КОРОБКА ЭЛЕКТРОМОНТАЖНАЯ ДЛЯ КОММУТАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно, к коробкам электромонтажным для коммутации электрических кабелей, в частности, для коммутации экранов силовых кабелей высокого напряжения.
Известна коробка электромонтажная [RU 2032260], которая содержит полый корпус чашеобразной формы, имеющий крышку и цилиндрическую боковую поверхность, в котором помещены средства коммутации. От корпуса отходят расположенные по касательной к его боковой поверхности четыре патрубка, при этом три из них повернуты друг относительно друга на 90°. Указанные патрубки служат для ввода внутрь корпуса концевых участков коммутируемых электрических кабелей.
Существенным недостатком рассматриваемой коробки является то, что для осуществления коммутации электрических кабелей необходимо открывать крышку корпуса, вводить в его внутреннее пространство концевые участки кабелей и соединять их требуемым образом с помощью средств коммутации, а затем закрывать крышку. Каждое открывание и закрывание коробки увеличивает время, затрачиваемое на монтаж кабелей, а многократное открывание и закрывание коробки может привести к ее повреждению и ухудшению ее герметичности.
Известна электромонтажная коробка [RU 83662], которая выбрана авторами в качестве ближайшего аналога.
Рассматриваемая электромонтажная коробка содержит корпус, имеющий дно, боковую поверхность и крышку. На боковой поверхности корпуса выполнены сквозные отверстия, предназначенные для ввода внутрь корпуса концевых участков подводимых к коробке электрических кабелей. Внутри корпуса расположено устройство коммутации, включающее токопроводящие коммутационные элементы, выполненные в виде электрически соединенных контактных планок и токопроводящих винтовых зажимов, которые образуют коммутационные цепи, обеспечивающие возможность электрического попарного соединения концевых участков электрических кабелей.
Конструкция рассматриваемой коробки позволяет коммутировать относительно большое количество электрических кабелей.
Однако в данной коробке для осуществления коммутации электрических кабелей также приходится открывать крышку корпуса, вводить в его внутреннее пространство концевые участки кабелей и соединять их требуемым образом с токопроводящими коммутационными элементами, а затем закрывать крышку. Это приводит к увеличению времени, затрачиваемого на монтаж кабелей, и может привести к повреждению и ухудшению герметичности коробки.
Задачей полезной модели является минимизация времени, затрачиваемого на монтаж электрических кабелей, и повышение удобства эксплуатации коробки.
Сущность полезной модели заключается в том, что в коробке электромонтажной для коммутации электрических кабелей, содержащей имеющий дно, крышку и боковую поверхность корпус, в котором выполнены сквозные отверстия, предназначенные для размещения подводимых к корпусу концевых участков электрических кабелей, расположенное в корпусе устройство коммутации, включающее токопроводящие коммутационные элементы, соединенные с образованием, по меньшей мере, одной коммутационной цепи, обеспечивающей возможность электрического соединения, по меньшей мере, двух подводимых к корпусу электрических кабелей, отличающаяся тем, что в сквозных отверстиях корпуса установлены электрические соединители, каждый из которых выполнен с возможностью фиксации в нем с его внутренней стороны концевого участка токопроводящего коммутационного элемента и с его внешней стороны концевого участка одного из кабелей с возможностью их разъемного электрического соединения.
В частном случае выполнения полезной модели коробка содержит, по меньшей мере, один размещенный внутри корпуса опорный изолятор, нижний фланец которого механически закреплен в корпусе, а верхний фланец механически соединен с концевым участком, по меньшей мере, одного токопроводящего коммутационного элемента.
В частном случае выполнения полезной модели коробка содержит, по меньшей мере, один размещенный внутри корпуса ограничитель перенапряжения (далее ОПН), а также, по меньшей мере, один дополнительный токопроводящий коммутационный элемент, обеспечивающий электрическое соединение ОПН, по меньшей мере, с одной коммутационной цепью, при этом ОПН установлен в корпусе с обеспечением его заземления.
В частном случае выполнения полезной модели коробка содержит устройство управления, включающее установленный внутри корпуса разъединитель, выполненный с обеспечением замыкания или размыкания электрического соединения, по меньшей мере, части расположенных в корпусе коробки токопроводящих коммутационных элементов, а также управляющий элемент, расположенный снаружи корпуса, обеспечивающий установку разъединителя в положение, обуславливающее замыкание или размыкание указанного электрического соединения.
