УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ БЛОКИРОВКИ КОММУТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ

Заявляемое техническое решение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве блокирующего устройства коммутационных аппаратов электроустановок, в частности электрических станций и подстанций.
Известно устройство для блокировки разъединителей высоковольтных распределительных устройств, которое содержит систему электрозамков, блок-контактов и кабелей. Устройство имеет переключатель с нормально-замкнутыми и нормально разомкнутыми контактами без нулевых положений и замком, запирающим его переносную рукоятку [1]. Недостатками данного устройства являются: ограниченная область применения; возможность осуществлять ремонт без нарушения блокировки только шинных разъединителей.
Известно устройство электромагнитной блокировки, которое состоит из блок-замков, установленных в приводах коммутационных аппаратов, блока питания, блок-контактов сигнализации автоматической (КСА), вал которых соединен с приводом, осуществляющим поворот поворотного элемента, производящего размыкание или замыкание электрической цепи в коммутационном аппарате, кабельных линий, соединяющих все элементы в общую электрическую схему [1].
Недостатками известного устройства электромагнитной блокировки являются: случаи неправильной работы из-за возникающего в процессе эксплуатации несоответствия положения поворотного элемента коммутационного аппарата положению поворотного вала блок-контактов КСА, подающих сигнал в электрическую схему блокировки о положении коммутационного аппарата, за счет люфтов и свободных ходов в сочленениях деталей механизмов привода и больших зазоров в шарнирных соединениях тяг; ненадежная работа из-за большого количества подвижных и неподвижных блок-контактов КСА, расположенных на приводах коммутационных аппаратов и соединенных кабельными линиями в общую электрическую схему, особенно в открытых распределительных устройствах (ОРУ), где коммутационные аппараты располагаются на открытом воздухе и имеет место проблема поддержания необходимого уровня изоляции электрических цепей. [2].
Известно устройство блокировки электроустановок, содержащее систему блок-замков, смонтированных на приводах коммутационных аппаратов, и обменный блок с системой блок-замков, взаимодействующих с подвижной реечной системой, выполненной в виде сочетания продольных и поперечных реек, которая отображает электрическую схему электроустановки [3]. В этом устройстве отсутствует возможность автоматического изменения его состояния и автоматического формирования разрешительных напряжений для блок-замков коммутационных аппаратов в электрической схеме электроустановки.
Известно устройство электромагнитной блокировки коммутационных аппаратов, содержащее сигнализаторы положения коммутационных аппаратов, блок-замки на приводах коммутационных аппаратов и электромагнитный ключ, сигнализаторы положения выполнены бесконтактными, состоящими из указателя из немагнитного пластичного материала, один конец которого жестко закреплен с помощью мощного постоянного магнита на поворотном элементе коммутационного аппарата, который непосредственно производит замыкание или размыкание электрической цепи в схеме электроустановки, на другом свободном конце жестко закреплен сигнальный постоянный магнит; герконовых беспроводных передатчиков, установленных на конструкции коммутационного аппарата на свободном конце крепежной планки из немагнитного пластичного материала, которая другим концом жестко закреплена с помощью мощного постоянного магнита на конструкции коммутационного аппарата, в точках положения указателя, соответствующих включенному и отключенному положению коммутационного аппарата; приемного устройства, каждый выход которого однозначно соответствует непрерывному кодированному радиосигналу каждого герконового беспроводного передатчика, причем один из выходов приемного устройства однозначно соответствует непрерывному кодированному радиосигналу герконового беспроводного передатчика электромагнитного ключа.
Недостатком известного устройства являются: использование радиосигнала, поскольку электроустановки являются источниками постоянных радиопомех; использование постоянных магнитов, которое приводит к возможному изменению положения датчика, в результате влияния температуры, влажности, механических и электромагнитных воздействий на подстанции.
Известно устройство электромагнитной блокировки коммутационных аппаратов, содержащее систему бесконтактных сигнализаторов положения коммутационных аппаратов, блок-замки на приводах коммутационных аппаратов и электромагнитный ключ, сигнализаторы положения выполнены бесконтактными, состоящими из ферромагнитного воздействующего элемента и бесконтактных датчиков положения, один конец воздействующего элемента закреплен с помощью корпуса на валу коммутационного аппарата, а другой находится над бесконтактным датчиком на расстоянии срабатывания, бесконтактные датчики закреплены на крепежной планке установленной в приводе коммутационного аппарата, в точках положения воздействующего элемента, соответствующих включенному и отключенному положению коммутационного аппарата, сигналы от бесконтактных датчиков положения подаются в блоки привода коммутационного аппарата, размножаются и поступают в блоки клеммных шкафов, соединенных между собой в общую систему в соответствии с электрической схемой электроустановки; в которых формируется разрешающий сигнал блокировки, выходы блоков состояния коммутационного аппарата соединены кабельными линиями с блок-замками. Однако недостатком данного устройства являются: использование большого колическтва кабельных связей.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является устройство, которое содержит систему бесконтактных сигнализаторов положения коммутационных аппаратов, блок-замки на приводах коммутационных аппаратов и электромагнитный ключ, сигнализаторы положения выполнены бесконтактными, состоящими из ферромагнитного воздействующего элемента и бесконтактных датчиков положения, один конец воздействующего элемента закреплен с помощью корпуса на валу коммутационного аппарата, а другой находится над бесконтактным датчиком на расстоянии срабатывания, бесконтактные датчики закреплены на крепежной планке установленной в приводе коммутационного аппарата, в точках положения воздействующего элемента, соответствующих включенному и отключенному положению коммутационного аппарата, сигналы от бесконтактных датчиков положения подаются во входные блоки, размножаются и поступают в блок обработки данных, соединенных между собой в общую систему в соответствии с электрической схемой электроустановки; в которых формируется разрешающий сигнал блокировки, выходы блоков состояния коммутационного аппарата соединены кабельными линиями с блок-замками. Недостатком рассмотренного устройства является низкая надежность системы электромагнитной блокировки в целом из-за наличия большого количества элементов и линий связи, их объединяющих, кроме того, как недостаток можно отметить отсутствие взаимозаменяемости отдельных блоков.
