ЖЕСТКАЯ ОШИНОВКА
RIGID BUSBAR

Изобретение относится к электротехнике, в частности к основным элементам электротехнического оборудования, и служит для передачи электрической энергии и выполнения электрического соединения высоковольтных аппаратов на территории электрических станций и подстанций, открытых и закрытых распределительных устройств классов напряжения свыше 1000 В, а также передачи электрической энергии на территории промышленных предприятий, использующих в технологических процессах электрические токи большой величины (например, процессы электролиза, плавления руд и металлов в индукционных печах, и др.).
Из уровня техники известны следующие решения.
Известна ошиновка жесткая, содержащая вертикальные и горизонтальные шины, узлы крепления каждой из вертикальных шин к соответствующей горизонтальной шине, при этом каждый узел крепления включает шинодержатель, узлы крепления горизонтальных и вертикальных шин к высоковольтному оборудованию, и токоведущие связи, при этом каждая из шин охвачена снаружи прижимом, в котором выполнены, отверстия, в которых размещены резьбовые крепежные элементы. Шинодержатель выполнен из двух частей, одна из которых - горизонтальная - размещена под горизонтальной шиной, а вторая - вертикальная - размещена на торце вертикальной шины, при этом горизонтальная часть оперта на вертикальную (патент РФ №156983, опубликован 20.11.2015).
Также известна жесткая ошиновка распределительного устройства на 500 кВ, выполненная из алюминиевых труб как на верхнем ярусе устройства для связи между ячейками устройства, так и на нижнем ярусе для связи оборудования, установленного внутри ячейки, верхний и нижний ярус ошиновки связаны посредством гибких токопроводов, внутри труб ошиновки проложен демпферный трос, закрывающий концы труб ошиновки, трубы ошиновки выполнены из сплава группы Al-Mg-Si диаметром не более 250 мм, толщина стенки трубы - не более 8 мм; длина пролета жесткой ошиновки соответствует шагу ячейки, при этом шаг ячейки составляет не более 18 м; оба конца трубы ошиновки установлены подвижно на опорных изоляторах с возможностью их продольного перемещения относительно торцевых поверхностей опорных изоляторов (патент РФ №2310260, опубликован 10.11.2007).
Наиболее близким аналогом патентуемого решения является жесткая ошиновка открытого распределительного устройства, конструкция которой включает систему жестких шин трубчатого сечения, изготовленных из алюминиевого сплава. Также модуль жесткой ошиновки включает шинодержатели и контактные связи. Для жесткой ошиновки используются съемные литые шинодержатели и съемные гибкие контактные связи. Электрический контакт между шинами в местах установки шинодержателей обеспечивается гибкими связями. В состав каждой гибкой связи входят хомуты с приваренными к ним кабельными гильзами, в которые при изготовлении запрессовывается алюминиевый провод (Технический каталог №2. Жесткая ошиновка 35, 110, 220 кВ. ЗАО ЭлТерра, 2006 г., с.7-10).
Недостаток наиболее близкого аналога заключается в необходимости использования шин большого поперечного размера (диаметра для труб круглого сечения) для передачи тока большой величины. Такое конструкторское решение имеет следующие недостатки: большую массу шин, недостаточную жесткость шин, низкую частоту поперечных колебаний, попадающую в полосу частот сейсмических колебаний, возбуждение поперечных колебаний шин при наличии ветра, большие механические напряжения в материале шин (а также сварных швах) и, как следствие, раннее усталостное разрушение шин.
Техническая проблема, решаемая при разработке предлагаемого устройства, заключается в необходимости разработки конструкции токоведущих частей жесткой ошиновки с повышенными эксплуатационными характеристиками, по сравнению с уже использующимися конструкциями в открытых распределительных устройствах для больших мощностей.
Задача решается выполнением токоведущих частей в виде ферменных конструкций.
