Унифицированное комплектное распределительное устройство Российский патент 2023 года по МПК H02B1/30 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к производству, преобразованию и распределению электрической энергии.

Из уровня техники известно

Комплектное распределительное устройство, содержащее корпус с расположенными в нем релейным отсеком, отсеком выкатного элемента, кабельным отсеком и отсеком сборных шин, и выкатной элемент с установленным на нем силовым оборудованием, оснащенным подвижными контактами верхнего и нижнего штепсельных разъемов, при этом релейный отсек размещен в передней верхней части корпуса, отсек выкатного элемента расположен под релейным отсеком с образованием за последним вертикального канала для сброса избыточного давления и содержит защитные шторки с механизмом их перемещения, кабельный отсек размещен в задней части корпуса с образованием вертикального канала для сброса избыточного давления и содержит трансформаторы тока, заземляющий разъединитель, состоящий из заземляющих ножей и неподвижных контактов, и линейные шины, соединенные с последними, трансформаторами тока и неподвижными контактами нижнего штепсельного разъема, отсек сборных шин расположен в верхней части корпуса между отсеком выключателя и кабельным отсеком и содержит сборные шины, соединенные с неподвижными контактами верхнего штепсельного разъема, передняя стенка корпуса образована дверями релейного отсека и отсека выкатного элемента, а задняя стенка корпуса образована верхним и нижним съемными щитами кабельного отсека, оборудованными замками, и снабжена механизмом блокирования снятия нижнего щита, выполненным в виде тяги, один конец которой связан с приводом заземляющих ножей, и ограничителя на нижнем щите, выполненного с возможностью взаимодействия со вторым концом тяги, отличающееся тем, что оно содержит механизм блокирования перемещения выкатного элемента при включенном силовом оборудовании, механизм блокирования включения силового оборудования при промежуточном положении выкатного элемента, механизм блокирования перемещения выкатного элемента из контрольного в рабочее положение при наложенных заземляющих ножах и механизм блокирования наложения заземляющих ножей при рабочем и промежуточном положениях выкатного элемента, ограничитель механизма блокирования снятия нижнего щита выполнен в виде упора, расположенного на его внутренней стороне, а замки выполнены в виде подпружиненных защелок, закрепленных на внутренних сторонах соответствующих щитов с возможностью автоматического фиксирования щитов в навешенном положении (патент № RU 97870 10.07.2005).

Комплектное распределительное устройство, содержащее корпус с дверцами, разделенный перегородками на отсеки, в том числе выдвижной элемент с тележкой, установленной на направляющих, и шторочным механизмом, который содержит две шторки, выполненные с возможностью их перемещения вдоль вертикальных направляющих, и два комплекта рычагов, соединенных посредством тяг со шторками, отличающееся тем, что шторочный механизм содержит качалки, соединенные с тягами, на концах качалок установлены ролики, контактирующие с направляющими тележки выдвижного элемента.(патент № RU 173087 от 10.08.2017).

Комплектное распределительное устройство, содержащее шкаф, имеющий каркас, отсеки с перегородками и двери, в котором размещены выключатель на выкатной тележке, заземлитель с приводом, имеющим вал, и механизмом блокировки, имеющим шторку, указатель положения контактов заземлителя; панель визуального контроля, имеющую основное окно; в передней части каркаса выполнено отверстие, предназначенное для размещения рукоятки управления заземлителем в моменты переключения, отличающееся тем, что шторка установлена с возможностью горизонтального перемещения и снабжена выступом, расположенным вдоль направления перемещения и предназначенным для закрытия отверстия, предназначенного для размещения рукоятки управления в заблокированном положении заземлителя, верхняя часть шторки имеет полку с пазом, предназначенным для размещения рычага блокировочного вала выключателя, при этом один конец вала закреплен на перегородке между отсеками, а другой конец вала имеет блокировочный рычаг, установленный в корпусе, имеющем паз для размещения этого рычага в закрытом положении шторки; в нижней части шторки выполнен выступ, предназначенный для ограничения перемещения шторки во включенном положении заземлителя, упирающийся в нижнюю часть блокировочного устройства, имеющего зацеп, находящегося в верхнем его положении при разблокированной двери, верхняя часть которого, установленная в каркасе с возможностью вертикального перемещения, имеющая две горизонтальные полки, между которыми расположен вал привода заземлителя с кулачком, упирающимся в верхнюю полку при включенном заземлителе и упирающимся в нижнюю полку при отключенном заземлителе, при котором зацеп расположен в нижнем положении, блокируя дверь, а шторка расположена в закрытом положении.(патент № RU 2631339 от 21.09.2017),

