УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ МЕЖДУ СОЕДИНИТЕЛЬНЫМИ ЧАСТЯМИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
DEVICE FOR CONNECTION BETWEEN CONNECTIVE PARTS OF ELECTRIC POWER EQUIPMENT

Область техники
Настоящее изобретение относится к устройству для соединения между соединительными частями электроэнергетического оборудования типа электрооборудования железных дорог, электрических станций, подстанций, автоматических прерывателей и трансформаторов, в частности к устройству для соединения между соединительными частями электроэнергетического оборудования, которое соединяет электроэнергетические аппараты с помощью кабельного штепсельного соединения для достижения значительного эффекта с точки зрении экономической эффективности, безопасности и простоты обслуживания и восстановления после аварии.
Предшествующий уровень техники
Обычный способ соединения электроэнергетического оборудования типа электрооборудования железных дорог, электрических станций, подстанций, автоматических прерывателей и трансформаторов имеет множество недостатков с точки зрения экономической эффективности, обеспечения безопасности, простоты обслуживания и восстановления после аварии и т.д. Т.о. существует необходимость создания и внедрения новых технологий соединения, которые бы решали существующие недостатки.
В качестве примера, в подстанции, соединительная часть между таким оборудованием, как силовой трансформатор и комплектное распределительное устройство с элегазовой изоляцией (КРУЭ), выступает к оборудованию железной дороги. Т.о. существует вероятность возникновения аварийной ситуации и выхода из строя в результате контакта с небольшими животными (сороки, кошки, мыши и т.п.).
В недавнее время, соединительные части начали соединять с помощью шины с элегазовой изоляцией (GIS) для исключения наличия выступающего участка. Однако такое соединение является дорогостоящим, относительно сложным при обслуживании и имеет ограничения по полезному пространству.
В соединениях между GIS и линией электропередачи, а также между силовым трансформатором и кабелем, используется обычное уплотнение типа EB-G (элегазовое уплотнение) и обычное уплотнение типа ЕВ-O (масляное уплотнение), в которых используются дорогостоящие материалы и которые сложны с точки зрения сборки соединений и их обслуживания.
Раскрытие изобретения
Техническая задача
Настоящее изобретение было создано для решения вышеупомянутых проблем, и целью настоящего изобретения является обеспечение устройства для соединения между соединительными частями электроэнергетического оборудования, которое соединяет вместе электроэнергетические аппараты с помощью кабельного штепсельного соединения для достижения значительного эффекта с точки зрении экономической эффективности, безопасности и простоты обслуживания, а также восстановления после аварии.
Техническое решение
Для достижения вышеуказанной цели по настоящему изобретению предлагается устройство для соединения между соединительными частями электроэнергетического оборудования, включающее: кабель, состоящий из токопроводящей жилы и наружной оболочки, покрывающей токопроводящую жилу; узел контактного гнезда, который включает первый кожух и проводящий соединительный элемент, размещенный в первом кожухе и имеющий гнездо, при этом узел контактного гнезда установлен в электроэнергетическом оборудовании с формированием соединительной части для электрического соединения кабеля с энергетическим оборудованием; и узел наконечника, который снабжен проводящим кольцом, насаженным на токопроводящую жилу, выступающую из одного конца кабеля, с которого удалена наружная оболочка и который смонтирован на кабеле с возможностью вставки в первый кожух узла контактного гнезда так, чтобы проводящее кольцо было вставлено в гнездо проводящего соединительного элемента для электрического соединения кабеля с энергетическим оборудованием.
Преимущества
Как было описано выше, устройство для соединения между соединительными частями электроэнергетического оборудования по настоящему изобретению является устройством с воздушным охлаждением и может быть расположено на открытом воздухе.
Это устройство для соединения между соединительными частями электроэнергетического оборудования включает узел наконечника, который имеет область с открытой соединительной частью и соединен с силовым кабелем.
Это устройство для соединения между соединительными частями электроэнергетического оборудования значительно снижает время на операцию соединения, имеет монтажную длину, уменьшенную на 50%, и занимает минимум монтажного пространства, например, в помещении подстанции.
Это устройство для соединения между соединительными частями электроэнергетического оборудования может произвольным образом ориентироваться при установке, т.е. устанавливаться в любом направлении, например горизонтальном, вертикальном и наклонном направлениях, как в нижней части, так и в верхней части энергетического оборудования.
