ПУНКТ КОММЕРЧЕСКОГО УЧЕТА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Полезная модель относится к области электроэнергетики, а именно, к измерительному электрооборудованию класса напряжения 10(6) кВ и может быть использована для передачи сигналов измерительной информации измерительным приборам в системах контроля и учета электрической энергии, а также устройствам защиты и управления.
Одним из важных условий контроля и учета электрической энергии переменного тока частотой 50 Гц при передаче по воздушным линиям класса 10(6) кВ является внедрение пунктов учета (в том числе и коммерческих) электрической энергии, устанавливаемых непосредственно на опорах линий электропередач (ЛЭП), что позволяет:
- организовать учет активной и реактивной энергии прямого и обратного направления, в том числе и коммерческий, непосредственно на границе балансовой принадлежности, на стороне 10(6) кВ.
- обеспечить выявление фактов несанкционированного потребления электрической энергии,
- сократить затраты на обслуживание большого количества счетчиков, устанавливаемых на стороне 0,4 кВ.
Известна конструкция столбовой подъемно-опускной комплектной трансформаторной подстанции (патент РФ №2234179, 7 МПК Н02В 5/02, Н02В 7/06, опубл. 2004.08.10), содержащей подъемную раму с установленными на ней трансформатором, высоковольтным разъединителем с подвижными контактами, при подъеме которой по стреле, припасованной к опоре линии электропередач, в крайнее верхнее положение до ограничительного упора, подвижные контакты высоковольтного разъединителя замыкаются с его неподвижными контактами, установленными в верхнем конце стрелы и подключенными к питающей
линии, а низковольтная аппаратура оперативного обслуживания и защиты смонтирована стационарно на опоре, снабжена низковольтным разъединителем, подвижные контакты которого установлены на подъемной раме и в крайнем верхнем положении замыкаются с его неподвижными контактами, установленными на стреле и подключенными к вводу низковольтного распределительного щита.
Известна конструкция транспортабельного объемного блока под силовой трансформатор блочной распределительной трансформаторной подстанции (патент РФ №2219627, МПК Н02В 5/00, опубл. 2003.12.20). Транспортабельный объемный блок выполнен коробчатой конфигурации с поперечными, имеющими двери, и продольными сплошными стенами и днищем. Днище выполнено с наружными ребрами для частичного опирания на ответные ребра, установленных на фундаментную плиту фундаментных панелей, которые выполнены корытообразными, или на соответствующие им несущие конструкции фундамента. Объемный блок снабжен внутренней поперечной перегородкой, разделяющей помещение объемного блока на разновеликие по площади секции. В меньшей секции смонтированы направляющие для силового трансформатора. В большей секции смонтированы распределительное устройство низшего напряжения блочной распределительной трансформаторной подстанции с электротехническим оборудованием и ячейка автоматического ввода резервного питания.
Известна конструкция комплектно-блочной трансформаторной подстанции (патент РФ №2111595, МПК Н02В 5/00, Н02В 7/06, опубл. 1998.05.20), состоящая из отдельных функциональных, защищенных от атмосферных воздействий транспортабельных модулей полной заводской готовности, электротехническое и вспомогательное оборудование, внутри которого полностью смонтировано, отрегулировано и испытано на предприятии-изготовителе в заводских условиях, модули снабжены унифицированными соединительными узлами, и оснащены опорно-регулировочными устройствами, позволяющими выполнять их выгрузку,
перемещение по рельсовому, швеллерному или двутавровому основанию и стыковку, при этом один из средних модулей закреплен на основании неподвижно, а у крайних модулей установлены ограничители предельных перемещений в положение, при котором предотвращается опрокидывание модулей.
Известна конструкция подстанции трансформаторной комплектной приема, преобразования и распределения электрической энергии (патент РФ №2164049, 7 МПК Н02В 7/06, Н02В 5/00, опубл. 2001.03.10), содержащая вводное устройство со стороны высокого напряжения, силовой трансформатор, распределительное устройство низкого напряжения, включающее вводные и линейные панели с коммутационными и защитными аппаратами, приводами включения, приборами учета и контрольно-измерительными приборами, аппаратами управления, сборные шины. Распределительное устройство низкого напряжения выполнено в виде установленных в двухрядный щит вводных и линейных панелей с двумя фасадными сторонами и общей тыльной стороной, оснащенных коммутационными и защитными аппаратами стационарного исполнения, расположенными в одном уровне с возможностью свободного к ним доступа в пределах габарита двухрядного щита в плане, причем сборные шины размещены над двухрядным щитом вдоль каждого ряда, образуя две группы, соединенные между собой перемычками.