Задачей полезной модели является повышение надежности работы системы электромагнитной блокировки, расширение информационного поля и технологических возможностей, увеличение надежности работы коммутационных аппаратов электроустановок.
Указанная цель достигается тем, что устройство электромагнитной блокировки коммутационных аппаратов, которое содержит систему бесконтактных сигнализаторов положения коммутационных аппаратов, блок-замки на приводах коммутационных аппаратов и электромагнитный ключ, введены дополнительно интеллектуальные датчики состояния каждого коммутационного аппарата, соединенные в общую сеть шиной данных и состоящие из входного блока, соединенного с сигнализаторами состояния коммутационного аппарата, соединенного со входом блока обработки данных, первый вход которого соединен со входом блока входных преобразователей, выход которого, в свою очередь, соединен с замками электромагнитной блокировки, первый вход-выход блока обработки данных соединен с входом-выходом блока памяти, второй его вход-выход соединен с первым входом-выходом блока передачи данных, второй вход-выход которого соединен с шиной данных.
Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежами: на фиг.1 - однолинейная структурная схема системы блокировки, на фиг.2 - структурная схема интеллектуального датчика состояния коммутационного аппарата.
На фиг.1 изображена однолинейная структурная схема системы блокировки, а именно для одной секции шин с присоединениями двух линий W1 и W2, и силового трансформатора Т. В приводе каждого разъединителя QS установлены сигнализаторы состояния коммутационного аппарата (датчики) (D) по два на основные и заземляющие ножи, которые подключены к интеллектуальному датчику состояния коммутационного аппарата (А). В этом блоке формируется логика блокировки соответствующего присоединения. К нему подводятся сигнал о состоянии собственного выключателя Q и информация о состоянии коммутационных аппаратов QS, Q соседних присоединений по шине данных. Сформированный в блоке А рассматриваемого присоединения разрешающий сигнал блокировки подводится к соответствующим электромагнитным замкам разъединителя (Y).
Исходя из условия обеспечения разрешенного для первичной цепи порядка операций коммутационными аппаратами, формируется электрическая схема питания электромагнитов блокировки.
На фиг.2 - структурная схема интеллектуального датчика состояния коммутационного аппарата. Интеллектуальный датчик состояния коммутационного аппарата состоит из входного блока ВБ, принимающего информацию от бесконтактных датчиков состояния, блока обработки данных БОД, формирующего разрешающий или блокирующий сигнал для блока входных преобразователей БВП исходя из условия обеспечения разрешенного для первичной цепи порядка операций коммутационными аппаратами на основе данных полученных от блока памяти БП и блока передачи данных БПД, на который поступает информация из шины данных.
В режиме, когда на устройство электромагнитной блокировки не подается напряжение питания, все бесконтактные датчики находятся в отключенном состоянии и цепи разрешающих сигналов блокировки не собраны. При этом в гнезда электромагнитных замков не подается напряжение и отсутствует возможность перемещения блокирующего штока с помощью ключа электромагнитной блокировки.
В исходном состоянии все блоки устройства, составляющих систему обесточены. При подаче напряжения на блоки электромагнитной блокировки замыкаются датчики, соответствующие положениям ножей коммутационных аппаратов. Исходя из этого, собираются цепи логики блокировки. На замки коммутационных аппаратов, действия с которыми разрешены, подается напряжение через сформированные цепи логики. Обеспечивается возможность перемещения блокирующего штока при вставленном в замок электромагнитном ключе.
Если необходимо провести оперативные переключения с коммутационными аппаратами, разрешающий сигнал для которых не сформирован, то надо выполнить последовательные операции в соответствии с «Инструкция по эксплуатации оперативных блокировок безопасности в распределительных устройствах высокого напряжения» [1]. В результате чего цепи логики будут собраны, что обеспечит подачу напряжения на электромагнитный замок.
Источники информации:
1. Инструкция по эксплуатации оперативных блокировок безопасности в распределительных устройствах высокого напряжения. Служба передового опыта и информации. М.: Союзтехэнерго, 1979 с.9-38
2. Журнал «Электрические станции» №8, 2002 г., статья «Анализ причин отказов электромагнитных блокировок на подстанциях Сургутских электрических сетей», авторы: Буткевич В.Ф., Крылов С.В., с.54-60
3. Описание изобретения к патенту Российской Федерации №2274918, кл. МПК Н01Н 9/28, от 22.06.2004