Наличие в заявляемой коробке устройства коммутации, содержащего электрически соединенные токопроводящие коммутационные элементы, обеспечивает возможность реализации требуемой схемы коммутации электрических кабелей.
Указанные коммутационные элементы могут быть выполнены в виде токопроводящих контактных планок, токопроводящих шин, токопроводящих зажимов, токопроводящих присоединительных выводов, электрических проводов, и прочее.
Принципиально важным в заявляемой коробке является наличие установленных в сквозных отверстиях корпуса электрических соединителей, имеющих описанную выше конструкцию, которые обеспечивают разъемное электрическое соединение концевого участка электрического кабеля с концевым участком одного из токопроводящих коммутационных элементов.
За счет наличия указанных соединителей присоединение электрических кабелей к коробке осуществляется без открытия и последующего закрытия ее корпуса путем фиксации концевых участков кабелей в соответствующих соединителях с наружной стороны коробки.
Сквозные отверстия с расположенными в них указанными электрическими соединителями могут быть расположены как на боковой поверхности корпуса, так и в донной его части.
В качестве указанных электрических соединителей могут быть использованы, в частности, кабельные штыревые разъемы, соединительные муфты, концевые муфты и прочее.
Необходимая схема коммутации электрических кабелей (первоначальная или последующая измененная) обеспечивается путем выбора вида и количества токопроводящих коммутационных элементов, а также схемой их электрического соединения друг с другом и с соответствующими электрическими соединителями.
Указанные конструктивные особенности коробки обеспечивают удобство и существенное снижение времени коммутации электрических кабелей, в том числе при их многократном подключении и отключении.
Возможность осуществления электромонтажных работ без частого открытия и закрытия коробки способствует сохранению ее герметичности и снижает вероятность ее повреждения, что обуславливает улучшение эксплуатационных свойств коробки.
Кроме того, отсутствие необходимости ввода концевых участков электрических кабелей внутрь коробки приводит к увеличению пространства, занимаемого расположенными внутри коробки коммутационными элементами, что обеспечивает упрощение конструкции устройства коммутации и указанных коммутационных элементов и их рациональную компоновку с точки зрения снижения габаритов коробки.
Таким образом, техническим результатом, достигаемым при осуществлении полезной модели, является минимизация времени, затрачиваемого на монтаж электрических кабелей, и повышение удобства эксплуатации коробки.
В случае, когда коробка содержит расположенный в корпусе, по меньшей мере, один изолятор, обеспечивается электрическая изоляция элемента (элементов) устройства коммутации. При этом использование в качестве изолятора стандартной детали - опорного изолятора, каждый из которых помимо функции изоляции также выполняет функцию установочной детали для монтажа токопроводящего коммутационного элемента (элементов), способствует упрощению конструкции и обеспечению ее компактности.
Указанные опорные изоляторы могут быть преимущественно использованы в коробках для коммутации электрических кабелей в сетях высокого напряжения.
С целью повышения безопасности пользования коробкой опорные изоляторы могут быть установлены в корпусе с обеспечением их заземления.
В случае, когда коробка содержит, по меньшей мере, один ОПН, включенный с помощью дополнительного токопроводящего коммутационного элемента (элементов), по меньшей мере, в одну коммутационную цепь, обеспечивается защита элементов коммутационной цепи от перенапряжений, что улучшает эксплуатационные свойства коробки и повышает безопасность пользования ею при установке коробки в сетях, где возможно появление грозовых и коммутационных перенапряжений.
Количество ОПН выбирается, как правило, равным количеству коммутационных цепей, образованных элементами устройства коммутации.
В качестве дополнительных токопроводящих соединительных элементов могут быть, в частности, использованы дополнительные токопроводящие контактные планки, дополнительные токопроводящие шины, дополнительные присоединительные выводы, дополнительные электрические провода и прочее.
Заземление ОПН может быть выполнено путем закрепления их нижних фланцев в изготовленным из металла корпусе с обеспечением их электрического контакта. Заземление ОПН также может быть выполнено путем электрического соединения их нижних фланцев с расположенной внутри корпуса шиной заземления, взаимодействующей с установленным в корпусе соединительным элементом цепи заземления, обеспечивающим соединение указанной шины с наружной шиной заземления.
