Передвижная электроустановка обратной трансформации Российский патент 2023 года по МПК H01F27/06 H02B7/06 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтным мобильным электроустановкам трансформаторным подстанциям и может быть использовано в энергетической отрасли для временного электроснабжения жилищно-коммунальных, общественных и промышленных потребителей через распределительную сеть высокого напряжения

Известна мобильная трансформаторная подстанция, которая содержит корпус, последовательно подключенные устройство ввода, несколько повышающих трансформаторов, закрепленных внутри корпуса, и устройство вывода [US 10389261, дата публикации: 20.08.2019 г., МПК: Н02М 5/12].

Известна мобильная трансформаторная подстанция, которая содержит корпус, внутри которого расположены последовательно подключенные друг к другу устройство для электрического подключения к передвижной электростанции с распределительным устройством низкого напряжения, силовой трансформатор, закрепленный на полу корпуса, и устройство для электрического подключения к потребителю электрической энергии с распределительным устройством высокого напряжения [RU2599055, дата публикации: 10.10.2016 г., МПК: Н02В 7/06].

В качестве прототипа выбрана передвижная электроустановка обратной трансформации, которая содержит корпус, внутри которого расположены последовательно подключенные друг к другу устройство ввода, обеспечивающий подключение генератора и содержащий устройства защиты от перегрузок, силовой трансформатор, закрепленный на полу корпуса устройством крепления силового трансформатора, и устройство вывода для подключения к линии электропередач [US9203276, дата публикации: 01.12.2015 г., МПК: Н02K 11/33].

Общим недостатком известных технических решений, в том числе прототипа является низкая универсальность технических решений, раскрытых в них. Это обусловлено тем, что они имеют фиксированную мощность, а изменение характеристик полной мощности, вырабатываемой передвижной электроустановкой выполняется только за счет смены одной установки, имеющей одну величину полной мощности, на установку с другой величиной полной мощности, которая необходима для обеспечения пропускной способности сети для электроснабжения потребителя, либо путем объединения нескольких установок в одну систему для получения требуемой мощности. Одним из решений такого недостатка может быть замена одного силового трансформатора с имеющимися характеристиками полной мощности на другой силовой трансформатор с требуемыми характеристиками полной мощности, однако поскольку в большинстве случаев такие силовые трансформаторы будут иметь разные размеры и конфигурации креплений, то имеющееся в установке устройство крепления силового трансформатора не будет обеспечивать возможность надежной фиксации положения силового трансформатора, что существенным образом ограничивает функциональные возможности передвижной установки обратной трансформации, и зачастую приводит к недостаточному использованию ресурсов высокомощных электроустановок, либо к отсутствию электроустановки необходимой мощности.

Техническая проблема, на решение которой направлено изобретение, заключается в расширении функциональных возможностей передвижной электроустановки обратной трансформации.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в обеспечении возможности установки и закрепления в корпусе передвижной электроустановки обратной трансформации силовых трансформаторов различной мощности и конфигурации.

Дополнительный технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в упрощении закрепления в корпусе передвижной электроустановки обратной трансформации силовых трансформаторов различной мощности.

Дополнительный технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении надежности закрепления в корпусе передвижной электроустановки обратной трансформации силовых трансформаторов различной мощности.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Передвижная электроустановка обратной трансформации содержит корпус, последовательно подключенные устройство ввода, силовой трансформатор, и устройство вывода, при этом корпус внутри содержит устройство крепления силового трансформатора. В отличие от прототипа устройство крепления силового трансформатора представлено в виде рядов направляющих с расположенными на разных уровнях элементами фиксации положения силового трансформатора.

Передвижная электроустановка обратной трансформации обеспечивает возможность временного электроснабжения обесточенного участка электросетей путем преобразования электрической энергии трехфазного переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 0,4 кВ, вырабатываемой передвижной электростанцией, и передачи ее в сеть напряжением 6 или 10 кВ.

Корпус обеспечивает несущие функции электроустановки и может иметь коробчатую или рамную конструкцию, либо он может иметь средства для его закрепления на шасси транспортного средства, в т.ч. прицепа или полуприцепа, либо он может быть представлен в виде специализированной настройки транспортного средства, в т.ч. прицепа или полуприцепа. Также корпус может иметь средства для обеспечения транспортировочных функций электроустановки в виде крюков, проушин, полозьев и пр.