Технический результат патентуемого решения заключается в улучшении эксплуатационных характеристик жесткой ошиновки распределительных устройств классов напряжения свыше 1000 В, в том числе увеличение жесткости конструкции, что позволяет выполнить токоведущие части большей длины и повышает стойкость токоведущих частей к климатическим (ветер и гололед) и сейсмическим нагрузкам, а также увеличение электродинамической и термической стойкости токоведущих частей (шин) при воздействии токов короткого замыкания.
Указанный технический результат обеспечивается за счет конструкции жесткой ошиновки распределительных устройств, включающей систему жестких шин, съемные литые шинодержатели и контактные гибкие связи, обеспечивающие контакт между шинами в местах установки шинодержателей, токоведущие части выполнены в виде ферменных конструкций, при этом секция пролета токоведущей ферменной конструкции включает, по меньшей мере, два продольных стержня, смонтированных параллельно друг другу между поперечными металлическими пластинами.
Применение в качестве токоведущих частей жестких шин ферменной конструкции позволяет:
- увеличить передаваемую мощность (номинальный ток) за счет снижения поверхностного эффекта;
- увеличить жесткость конструкции за счет ферменной конструкции шин, имеющей бóльшие моменты инерции и сопротивления сечения, что позволяет выполнить токоведущие части большей длины, а также увеличивает стойкость токоведущих частей к климатическим (ветер и гололед) и сейсмическим нагрузкам.
- увеличить электродинамическую и термическую стойкость токоведущих частей (шин) при воздействии токов короткого замыкания за счет ферменной конструкции шин, имеющей бóльшие моменты инерции и сопротивления сечения, по сравнению с выполнением шины в виде одной трубы большого диаметра;
- сократить максимальные механические напряжения в материале токоведущих частей (шин) за счет ферменной конструкции шин, имеющей бóльшие моменты инерции и сопротивления сечения, и тем самым увеличить надежность и срок службы токоведущих частей (шин).
Жесткая ошиновка ферменной конструкции может быть выполнена из стандартного проката (трубы, уголки, полосы, прутки и пр. прокат). Материал - алюминий и его сплавы, медь и ее сплавы. Взаимное расположение, форма и наличие продольных, поперечных и диагональных элементов фермы (стойки, балки, пояса, ригели, раскосы) может варьироваться и определяется техническими требованиями к токоведущим частям (шинам).
Далее решение поясняется ссылками на фигуры, на которых приведено следующее.
Фиг. 1 - варианты выполнения пролета токоведущей ферменной конструкции.
Фиг. 2 - общий вид участка жесткой ошиновки.
Фиг. 3 - общий вид участка открытого распределительного устройства с жесткой ошиновкой.
Фиг. 4 - узел соединения пролетов жесткой ошиновки и изолятора.
Предлагаемое устройство представляет собой систему жестких шин, выполненных в виде ферменных конструкций. Пролет фермы содержит несколько секций (1- до 10 секций в каждой (из трех) фазе). Каждая секция пролета включает по меньшей мере два продольных стержня 1, смонтированных параллельно друг другу между поперечными металлическими пластинами 2. Поперечные пластины 2 размещены параллельно. На фиг. 1 показаны варианты выполнения ферменной конструкции с двумя, тремя, четырьмя и шестью стержнями. Вариантов может быть больше в зависимости от требуемых характеристик системы
Система жестких шин монтируется на опорных изоляторах 5.
Также модуль жесткой ошиновки включает шинодержатели 3 и контактные связи 7. Для жесткой ошиновки используются съемные литые шинодержатели и съемные гибкие контактные связи. Электрический контакт между шинами в местах установки шинодержателей обеспечивается гибкими связями. В состав каждой гибкой связи входят хомуты с приваренными к ним кабельными гильзами, в которые при изготовлении запрессовывается алюминиевый провод.
В местах соединения пролетов токоведущих шин и опор 5 используются противокоронные кольца (экраны) 4 и 6.