ОПН могут быть преимущественно использованы в коробках для коммутации электрических кабелей в сетях высокого напряжения.
В случае, когда коробка содержит описанное выше устройство управления, обеспечивается возможность в требуемых случаях замыкать или размыкать коммутационную цепь (цепи) и/или отключать и включать ОПН без открытия и закрытия коробки, что также способствует минимизации времени, затрачиваемого на монтаж электрических кабелей.
На фиг.1 представлено схематичное изображение заявляемой коробки, используемой, в частности, в узлах транспозиции экранов силовых кабелей. На фиг.2 представлено схематичное изображение заявляемой коробки, используемой, в частности, в узлах транспозиции экранов силовых кабелей, в случае, когда она содержит ОПН и устройство управления.
Коробка содержит полый корпус 1, закрытый крышкой (на чертеже не показана). На одной из боковых сторон корпуса 1 выполнены сквозные отверстия (на чертеже позицией не обозначены), в которых закреплены электрические соединители 2 (на чертеже позицией обозначен один электрический соединитель).
Коробка содержит расположенное внутри корпуса 1 устройство коммутации, включающее токопроводящие коммутационные элементы, выполненные, в частности (фиг.1), в виде токопроводящих присоединительных выводов 3, 4, 5, 6, 7, 8.
Коробка также содержит опорные изоляторы (на чертеже не показаны), нижний фланец каждого из которых механически закреплен с обеспечением электрического контакта в донной части (на чертеже не показана) корпуса 1. Первый концевой участок одного из коммутационных элементов 3, 4, 5, 6, 7, 8 механически закреплен на верхнем фланце 9 (на чертеже позицией обозначен один верхний фланец) одного из опорных изоляторов.
Устройство коммутации также содержит токопроводящие винтовые зажимы (на чертеже не показаны), с помощью которых присоединительные выводы 3, 4, 5, 6, 7, 8 соединены с верхним фланцем 9 соответствующего опорного изолятора.
Каждый соединитель 2 содержит расположенную внутри корпуса 1 гнездовую часть 10 (позицией обозначена одна гнездовая часть), содержащую внутренний фиксатор (на чертеже не показан), в котором механически закреплен второй концевой участок одного из присоединительных выводов 3, 4, 5, 6, 7, 8. Каждый соединитель 2 также содержит расположенную снаружи корпуса 1 штыревую часть 11 (позицией обозначена одна штыревая часть), содержащую внешний фиксатор (на чертеже не показан), выполненный с обеспечением механического закрепления в указанном фиксаторе вводимого в штыревую часть 11 концевого участка одного из коммутируемых электрических кабелей 12, 13, 14, 15, 16, 17.
Каждый соединитель 2 выполнен с обеспечением электрического соединения закрепленного во внутреннем фиксаторе гнездовой части 10 второго концевого участка одного из присоединительных выводов 3, 4, 5, 6, 7, 8. с вводимым в штыревую часть 11 и закрепляемым во внешнем фиксаторе штыревой части 11 концевым участком одного из электрических кабелей 12, 13, 14, 15, 16, 17. Указанные соединители 2 выполнены, в частности, в виде штыревых кабельных разъемов.
Коммутационные элементы, в частности, присоединительные выводы 3, 4, 5, 6, 7, 8 (фиг.1), электрически соединены с образованием коммутационных цепей (на чертеже не обозначены) для электрического соединения кабелей 12, 13, 14, 15, 16, 17 друг с другом, в частности, (фиг.1) с образованием трех коммутационных цепей для попарного электрического соединения кабелей 12 и 13, 14 и 15, 16 и 17.
Корпус 1, в частности, выполнен заземленным.