Силовой трансформатор посредством электромагнитной индукции обеспечивает возможность преобразования одной величины напряжения и тока в другую величину напряжения и тока той же частоты без изменения ее передаваемой мощности. В наиболее распространенном варианте исполнения электроустановки обратной трансформации представлены силовые масляные трансформаторы, полной мощностью от 250 до 630 кВА, однако не исключается возможность использования и иных силовых трансформаторов. Силовой трансформатор для обеспечения возможности фиксации его положения в корпусе содержит элементы крепления, расположенные в основании, которые могут быть представлены отверстиями и/или вырезами, либо болтами и/или шпильками.

Устройство крепления силового трансформатора обеспечивает возможность фиксации его положения относительно корпуса.

Устройство крепления силового трансформатора представлено в виде рядов направляющих, с расположенными на разных уровнях элементами фиксации положения трансформатора, что обеспечивает возможность установки и закрепления в корпусе передвижной электроустановки обратной трансформации силовых трансформаторов различной мощности.

Ряды направляющих обеспечивают возможность установки силовых трансформаторов различной мощности и марок в корпус и преимущественно выполнены из прочных конструкционных материалов. Ряды направляющих преимущественно могут быть расположены параллельно друг другу, при этом расстояние между направляющими каждого ряда может соответствовать расстоянию между элементами крепления силового трансформатора.

Ряды направляющих могут быть представлены в виде профилей или труб. При этом для повышения надежности закрепления в корпусе передвижной электроустановки обратной трансформации силовых трансформаторов различной мощности ряды направляющих могут быть представлены в виде труб многоугольного сечения, например квадратного или прямоугольного. При этом для дополнительного повышения надежности закрепления между рядами направляющих может быть установлена поперечина. Ряды направляющих могут быть закреплены в корпусе, в том числе на полу или раме любыми известными средствами разъемного и/или неразъемного соединения.

Элементы фиксации положения силового трансформатора обеспечивают возможность закрепления силового трансформатора на направляющих в корпусе и могут быть представлены в виде отверстий или вырезов, выполненных на направляющих, либо стяжных приспособлений, представленных в виде болтов или шпилек, закрепленных на поверхности направляющих. При этом для упрощения установки и закрепления в корпусе передвижной электроустановки обратной трансформации силовых трансформаторов различной мощности элементы фиксации положения трансформатора могут быть представлены отверстиями со съемными стяжными элементами. Для этого отверстие может иметь резьбу, а стяжной элемент может быть представлен шпилькой с гайкой. Однако для повышения надежности закрепления в корпусе передвижной электроустановки обратной трансформации силовых трансформаторов различной мощности отверстие может быть выполнено без резьбы, а стяжной элемент может быть представлен в виде загнутой под прямым углом шпильки, установленной в это отверстие. Таким образом, исключается вероятность срыва резьбы и при этом обеспечивается надежная фиксация положения силового трансформатора.

Элементы фиксации положения силового трансформатора расположены на разных уровнях, что непосредственно влияет на возможность закрепления силовых трансформаторов различной мощности внутри корпуса, поскольку расположение элементов крепления силового трансформатора меньшей мощности отличается от элементов крепления силового трансформатора большей мощности.

Каждый уровень элементов фиксации положения силового трансформатора образует контур, соответствующий контуру, образуемому элементами крепления на силовом трансформаторе, который позволяет закрепить в корпусе силовой трансформатор необходимой мощности. Под контуром подразумевается периметр, образуемый прямыми, проведенными через элементы фиксации положения силового трансформатора одного уровня. При этом для наилучшего распределения нагрузки элементы фиксации положения силового трансформатора каждого уровня расположены на соответствующей паре рядов направляющих, а полученный каждым уровнем контур при этом имеет квадратную форму. При этом для повышения сбалансированности конструкции электроустановки уровни элементов фиксации положения силового трансформатора на направляющих могут быть расположены концентрично относительно центральной поперечной оси корпуса. Таким образом уровень элементов фиксации положения силового трансформатора меньшей мощности может быть расположен внутри уровня элементов фиксации положения силового трансформатора большей мощности.

Устройство ввода обеспечивает возможность подключения источника электроэнергии, в качестве которого может быть представлена, к примеру передвижная дизельная электростанция, и подачи электроэнергии на силовой трансформатор. Устройство ввода предпочтительно может быть представлено в виде распределительных устройств низкого напряжения (0,4 кВ), например, в виде распределительной панели, снабженной вводными разъединителями, в комплекте с плавкими вставками, распределительного щита с элементами для подключения источника электроэнергии и подключения ко входу силового трансформатора в виде шин.