С помощью этого устройства для соединения между соединительными частями электроэнергетического оборудования может быть достигнут значительный эффект с точки зрении экономической эффективности, безопасности и простоты обслуживания, а также восстановления после аварии и т.п.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 иллюстрирует устройство для соединения между соединительными частями электроэнергетического оборудования по настоящему изобретению.
Фиг.2 и 3 иллюстрируют узел наконечника и кабель по настоящему изобретению.
Фиг.4 и 5 иллюстрируют вариант осуществления узла наконечника и кабеля по настоящему изобретению.
Фиг.6 и 7 иллюстрируют другой вариант осуществления узла наконечника и кабеля по настоящему изобретению.
Основные цифровые обозначения: 1 - электроэнергетический аппарат; 100 - кабель; 101 - токопроводящая жила; 102 - наружная оболочка; 111 - изоляционный элемент; 113 - экранирующий элемент токопроводящей жилы; 115 - полупроводящий экранирующий элемент; 123 - бронирующий элемент; 127 - полупроводящий элемент; 151 - экранирующая проволочная оплетка; 153 - первая изоляционная лента; 200 - узел контактного гнезда; 201 - первый кожух; 203 - проводящий соединительный элемент; 203а - гнездо; 205 - бушинг; 207 - первый уплотнительный элемент; 300 - узел наконечника; 301 - проводящее кольцо; 303 - напряженный элемент; 305 - конический элемент; 311 - проводящий металлический элемент; 311a - посадочная канавка; 317 - лаковая изоляция; 320 - второй кожух; 321 - фланец; 323 - винт; 325 - второй уплотнительный элемент; 331 - первая металлическая пленка; 333 - первая медная сетка; 335 - вторая изоляционная лента; 361 - вторая металлическая пленка; 365 - вторая медная сетка; 401 - провод заземления; 405 - фиксатор; 407 - покрывающий элемент.
Лучший вариант осуществления изобретения
Вышеупомянутые технические цели преимущества и признаки станут более понятными из последующего описания со ссылками на сопровождающие чертежи.
Далее, устройство для соединения между соединительными частями электроэнергетического оборудования по настоящему изобретению будет описано со ссылками на чертежи. На этих чертежах одинаковые элементы имеют одинаковые цифровые обозначения.
На фиг.1 показано устройство для соединения между соединительными частями электроэнергетического оборудования по настоящему изобретению. На фиг.2 и 3 показан узел наконечника и кабель по настоящему изобретению. На фиг.4 и 5 показан вариант осуществления узла наконечника и кабеля по настоящему изобретению. На фиг.6 и 7 показан другой вариант осуществления узла наконечника и кабеля по настоящему изобретению.
Как показано на фиг.1, устройство для соединения между соединительными частями электроэнергетического оборудования по настоящему изобретению включает кабель 100, узел контактного гнезда 200 и узел наконечника 300. Кабель 100 электрически соединяет между собой электроэнергетические аппараты 1 на электрических станциях, подстанциях, электрических железных дорог, например, автоматические прерыватели, трансформаторы и т.п. Узел контактного гнезда 200 формирует соединительную часть для электрического соединения кабеля 100 с электроэнергетическим аппаратом 1. Узел наконечника 300 вставляется в узел контактного гнезда 200, электрически соединяя кабель 100 с электроэнергетическим аппаратом 1.
Кабель 100 состоит из токопроводящей жилы 101, проводящей электрический ток, и наружной оболочки 102, покрывающей токопроводящую жилу 101.
Узел контактного гнезда 200 встроен в электроэнергетический аппарат 1 или устанавливается в нем в качестве устройства накладного типа. Узел контактного гнезда 200 включает первый кожух 201, имеющий полость внутри, которая открыта по крайней мере с одной стороны, и проводящий соединительный элемент 203, размещенный в первом кожухе 201 и в котором сформировано гнездо 203а, для электрического соединения с электроэнергетическим оборудованием 1.
Бушинг 205 установлен на внутренней стенке первого кожуха 201. Бушинг 205 имеет сужающуюся форму, т.е. форму конуса, диаметр которого уменьшается в направлении проводящего соединительного элемента 203, чтобы в него мог быть вставлен узел наконечника 300 с соответствующей сужающейся формой. Бушинг 205 смонтирован так, что он окружает проводящий соединительный элемент 203. Бушинг 205 выполнен из изоляционного материала на основе синтетической пластмассы и охлаждается окружающим воздухом, а проводящий соединительный элемент 203 выполнен из высокопроводящего материала на основе меди.