Известна конструкция комплектной трансформаторной подстанции закрытого типа (заявка РФ №95103665, 6 МПК Н02В 7/06, Н02В 1/36, опубл. 1997.05.27), представляющая собой блок, образованный из ячеек, в каждой из которых размещен один из электроаппаратов. Ячейки унифицированы, габариты их определены, по крайней мере, тремя типоразмерами, которые находятся в прямой зависимости от номинального тока электроаппаратов. При этом они соединены между собой и с верхней и нижней частями блока посредством болтов и гаек. Электроаппараты посредством отпаек соединены
со сборными шинами, размещенными в отсеке, образованным стенками ячейки, задней стенкой, верхней и нижней частями блока.
Известна конструкция комплектно-блочной трансформаторной подстанции (заявка РФ №96120228, 6 МПК Н02В 7/06, опубл. 1998.08.27), состоящая из отдельных функциональных, защищенных от атмосферных воздействий, транспортабельных модулей, в которых смонтировано электротехническое и вспомогательное оборудование, комплектуется из модулей полной заводской готовности, причем для облегчения монтажа и условий эксплуатации модули оснащены специальными опорно-регулировочными устройствами, позволяющими выполнять их выгрузку, перемещение по рельсовому или швеллерному или двутавровому основанию и стыковку, при этом для компенсации воздействий в процессе эксплуатации различных климатических факторов, а также при деформации основания, один из средних функциональных модулей по окончании монтажа закрепляется на основании неподвижно, а у крайних модулей устанавливаются ограничители предельных перемещений в положение, при котором предотвращается опрокидывание модулей.
Недостатками аналогов известных технических решений в отношении совокупности конструктивных признаков является большая металлоемкость, низкая технологичность монтажа, сложность обслуживания и низкая ремонтопригодность, а также неэффективность использования их по назначению, в качестве пунктов коммерческого учета, т.к. их основное предназначение - преобразование и распределение электрической энергии потребителям, при этом в случае доработки они могут быть приспособлены (адаптированы) также и для реализации коммерческого учета электроэнергии, что связано со значительными затратами.
Наиболее близким техническим решением к заявленной конструкции по совокупности признаков и достигаемому техническому результату, выбранному в качестве прототипа, является «Пункт коммерческого учета (варианты), высоковольтный модуль пункта коммерческого учета и
низковольтный модуль пункта коммерческого учета» (пол. мод. РФ №58807, МПК Н02В 15/00, Н02К 5/10, опубл. 2006.11.27), содержащий высоковольтный модуль, снабженный трансформаторами тока, трансформаторами напряжения, высоковольтными вводами и выводами, низковольтный модуль и соединительный кабель, платформу, для установки на ней высоковольтного модуля, соответствующие друг другу высоковольтные вводы и выводы которого соединены между собой внутри его корпуса через соответствующие трансформаторы тока, низковольтный модуль снабжен прибором учета, входы которого через соединительный кабель подключены к выходам трансформаторов тока и трансформаторов напряжения высоковольтного модуля, платформа и низковольтный модуль выполнены с возможностью крепления на одной опоре воздушной линии так, чтобы место крепления низковольтного модуля было расположено ниже места крепления платформы, корпус высоковольтного модуля и корпус низковольтного модуля снабжены дверями.
Недостатком известного устройства является сложность конструкции, высокая металлоемкость, высокие весогабаритные показатели, в виду того, что высоковольтный модуль выполнен в одном корпусе и имеет большой вес, низкая ремонтопригодность, особенно при неблагоприятных погодных условиях (осенне-зимний период), неравномерность распределения нагрузки на устанавливаемую опору (относительно тяжелый высоковольтный модуль устанавливается только с одной стороны опоры, увеличивая нагрузку на эту сторону опоры), отсутствие возможности использования устройства в качестве мобильной установки, которую возможно было бы в течение короткого времени, посредством использования минимальных затрат времени и ресурсов доставить на место монтажа, смонтировать, запустить и при этом в процессе эксплуатации обеспечить возможность ремонта на месте посредством привлечения минимальных ресурсов.