Высоковольтное комплектное распределительное устройство наружной установки для соединения высоковольтных воздушных линий электропередач с высоковольтными кабельными линиями электропередач. Технический результат -повышение безопасности и надежности работы устройства, в том числе при проведении электромонтажных работ. Высоковольтное комплектное распределительное устройство наружной установки содержит корпус с отсеками, трансформатор тока, заземлители и выключатели, в верхней части устройства размещены проходные изоляторы, предназначенные для подключения к воздушной линии. Согласно изобретению устройство содержит вводной отсек высокого напряжения, в котором расположены разъединитель, трансформатор собственных нужд и механизмы блокировок, отсек управления, в котором расположены приводы разъединителя и заземлителя, элементы управления и сигнализации, отсек релейной защиты и автоматики, счетчик учета расхода электроэнергии, в отсеке высокого напряжения с присоединением расположены вакуумный выключатель, трансформаторы тока, трансформаторы напряжения, заземлитель, механизмы блокировок, на траверсе установлены разрядники. Штыревые изоляторы используются для подачи напряжения через проходные изоляторы на разъединитель, на верхней части корпуса размещен сигнальный фонарь для оповещения о наличии напряжения на питающем фидере 6/10 кВ. Трансформатор тока нулевой последовательности расположен в отсеке высоковольтного выключателя, а для разводки цепей в качестве токоведущих шин используется высоковольтный изолированный провод с фторксилоксановой изоляцией и барьерным слоем (патент № RU 2748848 от 01.06.2021).

Настоящая полезная модель относится к области электротехники, а именно к конструкциям оболочек, предназначенных для высоковольтных комплектных распределительных устройств. Оболочка комплектного распределительного устройства с элементами конструкции, содержащая отсек выкатного элемента с дверью, запираемой запорной системой с ригелем, содержащая механизм перемещения выкатного элемента в рабочее положение из контрольного и наоборот при закрытой двери, содержащая шторочный механизм, отличающаяся тем, что шторочный механизм приводится в движение рычагом, к которому прикреплен блокирующий стержень так, что при перемещении выкатного элемента в рабочее положение из контрольного выкатной элемент поворачивает рычаг привода шторочного механизма, а блокирующий стержень входит в отверстие в ригеле запорной системы двери, блокируя ее отпирание. Таким образом, применение полезной модели позволяет повысить безопасность обслуживания КРУ, исключая отпирание запорной системы двери при рабочем положении выкатного элемента, при этом блокирующий механизм обладает простой конструкцией и низкой стоимостью изготовления (патент № RU 178097 от 23.03.2018).

Недостатки представленных выше технических решений заключаются в низкой эксплуатационной надежности вследствие того, что данные изобретения направлены на локальное усиление безопасности КРУ, без разработки масштабной концепции конструктивного выполнения КРУ, объединяющего максимальное количество технических решений, направленных на повышение эксплуатационной надежности в различных частях отсеков комплектного распределительного устройства.

Таким образом техническая проблема, на решение которой направлено заявленное изобретение заключается в повышении эксплуатационной надежности комплектного распределительного устройства.

Технический результат заключается в повышении безопасности комплектного распределительного устройства.