Первый уплотнительный элемент 207, имеющий форму О-образного кольца, установлен между первым кожухом 201 и бушингом 205 для обеспечения водонепроницаемой конструкции узла контактного гнезда 200, при этом на открытой поверхности разъема первого кожуха 201 сформировано множество спиральных канавок (не показаны).
Далее, узел контактного гнезда 200 должен обеспечивать нормированный уровень изоляции электроэнергетического аппарата 1 или выше этого уровня. Элементы соединения должны предотвращать утечку газа или проход наружного воздуха, а также предотвращать утечку масла и обеспечивать водонепроницаемость. Когда узел контактного гнезда 200 соединен с кабелем 100 через узел наконечника 300, должно обеспечиваться достаточное механическое усилие фиксации узлов.
Узел контактного гнезда 200 должен обеспечивать соединение с переходником по стандарту IEC (Международная электротехническая комиссия - МЭК) при необходимости соединения проводящего соединительного элемента 203 с выводом электрической шины внутри электроэнергетического аппарата 1.
Узел контактного гнезда 200 может обеспечиваться отводом для измерения напряжения.
Узел наконечника 300 установлен на конце кабеля 100 и электрически соединяется с узлом контактного гнезда 200 для присоединения кабеля 100 к электроэнергетическому аппарату 1. Для этих целей узел наконечника 300 снабжен проводящим кольцом 301, насаженным на токопроводящую жилу 101, выступающую из одного конца кабеля 100, с которого удалена наружная оболочка 102, и смонтирован на кабеле 100 с возможностью вставки в бушинг 205 узла контактного гнезда 200 в форме конуса так, чтобы проводящее кольцо 301 было вставлено в гнездо 203а проводящего соединительного элемента 203 для электрического соединения кабеля 100 с электроэнергетическим аппаратом 1.
Узел наконечника 300 прочно прикреплен к токопроводящей жиле 101 за счет насадки проводящего кольца 301 на напряженный элемент 303, который выполнен проводящим и в свою очередь насажен на токопроводящую жилу 101. Напряженный элемент 303 имеет конусообразную форму и снабжен удлиненными канавками (не показаны), выполненными вдоль наружной образующей напряженного элемента 300 с определенным шагом по окружности, имеющей больший диаметр, что позволяет обеспечить его напряженное состояние сжатия. Когда проводящее кольцо 301 насаживается на напряженный элемент 303, участки между удлиненными канавками последнего упруго сжимаются, обеспечивая напряженное состояние соединения с проводящим кольцом 301 так, чтобы узел наконечника 300 в целом был прочно прикреплен к токопроводящей жиле 101.
Узел наконечника 300 также включает конический элемент 305, форма конуса которого совпадает с формой конуса бушинга 205 и который вставляется в узел контактного гнезда 200 конической формы. Конический элемент 305 выполнен из изоляционного материала и одет на токопроводящую жилу 101 с задней стороны напряженного элемента 303 так, чтобы иметь возможность соединения с бушингом 205 конической формы для заглушки, т.е. герметичного закрытия внутренней части последнего.
Конический элемент 305 выполнен упругим, чтобы обеспечить давление между коническим элементом 305 и бушингом 205 для предотвращения отделения проводящего кольца 301 от гнезда 203а проводящего соединительного элемента 203. Конический элемент 305 лучше выполнять из негорючего синтетического каучука или другого негорючего изоляционного материала, обладающего изоляционными свойствами и эластичностью. При необходимости конический элемент 305 может быть выполнен за счет складывания из нескольких слоев, выполненных из различных изоляционных материалов.
С задней стороны конического элемента 305 устроен второй кожух 320, который одет на кабель 100 и имеет возможность соединения с первым кожухом 201 узла контактного гнезда 200 для фиксации конического элемента 305. Второй кожух 320 соединяется с первым кожухом 201 и фиксирует конический элемент 305 с помощью соединения винтами 323, устанавливаемыми через фланец 321, который обращен своей открытой поверхностью к первому кожуху 201, в резьбовые отверстия в первом кожухе 201.