Устройство вывода обеспечивает возможность подключения электроустановки к кабельной или воздушной линии электропередач или иным элементам соединения с потребителями электроэнергии. Устройство вывода может быть представлено в виде распределительных устройств высокого напряжения, а также элементов для подключения электроустановки к линии электропередач и элементов для подключения к выходу силового трансформатора в виде шин и иных элементов.

Изобретение может быть выполнено из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о его соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость».

Изобретение характеризуется ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что устройство крепления силового трансформатора представлено в виде рядов направляющих с расположенными на разных уровнях элементами фиксации положения силового трансформатора, за счет чего обеспечивается возможность размещения силового трансформатора с одной мощностью и габаритными размерами на направляющих одного ряда и закрепления элементами фиксации положения на том уровне, который соответствует контуру элементов закрепления выбранного силового трансформатора. Аналогичным образом, посредством других рядов направляющих с расположенными на разных уровнях элементах фиксации, обеспечивается закрепление силовых трансформаторов с большей или меньшей мощностью, конфигурация элементов крепления которых также отличается друг от друга и соответствует одному из уровней элементов закрепления. Соответственно это также обеспечивает возможность закрепления в корпусе передвижной электроустановки обратной трансформации силовых трансформаторов различной конфигурации, типов, и разных марок.

Благодаря этому обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в обеспечении возможности установки и закрепления в корпусе передвижной электроустановки обратной трансформации силовых трансформаторов различной мощности и конфигурации, тем самым расширяются функциональные возможности передвижной электроустановки обратной трансформации.

Изобретение обладает ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, что свидетельствует о его соответствии критерию патентоспособности «новизна».

Из уровня техники известны передвижные электроустановки обратной трансформации, которые снабжены силовыми трансформаторами и имеют фиксированную полную мощность. Однако из уровня техники не известны универсальные передвижные электроустановки обратной трансформации, которые обеспечивали бы возможность вариативного изменения выходной мощности за счет установки и закрепления силовых трансформаторов различной номинальной мощности и конфигурации. Это позволяет оперативно решить проблему с подготовкой электроустановки к работе с высоконагруженной электрической сетью, либо освободить силовой трансформатор высокой мощности в случае использования электроустановки с низконагруженной электрической сетью, когда для ее эффективной работы требуется силовой трансформатор низкой мощности. Ввиду этого изобретение соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется следующими фигурами:

Фиг. 1 - Передвижная электроустановка обратной трансформации в транспортировочном положении на шасси грузового транспортного средства, вид сбоку.

Фиг. 2 - Схема контура закрепления силового трансформатора мощностью 250 кВА, где каждый уровень элементов фиксации положения силового трансформатора расположен на соответствующей паре рядов направляющих, а контур при этом имеет квадратную форму, вид сверху.

Фиг. 3 - Передвижная электроустановка обратной трансформации, изометрия, местный вырез.

Фиг. 4 - Передвижная электроустановка обратной трансформации с установленным и закрепленным силовым трансформатором мощностью 250 кВА посредством стяжных элементов, которые представлены в виде загнутых под прямым углом шпилек, установленных в отверстия направляющих, изометрия, местный вырез.

Фиг. 5 - Устройство крепления силового трансформатора, в отверстие направляющей установлен стяжной элемент, представленный в виде загнутой под прямым углом шпильки, вид сбоку.

Фиг. 6 - Устройство крепления силового трансформатора, в отверстие направляющей установлен стяжной элемент, представленный в виде загнутой под прямым углом шпильки, которая фиксирует опору силового трансформатора посредством гайки, вид сбоку.

Для иллюстрации возможности реализации и более полного понимания сути изобретения ниже представлен вариант его осуществления, который может быть любым образом изменен или дополнен, при этом настоящее изобретение ни в коем случае не ограничивается представленным вариантом.

Передвижная электроустановка обратной трансформации содержит корпус 1, внутри которого расположен силовой трансформатор 2 мощностью 250, 400 или 630 кВА и устройство крепления силового трансформатора, представленное в виде приваренных к корпусу 1 направляющих профилей 3, 4 и 5 с отверстиями, в которые установлены загнутые шпильки 6, зафиксированные гайками 7.

