Шкаф комплектного распределительного устройства

Полезная модель относится к комплектным распределительным устройствам (КРУ), предназначенным для приема и распределения электрической энергии напряжением до 12 кВ, номинальным током до 2000 А, номинальным током отключения до 40 кА, частотой 50 Гц.
Известно аналогичное устройство - шкаф комплектного распределительного устройства [Патент RU №24323, опубл. 27.07.2002, МПК Н02В 11/00], включающий корпус, объем которого разделен перегородками на отсеки, в которых установлены релейный блок, сборные шины, контакты фидеров и выкатной элемент, шкаф снабжен дополнительным выкатным элементом, внутренний объем корпуса шкафа разделен по высоте двумя горизонтальными перегородками на три секции, нижняя из которых разделена вертикальной перегородкой на отсеки, в одном из которых установлен выкатной элемент, в другом - первый контакт фидера, верхняя секция также вертикальной перегородкой разделена на отсеки, в одном из которых установлен дополнительный выкатной элемент, в другом - второй контакт фидера, в средней секции расположен релейный блок и отсек со сборными шинами, к которым подсоединено электрооборудование дополнительного выкатного элемента.
Недостатки данного устройства следующие. Нижние отсеки присоединений и выкатного элемента не имеют клапанов сброса давления. На выкатном элементе вместе с выключателем размещены трансформаторы тока, которые для разных шкафов могут иметь разные номиналы. Это делает невозможным взаимозаменяемость выкатных элементов. В отличие от аналога, в заявляемой полезной модели трансформаторы тока устанавливаются в линейных отсеках.
Шкаф КРУ имеет один релейный шкаф на оба присоединения, что ограничивает место для размещения устройств релейной защиты и автоматики. В отличие от аналога, в заявляемой полезной модели имеется два релейных шкафа, каждый для своего присоединения.
Заземляющий разъединитель верхнего яруса расположен так, что при поломке привода заземляющие ножи падают, включая заземление, тем самым создавая аварийную ситуацию - трехфазное короткое замыкание. В отличие от аналога, в заявляемой полезной модели заземлители, включаясь, поднимаются вверх, что исключает аварийное наложение заземления под силой тяжести.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является шкаф комплектного распределительного устройства (КРУ К-125) [Патент RU №55513, опубл. 10.08.2008, МПК Н02В 11/00], предназначенный для приема и распределения электрической энергии напряжением до 12 кВ, номинальным током до 1600 А, номинальным током отключения до 31,5 кА, частотой 50 и 60 Гц. Устройство К-125 выполнено в виде одного шкафа, состоящего из пяти состыкованных между собой отдельных модулей, расположенных один над другим в два яруса с одинарными сборными шинами, общими для обоих присоединений, включающий в себя вакуумные или элегазовые выключатели, измерительные трансформаторы тока и напряжения, аппаратуру вспомогательных цепей релейной защиты, автоматики, управления, сигнализации и блокировок на два самостоятельных присоединения. Модули выключателей отходящей линии и ввода, отсек сборных шин и линейные отсеки верхнего и нижнего присоединения имеют разгрузочные клапаны.
Недостаток шкафа КРУ К-125 - общий отсек сборных шин как для верхних и нижних присоединений, так и для всей секции КРУ. Возникновение короткого замыкания в зоне сборных шин приводит к полному отключению распределительного устройства. Общая система шин имеет ограниченные варианты схемных решений комплектного распределительного устройства. Расположение клапанов сброса давления нижних отсеков присоединений и выкатного элемента не обеспечивает выброс продуктов короткого замыкания за пределы шкафа. Данная компоновка шкафа КРУ не позволяет выполнить локализацию электродугового короткого замыкания в пределах одного отсека.
Технический результат полезной модели заключается в повышении безопасности эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что шкаф комплектного распределительного устройства состоит из отдельных модулей, расположенных один над другим в два яруса, включающий в себя вакуумные выключатели, измерительные трансформаторы тока и напряжения, аппаратуру автоматики, управления, сигнализации на два самостоятельных присоединения, и, в отличие от прототипа, состоит из двух соединенных между собой болтовыми соединениями модулей, каждый из которых состоит из четырех отдельных отсеков - отсека выкатного элемента, отсека сборных шин, отсека присоединений и отсека релейной защиты и автоматики, при этом отсеки выкатных элементов выполнены с возможностью размещения вакуумных выключателей и трансформаторов напряжения, над отсеками выкатных элементов расположены отсеки релейной защиты и автоматики, выполненные с возможностью размещения аппаратов релейной защиты, управления и сигнализации, за отсеками выкатных элементов расположены последовательно отсеки сборных шин, с размещенными в них сборными шинами, и отсеки присоединений, выполненные с возможностью размещения трансформаторов напряжения и трансформаторов тока нулевой последовательности, а также с возможностью подключения силовых кабелей, прокладка которых выполнена внутри шкафа, при этом отсеки выкатных элементов, сборных шин и присоединений выполнены с возможностью установки оптических датчиков дуговой защиты, шкаф КРУ дополнительно содержит боковой отсек, предназначенный для аварийного сброса давления из отсеков нижнего яруса, отсеки верхнего яруса и боковой отсек оборудованы клапанами сброса давления, выполненными с возможностью установки концевых выключателей, при этом каждый из отсеков ярусов оборудован собственным клапаном сброса давления и клапаны сброса давления бокового отсека являются клапанами сброса давления отсеков нижнего яруса, все отсеки изолированы друг от друга как в пределах каждого из модулей, так и в пределах шкафа КРУ.
Предлагаемая полезная модель шкафа КРУ поясняется чертежами, представленными на фиг. 1 и фиг. 2.