Указанный технический результат достигается в унифицированном комплектном распределительном устройстве, Унифицированное комплектное распределительное устройство (КРУ), представляющее собой сборную конструкцию, с установленными в него шкафами со встроенными в них коммутационными аппаратами, приборами измерения, релейной защиты, автоматики, сигнализации и управления, при этом внутренний объем разделен глухими металлическими и изоляционными перегородками, образуя отсеки выкатного элемента, ввода-вывода и сборных шин, при этом корпус выполнен из нержавеющей стали и дополнительно содержит дуголокализирующий дефлектор, выполненный с возможностью по меньшей мере двух изменений направления электрической дуги и удержания расплавленных частиц внутри указанного дефлектора, а также сброса давления под углом не менее 45° от уровня пола, механизм аварийного отключения выключателя КРУ, содержащего расположенную на внешней поверхности двери отсека выкатного элемента кнопку с блокиратором случайного нажатия, и тяги с каркасом, систему естественной вентиляции отсеков КРУ, выполненную с возможностью автоматического прекращения поступления воздуха во внутренний объем КРУ при возникновении аварийной ситуации; систему точечного запирания передней и задней дверей КРУ, содержащую выполненные по периметру дверей тяговые системы, замки, а также проушины, выполненные на корпусе КРУ и соответствующие местам расположения тяговых систем.

Дополнительная особенность заключается в том, что дуголокализирующий дефлектор содержит короб, в котором выполнены клапаны сброса избыточного давления и дугового замыкания с вентиляционными отверстиями, соединенные с дугоотводящими каналами отсеков выкатного элемента, сборных шин, а также отходящих шин, рассекателей электрической дуги; наружный клапан сброса избыточного давления с дополнительным решетчатым ограничителем продуктов горения электрической дуги.

Дополнительная особенность заключается в том, что дуголокализирующий дефлектор дополнительно содержит вентиляторы для обеспечения циркуляции воздуха внутри отсеков КРУ.

Дополнительная особенность заключается в том, что система естественной вентиляции отсеков КРУ содержит выполненные с наружной стороны двери отсека выкатного элемента и отсека отходящих присоединений вентиляционные отверстия, а также, установленные на внутренней поверхности указанной двери обратный клапан функционально соединенный с фиксирующем элементом и указанными вентиляционными отверстиями.

Заявленное изобретение поясняется на графических материалах, где на фиг. 1 - внешний вид унифицированного комплектного распределительного устройства.

На фиг. 2 - схема дуголокализирующего дефлектора

На фиг. 3 - рассекатели дуги дуголокализирующего дефлектора

На фиг. 4 - общий вид устройства механизма отключения выключателя с блокиратором случайного нажатия.

На фиг. 5 - система естественной вентиляции отсеков КРУ

На фиг. 6 - система точечного запирания передней и задней дверей КРУ.

КРУ представляет собой жесткую сборную конструкцию со встроенными в нее аппаратами, приборами измерения, релейной защиты, автоматики, сигнализации и управления. Встраиваемая в отсеки КРУ аппаратура и присоединения определяют их вид конструктивного исполнения.

Внутренний объем КРУ, разделен глухими металлическими и изоляционными перегородками и образует отсеки:

- отсек выкатного элемента (выключателя)

- отсек ввода вывода _t

- отсек сборных шин.

Присоединения (ввод или вывод) могут быть как кабельными, так и шинными.

Конструкция КРУ, выполнена с возможностью ввода высоковольтного кабеля в высоковольтный отсек через кабельные каналы снизу шкафа с подсоединением в шкафу.

КРУ унифицированы и независимо от схем электрических соединений главной цепи имеют аналогичную конструкцию основных узлов и одинаковые габаритные размеры. По исполнению шкафы подразделяются на шкафы с выкатными модулями (с выключателями, с трансформаторами напряжения, с разъединителем и др.), а также шкафы без выкатных модулей (глухого ввода, кабельных разделок и др.).