Коробка, в частности, (фиг.2) содержит устройство коммутации, включающее помимо присоединительных выводов 3, 4, 5, 6, 7, 8 токопроводящие контактные планки 18, 19, 20, при этом первый концевой участок одного из присоединительных выводов 3, 4, 5, 6, 7, 8 и один из концевых участков одной из планок 18, 19, 20 механически закреплены с обеспечением электрического соединения на верхнем фланце 9 одного из опорных изоляторов. Присоединительные выводы 3, 4, 5, 6, 7, 8 и контактные планки 18, 19, 20 электрически соединены с образованием коммутационных цепей (на чертеже не обозначены) для электрического соединения кабелей 12, 13, 14, 15, 16, 17 друг с другом, в частности, с образованием трех коммутационных цепей для попарного электрического соединения кабелей 12 и 15, 13 и 16, 14 и 17.
Коробка (фиг.2) также содержит размещенные внутри корпуса 1 ОПН 21, 22, 23, каждый из которых электрически включен в одну из коммутационных цепей. Электрическое соединение ОПН 21, 22, 23 с коммутационными цепями осуществляется с помощью дополнительных коммутационных элементов, выполненных в виде дополнительных контактных планок 24, 25, 26 и токопроводящих шин 27 (на чертеже позицией обозначена одна шина). При этом один концевой участок каждой из дополнительных планок 24, 25, 26 электрически соединен с помощью токопроводящей шины 27 с верхним фланцем 9 одного из опорных изоляторов, на котором закреплен один из концевых участков одной из контактных планок 18, 19, 20 и первый концевой участок одного из присоединительных выводов 3, 4, 5, 6, 7, 8. Другой концевой участок каждой из дополнительных планок 24, 25, 26 закреплен на верхнем фланце 28 (на чертеже позицией обозначен один верхний фланец) одного из ОПН 21, 22, 23 с обеспечением их электрического соединения.
Нижний фланец (на чертеже не показан) каждого ОПН 21, 22, 23 механически закреплен в корпусе 1 и установлен в нем с обеспечением их заземления. Заземление ОПН 21, 22, 23 осуществляется путем электрического соединения их нижних фланцев с расположенной внутри корпуса 1 шиной 29 заземления, взаимодействующей с установленным в корпусе 1 соединительным элементом 30 цепи заземления, обеспечивающим соединение указанной шины 29 с наружной шиной заземления 31.
Коробка, в частности (фиг.2), содержит устройство управления, включающее установленный внутри корпуса 1 разъединитель 32, а также расположенный снаружи корпуса 1 управляющий элемент 33.
Управляющий элемент 33 устанавливает разъединитель 32 в положение, обуславливающее замыкание или размыкание электрического соединения, по меньшей мере, части расположенных в корпусе 1 токопроводящих коммутационных элементов. В частности (фиг.2) элемент 33 устанавливает разъединитель 32 в положение, обеспечивающее включение и отключение ОПН 21, 22, 23 путем замыкания или размыкания электрического соединения одного из концевых участков дополнительной контактной планки 24, 25, 26 с верхним фланцем 28 соответствующего ОПН 21, 22, 23.
Устройство работает следующим образом.
Работу заявляемой коробки рассмотрим на примере использования ее в узлах транспозиции экранов группы из трех однофазных силовых кабелей.
В настоящее время в трехфазных сетях широко используются трехфазные группы однофазных силовых кабелей, каждый из которых состоит из изолированных друг от друга жилы и экрана, выполненного, в частности, из меди, а также внешней изоляции экрана.
В экранах, заземленных по концам трехфазной группы однофазных силовых кабелей, в нормальном режиме и при коротких замыканиях протекают паразитные токи, сопоставимые по величине с рабочими токами в силовых жилах. Для эффективного снижения указанных токов применяется метод транспозиции экранов, описанный, в частности, в книге "Заземление экранов однофазных силовых кабелей 6-500 кВ" (Дмитриев М.В., издательство Политехнического университета, 2010 г, 154 стр., ISBN 978-5-7422-2651-2). При этом используется схема соединения экранов группы из трех однофазных силовых кабелей (см. стр.26-27), в которой каждый экран разделен на секции, соединенные перекрестно. Для реализации данного метода в каждой из фаз выводятся два кабеля, соответствующих "левому" и "правому" участкам экрана силового кабеля, которые заводятся в электромонтажную коробку - в "коробку транспозиции", где осуществляется их требуемое перекрестное соединение.
Таким образом, в коробку заводятся шесть одножильных кабелей 12, 13, 14, 15, 16, 17, включающих "левый" и "правый" участки экрана первого фазного кабеля 1Л и 1П, "левый" и "правый" участки экрана второго фазного кабеля 2Л и 2П, "левый" и "правый" участки экрана третьего фазного кабеля 3Л и 3П.