Заявленное техническое решение направлено на оптимизацию конструкции пункта коммерческого учета, а также комплекса необходимых
работ по установке, ремонту и выполнению иных мероприятий, направленных на обеспечение учета трехфазной активной и реактивной энергии в прямом и обратном направлении, в т.ч. коммерческого учета электроэнергии, на границе балансовой принадлежности на стороне 10(6) кВ посредством внесения существенных изменений в конструкцию пункта коммерческого учета.
Таким образом, пункт коммерческого учета электроэнергии обеспечивает реализацию следующих задач:
- сокращение затрат на монтажные, ремонтные, погрузочно-разгрузочные работы за счет разделения высоковольтного модуля на три блока, комплектации ручками блоков высоковольтного модуля, трансформируемыми при монтаже в элементы крепления к платформе;
- обеспечение ремонтопригодности пункта коммерческого учета электроэнергии за счет совершенствования его конструкции посредством возможности замены блоков высоковольтного модуля по отдельности;
- уменьшение нагрузки на опору при установке высоковольтного модуля за счет распределения нагрузки на опору с трех сторон;
- уменьшение травматизма при работе с высоковольтным модулем за счет снижения веса отдельных частей высоковольтного модуля, использования ручек для транспортировки, выполнения округлых форм блоков высоковольтного модуля;
- повышение электробезопасности при работе с высоковольтным модулем за счет применения заземляющих пластин в блоках высоковольтного модуля;
- обеспечение полного визуального контроля за оборудованием низковольтного модуля без вскрытия замков и пломб дверей шкафов, в которых установлено оборудование, за счет применения прозрачной внутренней двери;
- минимизация последствий аварий и взломов низковольтного модуля путем разделения его на два самостоятельных (автономных) блока - блоков учета и телемеханики соответственно.
Реализация поставленных задач осуществляется за счет того, что пункт коммерческого учета электроэнергии, содержащий высоковольтный модуль, снабженный трансформаторами тока, трансформаторами напряжения, высоковольтными вводами и выводами, соединенными между собой внутри корпуса через соответствующие трансформаторы тока, платформу, для установки на ней высоковольтного модуля, соединительные кабели, кабельный короб, низковольтный модуль, снабженный прибором учета электроэнергии, корпусы высоковольтного и низковольтного модулей, снабженные дверями, средствами заземления, характеризуется тем, что высоковольтный модуль выполнен из трех отдельных блоков, по одному блоку на одну фазу соответственно, при этом корпуса высоковольтных модулей снабжены ручками для транспортировки и средствами для ввода соединительного кабеля, а низковольтный модуль оснащен блоком учета, состоящим из счетчика электрической энергии и снабженного дополнительной дверью, ограничивающей доступ к счетчику.
Пункт коммерческого учета электроэнергии характеризуется тем, что ручки для транспортировки блоков высоковольтного модуля выполнены с возможностью их трансформации в элементы крепления блоков высоковольтного модуля к платформе при монтаже.
Пункт коммерческого учета электроэнергии характеризуется тем, что для питания оборудования низковольтного модуля используются дополнительные обмотки трансформаторов напряжения высоковольтного модуля, при этом дополнительные обмотки двух фаз трансформаторов напряжения высоковольтного модуля могут быть соединены последовательно для получения напряжения большей величины.
Пункт коммерческого учета электроэнергии характеризуется тем, что измерительный кабель и кабель для питания оборудования низковольтного
модуля укладываются в кабельный короб с крышкой, выполненный из составных частей, которые закрепляются на опоре посредством хомутов, при этом крышка одной части короба заходит на соседний короб, обеспечивая минимальную величину зазоров между частями короба, а нижний конец короба вмонтирован внутрь блоков низковольтного модуля.
Пункт коммерческого учета электроэнергии характеризуется тем, что корпуса высоковольтных модулей выполнены из композитных материалов, либо из металла.
Пункт коммерческого учета электроэнергии характеризуется тем, что каждый блок высоковольтного модуля дополнительно оснащен заземляющим устройством, выполненным в виде металлической пластины, соединенной с трансформаторами.
Пункт коммерческого учета электроэнергии характеризуется тем, что в каждом блоке высоковольтного модуля находится либо два трансформатора: трансформатор тока и трансформатор напряжения, либо один трансформатор напряжения.
Пункт коммерческого учета электроэнергии характеризуется тем, что в высоковольтном модуле трансформаторы напряжения снабжены встроенными предохранителями.
Пункт коммерческого учета электроэнергии характеризуется тем, что клеммные зажимы трансформаторов высоковольтного модуля установлены внутри блоков высоковольтного модуля и обращены в сторону дверей.