Второй кожух 320 снабжен вторым уплотнительным элементом 325, установленный в нем и имеющим форму О-образного кольца, для обеспечения водонепроницаемости между вторым кожухом 320 и наружной оболочкой 102 кабеля 100.
В этой конструкции электрическое поле кабеля может быть ослаблено за счет формирования слоев различной конструкции между токопроводящей жилой 101 и наружной оболочкой 102, а также продлить такие слои до узла наконечника 300, чтобы также ослабить электрическое поле от узла наконечника 300 с ослаблением электростатического напряжения. В результате, можно значительно снизить риск несчастного случая или возникновения аварийной ситуации в соединительной части, сформированной узлом наконечника 300.
Например, как показано на фиг.2 и 3, кабель 100 содержит изоляционный элемент 111, покрывающий токопроводящую жилу 101, располагаясь между ней и наружной оболочкой 102. Изоляционный элемент 111 выполнен экструзионным формованием из сшитого полиэтилена и покрывает токопроводящую жилу 101, изолируя ее. Изоляционный элемент 111 покрывает и изолирует токопроводящую жилу 101, а его конец выступает из конического элемента 305, чтобы ослабить электрическое поле, наводимое узлом наконечника 300.
Этот узел наконечника 300 также включает проводящий металлический элемент 311, который одет на токопроводящую жилу 101 между напряженным элементом 303 и коническим элементом 305. Проводящий металлический элемент 311 нажимает на конический элемент 305 и предотвращает повреждение конического элемента 305 монтажным инструментом при насадке конического элемента 305 на изоляционный элемент 111, a также блокирует смещение напряженного элемента 303, предотвращая повреждение изоляционного элемента 111 и конического элемента 305. Проводящий металлический элемент 311 имеет посадочную канавку 311а, выполненную на его поверхности, обращенной к изоляционному элементу 111, при этом конец изоляционного элемента 111, выступающий из конического элемента 305, вставлен в эту посадочную канавку 31la.
Кабель 100 также включает полупроводящий экранирующий элемент токопроводящей жилы 113, покрывающий токопроводящую жилу 101, располагаясь между ней и изоляционным элементом 111. Экранирующий элемент токопроводящей жилы 113 выполнен экструзионным формованием из полупроводящего полиэтилена и покрывает токопроводящую жилу 101 для минимизации электростатического напряжения от токопроводящей жилы 101 и ослабления электрического поля, наводимого кабелем 100 и узлом наконечника 300. В качестве примера, полупроводящий экранирующий элемент токопроводящей жилы 113 минимизирует электростатическое напряжение от токопроводящей жилы 101, сформированной из множества скрученных медных проволок, тем самым ослабляя электрическое поле, наводимое кабелем 100 и узлом наконечника 300.
Кабель 100 также включает полупроводящий экранирующий элемент 115, покрывающий изоляционный элемент 111, располагаясь между ним и наружной оболочкой 102. Полупроводящий экранирующий элемент 115 выполнен экструзионным формованием из подходящего полупроводящего материала и покрывает изоляционный элемент 111 для минимизации ионизации, вызываемой поверхностью изоляционного элемента 111, и ослабления электрического поля, наводимого кабелем 100. Полупроводящий экранирующий элемент 115 покрывает изоляционный элемент, распространяясь до части внутренней поверхности конического элемента 305 для ослабления электрического поля, наводимого узлом наконечника 300.
Узел наконечника 300 также снабжен покрытием в виде лаковой изоляции 317, проходящей между изоляционным элементом 111 и коническим элементом 305 к полупроводящему экранирующему элементу 115, выступающему наружу из конического элемента 305 для дополнительного ослабления электрического поля, наводимого узлом наконечника 300.
При использовании конструкции для ослабления электрического поля обеспечивается провод заземления 401, выполненный из материала на основе меди. Провод заземления 401 заземлен за счет соединения с землей и соединен с проводящим экранирующим элементом 115, выступающим в месте удаленной части наружной оболочки 102 кабеля 100 в непосредственной близости от узла наконечника 300. Провод заземления 401 закреплен с помощью фиксатора 405, сформированного в виде хомута, который может открываться, и окружает проводящий экранирующий элемент 115. Фиксатор 405 покрыт сверху покрывающим элементом 407, защищающим его снаружи от проникновения дождевой воды и влаги. Покрывающий элемент 407 может быть выполнен в виде трубки из термоусадочного синтетического материала.