Открывают крышку корпуса 1 и осуществляют требуемое первоначальное электрическое соединение расположенных в нем коммутационных элементов в соответствии с заданной схемой.
При этом в коробке (фиг.1) осуществляют попарное электрическое соединение присоединительных выводов 3 и 4, 5 и 6. 7 и 8.
При этом в коробке (фиг.2) осуществляют попарное электрическое соединение присоединительных выводов 3 и 6 с помощью контактной планки 18, присоединительных выводов 4 и 7 с помощью контактной планки 19 присоединительных выводов 5 и 8 с помощью контактной планки 20.
Закрывают крышку корпуса 1.
Устанавливают защищенный от изоляции концевой участок каждого электрического кабеля 12, 13, 14, 15, 16, 17 во внешнем фиксаторе штыревой части 11 соответствующего соединителя 2, при этом обеспечивается электрическое соединение второго концевого участка соответствующего присоединительного вывода 3, 4, 5, 6, 7, 8 с концевым участком соответствующего кабеля 12, 13, 14, 15, 16, 17.
Так, в коробке (фиг.1) в качестве кабеля 12 используется кабель 1Л, в качестве кабеля 13 используется кабель 2П, указанные кабели 1Л и 2П устанавливаются в соединители 2, обеспечивающие их соединение соответственно с присоединительными выводами 3 и 4; в качестве кабеля 14 используется кабель 2Л, в качестве кабеля 15 используется кабель 3П, указанные кабели 2Л и 3П устанавливаются в соединители 2, обеспечивающие их соединение соответственно с присоединительными выводами 5 и 6, в качестве кабеля 16 используется кабель 3Л, в качестве кабеля 17 используется кабель 1П, указанные кабели 3Л и 1П устанавливаются в соединители 2, обеспечивающие их соединение соответственно с присоединительными выводами 7 и 8.
Таким образом, транспозиция экранов в коробке (фиг.1) достигается путем чередования последовательности подключения "левых" и "правых" участков экранов фазовых кабелей к соединителям 2.
Так, в коробке (фиг.2) в качестве кабеля 12 используется кабель 1Л, в качестве кабеля 13 используется кабель 1П, указанные кабели 1Л и 1П устанавливаются в соединители 2, обеспечивающие их соединение соответственно с присоединительными выводами 3 и 4; в качестве кабеля 14 используется кабель 2Л, в качестве кабеля 15 используется кабель 2П, указанные кабели 2Л и 2П устанавливаются в соединители 2, обеспечивающие их соединение соответственно с присоединительными выводами 5 и 6, в качестве кабеля 16 используется кабель 3Л, в качестве кабеля 17 используется кабель 3П, указанные кабели 3Л и 3П устанавливаются в соединители 2, обеспечивающие их соединение соответственно с присоединительными выводами 7 и 8.
Таким образом, транспозиция экранов в коробке (фиг.2) достигается путем подключения "левых" и "правых" участков экрана первого фазового кабеля в первую пару соседних соединителей 2, "левых" и "правых" участков экрана второго фазового кабеля во вторую пару соседних соединителей 2, "левых" и "правых" участков экрана третьего фазового кабеля в третью пару соседних соединителей 2.
В коробке (фиг.2) с помощью управляющего элемента 33 задают требуемое положение разъединителя 32, обуславливающего включение или отключение ОПН 21, 22, 23.
В дальнейшем отключение кабелей 12, 13, 14, 15, 16, 17 и подключение их к первоначально организованной схеме коммутации в коробке (фиг.1 и фиг.2) осуществляется без открытия и закрытия крышки корпуса 1.
При необходимости изменения схемы коммутации в коробке (фиг.1 и фиг.2) отключают кабели 12, 13, 14, 15, 16, 17, вынимая их концевые участки из штыревых частей 11, открывают крышку корпуса 1 и осуществляют другое электрическое соединение расположенных в нем коммутационных элементов в соответствии с заданной схемой
Закрывают крышку корпуса 1 и подключают кабели 12, 13, 14, 15, 16, 17 к штыревым частям 11 соответствующих соединителей 2.