Корпус 1 также содержит подключенное к вводам (не указаны на фигурах) силового трансформатора 2 распределительное устройство низкого напряжения 0,4 кВ (РУНН), а к выводам (не показаны на фигурах) - распределительное устройство высокого напряжения 6 (10) кВ (РУВН) с трансформатором высокого напряжения (не показаны на фигурах).

Изобретение работает следующим образом.

В зависимости от расчетной потребляемой нагрузки внутрь корпуса 1 устанавливается силовой трансформатор 2 мощностью 250, 400 или 630 кВА, с расстоянием между отверстиями для крепления его основания 550 мм, 660 мм и 820 мм соответственно с использованием направляющих профилей 3, 4 или 5. После установки силового трансформатора 2 необходимой мощности, в отверстия его основания и отверстия направляющих профилей 3, 4 или 5 (в зависимости от типа силового трансформатора 2) устанавливаются загнутые под прямым углом шпильки 6, которые фиксируются гайками 7.

После этого проводятся подготовительные работы, направленные на оперативное подключение установки к выделенному участку распределительной электрической сети с учетом ее мощности. В этом процессе к РУНН низковольтными проводами подключается резервный источник снабжения электрической энергией (РИСЭ), а к РУВН высоковольтными проводами подключается линия электропередач (ЛЭП). После включения генераторного автомата РИСЭ на вход силового трансформатора через РУНН поступает напряжение величиной 0,4 кВ, которое посредством силового трансформатора 2 и трансформатора высокого напряжения на выходе РУВН преобразуется в напряжение 6(10) кВ и подается на ЛЭП.

Таким образом, представленная конструкция установки позволяет использовать силовые трансформаторы 2 различной мощности и конфигурации в зависимости от расчетной нагрузки потребителей электроэнергии.

Таким образом, обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в обеспечении возможности установки и закрепления в корпусе передвижной электроустановки обратной трансформации силовых трансформаторов различной мощности и конфигурации, тем самым расширяются функциональные возможности передвижной электроустановки обратной трансформации.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтным мобильным трансформаторным подстанциям, и может быть использовано в энергетической отрасли для временного электроснабжения жилищно-коммунальных, общественных промышленных потребителей через распределительную сеть высокого напряжения. Сущность изобретения заключается в передвижной электроустановке обратной трансформации, которая отличается тем, что устройство крепления силового трансформатора представлено в виде рядов направляющих с расположенными на разных уровнях элементами фиксации положения силового трансформатора. Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в обеспечении возможности установки и закрепления в корпусе передвижной электроустановки обратной трансформации силовых трансформаторов различной мощности, марки и конфигурации. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Передвижная электроустановка обратной трансформации, содержащая корпус, последовательно подключенные устройство ввода, силовой трансформатор и устройство вывода, при этом корпус внутри содержит устройство крепления силового трансформатора, отличающаяся тем, что устройство крепления силового трансформатора представлено в виде рядов направляющих с расположенными на разных уровнях элементами фиксации положения силового трансформатора, каждый уровень, на котором расположены элементы фиксации положения силового трансформатора, образует контур, соответствующий контуру, образуемому элементами крепления на силовом трансформаторе, элементы фиксации положения силового трансформатора каждого уровня расположены на соответствующей паре рядов направляющих, а полученный каждым уровнем контур имеет квадратную форму, при этом уровни элементов фиксации положения силового трансформатора расположены концентрично относительно центральной поперечной оси корпуса, а уровень элементов фиксации положения силового трансформатора меньшей мощности расположен внутри уровня элементов фиксации положения силового трансформатора большей мощности.

2. Электроустановка по п. 1, отличающаяся тем, что ряды направляющих расположены параллельно друг другу, при этом расстояние между направляющими каждого ряда соответствует расстоянию между элементами крепления силового трансформатора.

3. Электроустановка по п. 1, отличающаяся тем, что ряды направляющих представлены в виде труб многоугольного сечения.

4. Электроустановка по п. 3, отличающаяся тем, что между рядами направляющих может быть установлена поперечина.

5. Электроустановка по п. 1, отличающаяся тем, что элементы фиксации положения силового трансформатора представлены отверстиями и съемными стяжными элементами.

6. Электроустановка по п. 5, отличающаяся тем, что отверстие выполнено гладким, а стяжной элемент представлен в виде шпильки, загнутой под прямым углом.