Как показано на фиг.4 и 5, наружная оболочка 102 может покрывать полупроводящий экранирующий элемент 115, начиная с определенного расстояния от конического элемента 305, при этом кабель 100 может включать экранирующую проволочную оплетку 151, которая покрывает полупроводящий экранирующий элемент 115, располагаясь между ним и наружной оболочкой 102, и ослабляет электрическое поле, наводимое кабелем 100.
Экранирующая проволочная оплетка 151 сформирована из множества медных проволок, расположенных вдоль внешней поверхности полупроводящего экранирующего элемента 115. Экранирующая проволочная оплетка 151 выведена за конец наружной оболочки 102, за которым она загнута и отходит от наружной оболочки 102, проходя вдоль нее через второй кожух 320. Часть экранирующей проволочной оплетки (151), которая проходит через второй кожух 320, соединена с землей и выполняет функцию провода заземления.
Предпочтительно, когда часть экранирующей проволочной оплетки (151), проходящая вдоль наружной оболочки 102, т.е. ее часть, расположенная внутри второго кожуха 320, заизолирована с помощью первой изоляционной ленты 153.
Узел наконечника 300 может снабжаться покрытием в виде первой металлической пленки 331, выполненной из металлического материала, содержащего серебро, проходящей от полупроводящего экранирующего элемента 115 между наружной оболочкой 102 и коническим элементом 305 к части изоляционного элемента 111, а также покрытием в виде первой медной сетки 333, покрытой оловом, которая проходит от первой металлической пленки 331 между наружной оболочкой 102 и коническим элементом 305 к части экранирующей проволочной оплетки 151, проходящей вдоль наружной оболочки 102 для ослабления электрического поля, наводимого узлом наконечника 300. Предпочтительно, когда первая медная сетка 333 заизолирована с помощью второй изоляционной ленты 335.
Как показано на фиг.6 и 7, кабель 100 может включать бронирующий элемент 123 из проводящего материала, который покрывает полупроводящий экранирующий элемент 115, располагаясь между ним и наружной оболочкой 102. Бронирующий элемент 123 отделяют от конического элемента 305, располагая его на определенном расстоянии от этого конического элемента. Конец бронирующего элемента 123, обращенный к коническому элементу 305, отделен от него, располагаясь снаружи, за счет чего ослабляется электрическое поле, наводимое узлом наконечника 300.
Бронирующий элемент 123 изготавливается экструзионным формованием из алюминиевого материала, и лучше, когда он формируется в виде гибкой трубки. Наружная оболочка 102 выполняется из полиэтилена или полихлорвинила для защиты бронирующего элемента 123 от электрического или химического воздействия. Наружная оболочка 102 выполняется в виде гибкой трубки, проходящей вдоль по бронирующему элементу 123.
Бронирующий элемент 123 позволяет располагать кабель 100 в сыром месте или во влажной среде с любой поверхностью места его прокладки.
Кабель 100 может включать полупроводящий элемент 127, покрывающий полупроводящий экранирующий элемент 115. Полупроводящий элемент 127 выполняют из полупроводящего полиэтилена и формируют в виде ленты, которую наматывают на полупроводящий экранирующий элемент 115. Полупроводящий элемент 127 ослабляет электрическое поле, наводимое кабелем 100 и узлом наконечника 300.
Узел наконечника 300 может снабжаться покрытием в виде второй металлической пленки 361, выполненной из металлического материала, содержащего серебро, проходящей от полупроводящего элемента 127, выступающего из бронирующего элемента 123, к части изоляционного элемента 111, а также покрытие в виде второй медной сетки 365, покрытой оловом, которая проходит от второй металлической пленки 361 между коническим элементом 305 и бронирующим элементом 123 к части конического элемента 305 для ослабления электрического поля, наводимого узлом наконечника 300.
В вышеуказанной конструкции провод заземления 401 соединяют с землей и бронирующим элементом 123, выступающим из наружной оболочки 102 кабеля 100.
Промышленная применимость
Как было подробно описано выше, устройство для соединения между соединительными частями электроэнергетического оборудования по настоящему изобретению, которое соединяет вместе электроэнергетические аппараты с помощью кабельного штепсельного соединения, позволяет достичь значительный эффект с точки зрении экономической эффективности, безопасности и простоты обслуживания, а также восстановления после аварии и т.п.