Шкафы могут иметь следующие исполнения: шкаф кабельного ввода (вывода), шкаф шинного ввода (вывода), шкаф секционного выключателя, шкаф секционного разъединителя, шкаф трансформатора напряжения.

На верхней поверхности КРУ установлен дуголокализирующий дефлектор, содержащий короб, внешний клапан сброса избыточного давления с крышкой 1, рассекатели дуги 2, внутренний клапан для выброса дугового разряда с вентиляционными отверстиями 3. Короб (фиг. 2) является частью КРУ. Конструкция с помощью основания 4 снизу закрепляется к передней и задней панели распределительного устройства, с фронтальной стороны - к релейному отсеку. По нижней части установлены клапаны сброса избыточного давления и дугового замыкания с вентиляционными отверстиями 3, которые соединяют короб с дугоотводящими каналами отсеков выкатного элемента, сборных шин и отходящих шин.

Верхняя часть короба состоит из рассекателей дуги 2 (фиг. З), крышки с наружным клапаном сброса избыточного давления с дополнительным решетчатым ограничителем продуктов горения электрической дуги 1. Конструкция позволяет также устанавливать в объеме короба вентиляторы 5 отсеков распределительного устройства без ухудшения функционирования всей конструкции.

На двери отсека выкатного элемента выполнен механизм отключения выключателя с блокиратором случайного нажатия (фиг. 4) Механизм аварийного отключения выключателя в КРУ представляет из себя конструкцию, которая состоит из кнопки 9, блокиратора случайного нажатия 6, тяги с каркасом 10, таблички с указанием положения блокирующего устройства 11 «Заблокировано» 7 и «Разблокировано» 8.

Также на двери отсека КРУ установлена система естественной вентиляции отсеков КРУ при закрытом положении двери (фиг. 5). Система представляет из себя конструкцию, включающую вентиляционные отверстия 14, обратный клапан 12 и фиксирующую пластину 13, которые закреплены непосредственно на двери отсека КРУ (отсек выкатного элемента, отсек отходящих присоединений).

А сама дверь содержит систему точечного запирания КРУ. Данная система установлена на передней и задней двери.

Указанная система (фиг. 6), состоит из двух запирающихся замков (15), пятнадцати комплектов тяги и направляющих (16) расположенных на верхней, нижней и боковой стороне двери, а также пятнадцати проушин (17), выполненных на корпусе КРУ. Однако данное количество комплектов тяги и направляющих не является обязательным и конечным количеством.

Например, пятнадцать комплектов в данном случае применимо для шкафа КРУ шириной не более 1000 мм, однако для шкафа КРУ шириной не более 750 мм количество комплектов тяги и направляющих - тринадцать. При этом в случае выполнения задней двери шкафа, являющейся меньше по размеру, указанное количество уменьшится до 5.

Таким образом окончательное количество запирающих элементов точечной системы запирания КРУ определяется габаритами комплектного распределительного устройства.

Заявленное изобретение работает следующим образом.

В аварийной ситуации дуговое замыкание, возникающее в одном из отсеков КРУ (отсек выкатного элемента, сборных шин и отходящих шин), сопровождается образованием дугового разряда и появлением избыточного давления внутри корпуса КРУ. По специальным каналам из отсеков КРУ электрическая дуга направляется в короб (дуголокализирующий дефлектор) через открывающиеся под механическим воздействием дуги клапаны. Далее, дуга направляется в решетчатые входы рассекателей дуги. Внутренняя конструкция рассекателей обеспечивает несколько изменений направления хода дугового замыкания и удержание большей части расплавленных частиц внутри короба. Оставшаяся часть дугового разряда, а также незадержанные ранее частицы попадают в верхнюю часть дефлектора (крышку), где проходят дополнительный поворот и решетчатый выход. Через открывающийся под действием избыточного давления газов клапан идет сброс давления без выброса раскаленных частиц направлении, исключающем попадание в зону присутствия обслуживающего персонала.

