16, заявлено 13.04.1993, опубликовано 20.04.1998.

[2] Описание изобретения к патенту №2288529 «Заземляющее устройство для опор воздушных линий электропередачи», H01R 4/66, заявлено 18.04.2005, опубликовано 27.11.2006.

[3] Описание изобретения к авторскому свидетельству №504267 «Заземлитель», H01R 3/06, заявлено 04.11.74, опубликовано 25.02.76. Бюллетень №7.

[4] Описание изобретения к авторскому свидетельству №985867 «Заземляющее устройство», H01R 4/66, Н02В 1/16, заявлено 13.11.80, опубликовано 30.12.88. Бюллетень №48.

[5] Описание изобретения к авторскому свидетельству №1363352 «Заземляющее устройство», H01R 4/66, заявлено 26.03.1986, опубликовано 30.12.1987.

[6] Описание изобретения к авторскому свидетельству №1432638 «Заземлитель», H01R 4/66, Н02В 1/16, заявлено 30.12.86, опубликовано 23.10.88. Бюллетень №39.

[7] Описание изобретения к патенту №2081490 «Заземляющее устройство в электрических сетях с изолированной нейтралью», H01R 4/66, заявлено 29.08.1994, опубликовано 10.06.1997.

[8]Описание изобретения к патенту №2074465 «Закоротка Зотовых для опор воздушных линий электропередачи», H01R 4/66, заявлено 09.02.1994, опубликовано 27.11.1997.

[9] Описание изобретения к авторскому свидетельству №412646 «Заземляющее устройство для выравнивания электрического потенциала», H01R 3/06, заявлено 30.10.72, опубликовано 25.01.74. Бюллетень №3.

[10] Описание изобретения к патенту №2111585 «Участок электрической сети», H01R 4/66, Н02В 1/16, заявлено 13.04.1993, опубликовано 20.05.1998.

[11] Патент Японии №2003217702, «Заземляющее устройство», H01R 4/66, опубликован 31.07.2003.

[12] Патент Японии №11144778, «Заземляющее устройство», H01R 4/66, опубликован 28.05.1999.

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к стационарным устройствам заземления до 3 кВ для стационарного выполнения заземления изолированных воздушных линий электропередачи до 0,4 кВ. Устройство состоит из шкафа 1, схемы электрических соединений (три фазы 2, 3, 4 и одна нейтраль 5), заземлителя 6, кабельных наконечников 7, шлейфов 8, шунта 9 для соединения шкафа 1 с заземлителем 6 и коммутационной аппаратуры (рубильник 10 и ручной привод 11 с рукояткой 12). Шкаф 1 стационарно закрепляется на стойке 13 опоры изолированной воздушной линии электропередачи посредством узла крепления, До вершины 17 стойки 13 шлейфы 8 крепятся на ней вертикально, а их концы за счет свободных изгибов крепятся к изолированным проводам 19 линии с помощью соединительных и ответвительных зажимов 20 и 21. Заземлитель 6, связанный шунтом 9 со схемой электрических соединений шкафа 1, представляет собой электрод, один отрезок которого проходит вдоль закопанной в землю части 22 стойки 13, а другой отрезок проходит параллельно уровню земли 23. Предлагаемое устройство простое и доступное в монтаже и обеспечивает высркий уровень электробезопасности. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство заземления изолированных воздушных линий электропередачи напряжением до 3 кВ, содержащее стационарно расположенный на стойках опор линии шкаф, содержащий схему электрических соединений, включающую по меньшей мере три фазы многофазной электрической цепи и одну нейтраль, соединенную непосредственно с заземлителем, кабельные наконечники для подключения схемы электрических соединений шкафа к шлейфам, соединенным с проводами линии по меньшей мере один шунт для соединения шкафа с заземлителем и коммутационную аппаратуру, при этом до вершины опоры указанные шлейфы закреплены вертикально на ее стойке таким образом, чтобы концы шлейфов можно было свободно прикрепить к изолированным проводам линии посредством зажимов.

2. Устройство по п. 1, в котором вышеупомянутый шкаф закреплен на железобетонной стойке трапецеидального сечения изолированной воздушной линии электропередачи посредством узла крепления.

3. Устройство по п. 1, в котором коммутационная аппаратура состоит из рубильника и ручного привода с рукояткой.