Пункт коммерческого учета электроэнергии характеризуется тем, что в корпусе блоков высоковольтного модуля выполнены отверстия для ввода соединительных кабелей с возможностью слива конденсата и обеспечения дополнительной циркуляции воздуха внутри блоков.
Пункт коммерческого учета электроэнергии характеризуется тем, что в высоковольтном модуле для ввода соединительного кабеля используется разъем.
Пункт коммерческого учета электроэнергии характеризуется тем, что платформа высоковольтного модуля выполнена разборной, с возможностью исключения сварочных работ при его сборке и разборке соответственно.
Пункт коммерческого учета электроэнергии характеризуется тем, что соединительные кабели выполнены из измерительного кабеля и кабеля для питания оборудования низковольтного модуля.
Пункт коммерческого учета электроэнергии характеризуется тем, что низковольтный модуль выполнен в виде двух отдельных блоков: блока учета и блока телемеханики, при этом в блоке телемеханики размещена аппаратура передачи данных, система отопления и система питания.
Пункт коммерческого учета электроэнергии характеризуется тем, что для крепления блоков учета и блоков телемеханики низковольтного модуля на опоре на задних стенках их внешних металлических корпусов низковольтного модуля выполнены отверстия.
Пункт коммерческого учета электроэнергии характеризуется тем, что в блоке учета низковольтного модуля устанавливается коробка испытательная с возможностью проведения испытаний трансформаторов.
Пункт коммерческого учета электроэнергии характеризуется тем, что блоки учета и телемеханики низковольтного модуля соответственно снабжены дополнительной внутренней прозрачной дверью для полного визуального контроля за установленным в них оборудованием.
Заявленное техническое решение поясняется чертежами на фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6.
На фиг.1 представлен блок высоковольтного модуля с корпусом из композитных материалов, состоящий из двух трансформаторов, высоковольтных ввода и вывода, которые соединены между собой внутри его корпуса через трансформатор тока.
На фиг.2 приведен блок высоковольтного модуля с металлическим корпусом, состоящий из двух трансформаторов, высоковольтных ввода и
вывода, которые соединены между собой внутри его корпуса через трансформатор тока.
На фиг.3 представлена принципиальная электрическая схема высоковольтного модуля, где БИН-1 - блок измерительный наружной установки с одним трансформатором, БИН-2 - блок измерительный наружной установки с двумя трансформаторами.
На фиг.4 представлена платформа для установки на ней высоковольтного модуля.
На фиг.5 приведена схема пункта коммерческого учета электроэнергии, где ВВМ - высоковольтный модуль, НВМ - низковольтный модуль.
На фиг.6 приведена фотография монтажа высоковольтного модуля.
Высоковольтный модуль предназначен для преобразования тока и напряжения в измерительные сигналы частотой 50 Гц, а также для изолирования цепей вторичных соединений от высокого напряжения 6 кВ или 10 кВ.
Установка высоковольтного модуля на опоре осуществляется при помощи специальной разборной платформы (фиг.4), представляющей собой комплект элементов металлоконструкций, имеющих коррозионостойкое покрытие. Платформа собирается непосредственно на месте установки ПКУ.
Высоковольтный модуль состоит из трех блоков измерительных наружной установки (БИН) (см. фиг.5, фиг.6), один БИН на одну фазу. БИН изготавливается преимущественно либо из композитных материалов (фиг.1), в основе которых в качестве наполнителя используется стекломат типа Е, а в качестве связующего - полиэфирная смола, либо из металла (см. фиг.2). Возможно выполнение корпусов БИН из других материалов. БИН снабжен ручками для транспортировки (см. фиг.1 поз.3 и фиг.2 поз.3), которые также могут быть использованы для крепления БИН на платформе (см. фиг.5).
Внутри корпуса БИН устанавливаются либо два трансформатора: трансформатор тока и трансформатор напряжения (для схемы измерения
трехфазной электроэнергии, состоящей из трех трансформаторов тока и трех трансформаторов напряжения), либо один трансформатор напряжения (для схемы измерения трехфазной электроэнергии, состоящей из двух трансформаторов тока и трех трансформаторов напряжения), а также высоковольтные вводы и выводы (см. фиг.1 поз.1 и фиг.2 поз.1), которые соединены между собой внутри корпуса через соответствующие трансформаторы тока, при этом для схемы измерения трехфазной электроэнергии, состоящей из двух трансформаторов тока и трех трансформаторов напряжения для одного из трех БИН используется только один высоковольтный ввод. Выбор схемы измерения и соответствующих конструкций БИН осуществляется по требованию заказчика.