В нормальном режиме работы механизм аварийного отключения находится в режиме «Заблокировано». В случае невозможности дистанционного отключения выключателя (например, неисправность системы управления), аварийной ситуации, требующей быстрого реагирования по месту расположения выключателя КРУ (например, угроза жизни и здоровью персонала) или механической неисправности самого выключателя (например, «залипание» контактной системы выключателя) обслуживающий персонал, находясь непосредственно около ячейки КРУ, может быстро и без задержек произвести аварийное отключение выключателя. Для этого поворотная рукоятка блокиратора переводится в положение «Разблокировано» и нажимается кнопка отключения. Через тягу подается воздействие на кнопку механического ручного отключения, которая находится на самом коммутационном аппарате.

В режиме нормальной эксплуатации обратный клапан находится в зафиксированном открытом положении. Поступление охлаждающего воздуха в КРУ осуществляется через вентиляционные отверстия. В случае дугового замыкания происходит резкое повышение давления внутри оболочки отсека КРУ и ударной волной от дугового разряда происходит смещение и фиксация клапана в закрытом положении с помощью пластины. Для возврата клапана в нормальное положение необходимо вручную отогнуть пластину и зафиксировать клапан в открытом положении.

Запирание и открывание двери осуществляется с помощью ключей и двух замков. При запирании и повороте ручки в закрытое положение, с помощью тяговой системы, происходит перемещение запорных элементов в специальные проушины как на двери, так и на самом корпусе КРУ. При этом, осуществляется надежная фиксация закрытого положения двери в пятнадцати точках, данное количество точек, которое обеспечивает закрытое положение двери при любом виде короткого замыкания.

Технический результат обеспечивается благодаря тому, что:

- конструктивное выполнение дуголокализирующего дефлектора исключает попадание раскаленных частиц и газа на человека, т.е. происходит отвод на безопасное расстояние. Травмирующий фактор в данном случае отсутствует.

- благодаря тому, что механизм аварийного отключения выключателя находится с внешней стороны ячейки КРУ, отсутствует необходимость ручного выключения в непосредственной близости от выключателя, а также использование сторонних приспособлений (например, изолирующая штанга или диэлектрический жесткий прут). Данная конструкция повышает безопасность обслуживающего персонала в случае неисправности оборудования или короткого замыкания, так как коммутационные действия происходят внутри шкафа КРУ за запертой дверью. Дополнительно, наличие блокиратора защищает от случайного нажатия, что повышает надежность и безопасность эксплуатации оборудования.

- при закрытии обратного клапана посредством механического воздействия дугового разряда отсутствует выброс раскаленных продуктов горения электрической дуги, тем самым обеспечивается безопасность обслуживающего персонала в части непопадания травмирующих материалов на нижнюю часть тела человека. Также, открытое нормальное положение клапана осуществляет дополнительный приток охлаждающего воздуха, тем самым повышая эксплуатационные характеристики и надежность эксплуатации КРУ.

- благодаря дополнительным точкам фиксации совместно с петлевым соединением происходит надежное прилегание двери к конструктиву КРУ. При дуговых замыканиях в данном случае, создается усиленный барьер, который препятствует распространению наружу раскаленных продуктов горения электрической дуги, а также нивелирует риски взрывного вылета коммутационного аппарата в случае разрушения фиксирующих устройств выключателя вследствие короткого замыкания. Как итог, повышение безопасности обслуживающего персонала в аварийных режимах работы оборудования.