На фиг. 1 показан шкаф, представляющий собой сборную конструкцию, состоящую из двух отдельных модулей, расположенных один над другим в два яруса: верхний и нижний, на два самостоятельных присоединения, каждый из которых состоит из четырех отдельных отсеков - отсека выкатного элемента 1, отсека сборных шин 2, отсека присоединений 3 и отсека релейной защиты и автоматики 4. Дополнительно содержится боковой отсек 5, предназначенный для аварийного сброса давления из отсеков нижнего яруса. Каждое присоединение шкафа работает независимо от работы другого присоединения. Силовые кабели к обоим присоединениям проложены так, что не требуют недопустимых изгибов и защищены кожухами. Модули связаны между собой болтовыми соединениями. В двух отдельных модулях на выкатных элементах могут размещаться вакуумные выключатели, трансформаторы напряжения со встроенными предохранителями или другие аппараты.
Отсеки выкатных элементов 1 с фасада закрыты дверями 7, на которые выведены механизмы перемещения выкатного элемента, отключения выключателя вручную, смотровые окна для визуального контроля состояния выключателя. При закрытых дверях шкафа КРУ выкатные элементы могут находиться в рабочем 8 или контрольном 9 зафиксированных положениях (фиг. 2).
Над отсеками выкатных элементов расположены отсеки релейной защиты и автоматики 4. В них расположены аппараты защиты, управления, измерения и сигнализации.
В отсеках присоединений 3 размещаются измерительные трансформаторы тока, заземляющий разъединитель, трансформаторы тока нулевой последовательности, датчики наличия напряжения, ограничители перенапряжения и кабельные разделки. Отсеки присоединений рассчитаны на подключение необходимого количества трехжильных или одножильных силовых кабелей 10. Прокладка кабелей выполнена внутри шкафа, причем кабели к верхнему присоединению, проходя через нижний ярус, закрыты съемным металлическим кожухом 11, а компоновка устройства позволяет выполнять подключение без недопустимых изгибов. Заземляющие разъединители линейных отсеков верхнего и нижнего присоединения 12, включаясь, поднимаются вверх, что исключает аварийное наложение заземления под силой тяжести.
В отсеках сборных шин 2 размещены сборные шины и проходные изоляторы. Конструкция шкафа КРУ с отдельными сборными шинами для каждого яруса позволяет выполнить локализацию электродугового короткого замыкания в пределах одного отсека, что повышает надежность и безопасность эксплуатации. Повреждение, возникшее в одном отсеке, не вызывает никаких повреждений в других отсеках или не требуется выведение устройства из эксплуатации. Конструкция с отдельными сборными шинами для каждого яруса у полезной модели шкафа КРУ (в отличие от общих сборных шин обоих ярусов в К-125) позволяет с большей вариативностью осуществлять схемные решения комплектного распределительного устройства.
В отсеках выкатных элементов, сборных шин и присоединений возможна установка оптических датчиков дуговой защиты, позволяющих выявлять короткие замыкания и обеспечивать срабатывание аппаратов релейной защиты в минимальное время. Таким образом, обеспечивается безопасная эксплуатация КРУ.
Каждый отдельный отсек оборудован защитой от электродуговых коротких замыканий с использованием микропроцессорных устройств защиты и автоматики. Отсеки верхнего яруса и боковой отсек 5 оборудованы клапанами сброса давления 6, с возможностью установки конечных выключателей, обеспечивающих защиту оборудования от электродуговых коротких замыканий. Клапаны сброса давления отсеков верхнего яруса расположены в крыше. Боковой отсек 5 служит для сброса давления из отсеков нижнего яруса. Клапаны бокового отсека являются клапанами отсеков нижнего яруса. Конструктивно обеспечивается то, что у каждого отсека имеется собственный клапан сброса давления, с возможностью установки конечных выключателей, обеспечивающих один из элементов защиты оборудования от электродуговых коротких замыканий. Таким образом, избыточное давление внутри отсека, возникшее в результате образования внутренней электрической дуги, будет сброшено через клапан сброса давления в необслуживаемую зону, для обеспечения безопасности обслуживающего персонала. Все отсеки изолированы друг от друга как в пределах одного модуля, так и в целом КРУ, что позволяет локализовать электродуговое короткое замыкание в пределах одного отсека шкафа.
Таким образом, шкаф КРУ выполнен на два самостоятельных присоединения, расположенных один над другим в два яруса, и состоит из двух состыкованных между собой модулей. В каждом модуле выкатные элементы с выключателями или другими аппаратами могут находиться в рабочем или контрольном положении при закрытых фасадных дверях. Рабочее положение выкатного элемента обеспечивает надежную работу при протекании через выключатель номинального тока присоединения или тока короткого замыкания. Контрольное положение выкатного элемента служит для выполнения наладочных работ, при которых требуется включение и отключение выключателя оперативно или от релейных защит, но силовая цепь разомкнута в этом положении. Перемещение из контрольного в рабочее положение и аварийное отключение выключателя также выполняется при закрытых дверях. Перемещение выкатного элемента с выключателем или другим аппаратом в ремонтное положение выполняется на инвентарную сервисную тележку.
Каждое присоединение имеет свой релейный шкаф с аппаратурой вспомогательных цепей только своего присоединения, со свободным к ним доступом, позволяющим одновременно выполнять наладочные работы целой бригаде.
Полезная модель может быть использована на всех видах электростанций и подстанций, промышленных предприятий, крупных инфраструктурных объектов.
В результате использования новой конструкции шкафа обеспечивается повышение безопасности эксплуатации шкафов на всех видах электростанций и подстанций энергосистем.