Для обслуживания оборудования в корпусе БИН предусматривается дверь (см. фиг.1 поз.2 и фиг.2 поз 2), герметичность которой обеспечивается резиновым уплотнителем. Дверь крепится к корпусу с помощью четырех зажимов (см. фиг.1 поз.4 и фиг.2 поз.4). Трансформаторы внутри корпуса БИН расположены преимущественно так, чтобы их клеммные зажимы были направлены в сторону двери для удобства обслуживания. Возможно иное расположение трансформаторов.
В корпусе БИН выполнены отверстия для ввода соединительного кабеля, слива конденсата и улучшения циркуляции воздуха.
Все элементы металлоконструкции и оборудования пункта коммерческого учета электроэнергии должны быть заземлены. Для БИН из композитных материалов необходимо дополнительно предусмотреть заземление трансформаторов, которое преимущественно осуществляется посредством использования стальной панели, например оцинкованной, устанавливаемой с внешней стороны днища корпуса БИН, при этом к панели через днище крепятся трансформаторы, а сама панель заземляется через специальный болт заземления (на фигурах не показано).
Высоковольтный модуль, разделенный на три блока, один блок на одну фазу соответственно, обеспечивает ряд преимуществ.
Блоки высоковольтного модуля в зависимости от используемого материала для изготовления корпуса (тип материала корпуса определяется заказчиком) имеют вес от 60 кг до 80 кг (для схемы измерения трехфазной электроэнергии состоящей из трех трансформаторов тока и трех трансформаторов напряжения), благодаря этому обеспечивается возможность монтажа блоков без привлечения дорогостоящих средств механизации, например, подъемного крана. По желанию заказчика блоки высоковольтного модуля могут быть укомплектованы меньшим количеством трансформаторов (при схеме измерения трехфазной электроэнергии, состоящей из двух трансформаторов тока и трех трансформаторов напряжения). В таком случае вес блоков из соответствующих материалов будет меньше и составит от 40 кг до 60 кг.
Уменьшение единичной массы высоковольтного модуля путем деления его на блоки позволяет сократить стоимость погрузочно-разгрузочных и монтажных работ в виду возможности использования относительно простых средств механизации или в ряде случаев полностью от них отказаться.
Блоки высоковольтного модуля выполняются преимущественно из композитных материалов, имеют округлые формы, что обеспечивает повышение потребительских качеств, также не требуют покраски в течение всего срока службы. Однако по требованию заказчика корпуса блоков могут выполняться из металла.
Для ремонта высоковольтного модуля или замены трансформаторов появляется возможность замены одного блока целиком (ввиду его легкого веса от 60(40) кг до 80(60) кг), что уменьшает время и стоимость ремонта.
Установка трех блоков высоковольтного модуля на опоре осуществляется с трех сторон, что обеспечивает равномерное распределение нагрузки на опору. Повышение электробезопасности обеспечивается посредством использования металлического листа, например оцинкованного, к которому присоединяются элементы оборудования ВВМ с целью заземления.
Низковольтный модуль выполнен из одного или двух блоков в зависимости от потребности заказчика:
- блока учета (БУ) - для установки счетчика электрической энергии и испытательной коробки;
- блока телемеханики (БТ) - для установки устройств телемеханики (средств передачи данных).
Каждый из блоков конструктивно представляет собой двойной ящик: преимущественно цельнометаллический ящик с открывающейся передней дверцей, внутри которого располагается герметичный пластиковый бокс с прозрачной дверью, которая обеспечивает возможность визуального контроля за оборудованием низковольтного модуля без нарушения пломб и вскрытия замков бокса. По требованию заказчика БУ и БТ комплектуются пластиковым боксом типа KV9331 производства фирмы «Henzel», Германия, либо аналогом. Во внутренних боксах размещается основное оборудование БУ (счетчик, испытательная коробка, по отдельному заказу - автоматический выключатель в цепи трансформаторов напряжения) и БТ (модем, преобразователь интерфейса, блок питания, автоматический выключатель, нагревательный элемент, термостат и др.). Комплектация низковольтного модуля производится в соответствии с требованием заказчика.
Крепление высоковольтного и низковольтного модулей на опоре выполняется с помощью использования металлической платформы, которая выполнена разборной, что уменьшает стоимость погрузочно-разгрузочных и монтажных работ.