Таким образом совместное применение раскрытых в данной заявке компонентов дает КРУ дополнительный барьер защиты обслуживающего персонала как в режиме нормальной эксплуатации, так и при дуговых аварийных замыканиях внутри корпуса КРУ. В связи с наличием дуголокализирующего дефлектора и встроенных в двери клапанов обеспечивается безопасный отвод раскаленных продуктов горения электрической дуги и газов, т.е. осуществляется локализация замыкания внутри корпуса КРУ и сброс избыточного давления в зону отсутствия человека. Наличие аварийных управляющих элементов на внешней стороне двери делает безопасной, быстрой и удобной операцию нештатного ручного отключения выключателя, а система надежного запирания предотвращает вылет коммутационного аппарата в сторону оперативного персонала в случае внутренних механических нарушений конструкции КРУ. Дополнительно, повышается уровень эргономики, безопасная и надежная эксплуатация распределительного устройства.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение безопасности эксплуатации комплектного распределительного устройства. Унифицированное комплектное распределительное устройство (КРУ) представляет собой сборную конструкцию с установленными в нее шкафами со встроенными в них аппаратами, приборами измерения, релейной защиты, автоматики, сигнализации и управления, при этом внутренний объем разделен глухими металлическими и изоляционными перегородками, образуя отсеки выкатного элемента, ввода-вывода и сборных шин. Корпус выполнен из нержавеющей стали и дополнительно содержит дуголокализирующий дефлектор, выполненный с возможностью по меньшей мере двух изменений направления электрической дуги и удержания расплавленных частиц внутри указанного дефлектора, а также сброса давления под углом не менее 45° от уровня пола; механизм аварийного отключения выключателя КРУ, содержащего расположенную на внешней поверхности двери отсека выкатного элемента кнопку с блокиратором случайного нажатия, и тяги с каркасом; систему естественной вентиляции отсеков КРУ, выполненную с возможностью автоматического прекращения поступления воздуха во внутренний объем КРУ при возникновении аварийной ситуации; систему точечного запирания передней и задней дверей КРУ, содержащую выполненные по периметру дверей тяговые системы, замки, а также проушины, установленные на корпусе КРУ и соответствующие местам расположения тяговых систем. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Унифицированное комплектное распределительное устройство (КРУ), представляющее собой сборную конструкцию, с установленными коммутационными аппаратами, приборами измерения, релейной защиты, автоматики, сигнализации и управления, при этом внутренний объем КРУ разделен глухими металлическими и изоляционными перегородками, образуя отсеки выкатного элемента, ввода-вывода и сборных шин, отличающееся тем, что корпус выполнен из нержавеющей стали и дополнительно содержит дуголокализирующий дефлектор, выполненный с возможностью по меньшей мере двух изменений направления электрической дуги и удержания расплавленных частиц внутри указанного дефлектора, а также сброса давления под углом не менее 45° от уровня пола;

механизм аварийного отключения выключателя КРУ, содержащего расположенную на внешней поверхности двери отсека выкатного элемента кнопку с блокиратором случайного нажатия;

систему естественной вентиляции отсеков КРУ, выполненную с возможностью автоматического прекращения поступления воздуха во внутренний объем КРУ при возникновении аварийной ситуации;

систему точечного запирания передней и задней дверей КРУ, содержащую выполненные по периметру дверей тяговые системы, замки, а также проушины, установленные на корпусе КРУ и соответствующие местам расположения тяговых систем.

2. Унифицированное комплектное распределительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что дуголокализирующий дефлектор содержит короб, в котором выполнены клапаны сброса избыточного давления и дугового замыкания с вентиляционными отверстиями, соединенные с дугоотводящими каналами отсеков выкатного элемента, сборных шин, а также отходящих шин, рассекателей электрической дуги; наружный клапан сброса избыточного давления с дополнительным решетчатым ограничителем продуктов горения электрической дуги.

3. Унифицированное комплектное распределительное устройство по п. 2, отличающееся тем, что дуголокализирующий дефлектор дополнительно содержит вентиляторы для обеспечения циркуляции охлаждающего воздуха внутри КРУ.

4. Унифицированное комплектное распределительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что система естественной вентиляции отсеков КРУ содержит выполненные с наружной стороны двери отсека выкатного элемента и отсека отходящих присоединений вентиляционные отверстия, а также установленный на внутренней поверхности указанной двери обратный клапан, функционально соединенный с фиксирующим элементом и указанными вентиляционными отверстиями.