ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННАЯ ТРАНСФОРМАТОРНАЯ ПОДСТАНЦИЯ
EXPLOSION-PROOF TRANSFORMER SUBSTATION

Изобретение относится к электротехнике, в частности к взрывозащищенным трансформаторным подстанциям, и может быть использовано для электропитания, управления и защиты электроприемников, которые работают во взрывоопасных зонах, например в угольных шахтах.
Известны взрывозащищенные трансформаторные подстанции, которые содержат два взрывозащищенных отделения: вводное - необходимое для соединения подстанции с источником питания и выводное - для соединения с электроприемниками, трансформатор и взрывобезопасную оболочку, в которой он смонтирован, два отделения, в которых смонтированы элементы распределительных устройств высокого (РУВН) и низкого (РУНН) напряжений [1]. Отделение вводов неразъемно смонтировано на отделении РУНН. Отделения РУВН и РУИН также неразъемно смонтированы на оболочке трансформатора с противоположных сторон. В РУВН находится высоковольтный разъединитель, который включен между проходными зажимами отделения вводов и выводами первичных обмоток трансформатора, а в РУНН - автоматический выключатель и устройства защиты и управления подстанцией.
Такая конструкция имеет ряд недостатков.
По требованиям безопасности отделения, в которых расположены элементы и устройства, которые нуждаются в обслуживании, должны иметь крышки и блокировки, препятствующие доступу обслуживающего персонала к элементам, на которых может быть напряжение. К таким отделениям относятся РУВН и РУНН. Таким образом, конструкция требует два отделения (РУВН и РУНН) с двумя крышками, взрывозащитными фланцами, блокировками и т.д. К тому же эффективную блокировку крышки РУНН с рукояткой разъединителя обеспечить очень сложно, поскольку они находятся на значительном расстоянии и разделены между собой отделением трансформатора. Недостатком таких подстанций является также то, что через проходные зажимы между оболочками трансформатора и РУНН, РУНН и отделением выводов, токоведущие проводники, автоматический выключатель и т.д. проходит значительный ток электроприемников, который приводит к выделению значительного количества тепла, в первую очередь, в контактных соединениях, и, таким образом, - к значительному повышению температуры в отделении РУНН, которая снижает надежность работы как элементов, которые расположены в РУНН, так и всей подстанции. Недостатком рассматриваемых подстанций является также то, что они не обеспечивают защиту трансформатора и элементов, которые расположены в РУВН. Это существенно усложняет эксплуатацию подстанций описываемого типа, поскольку ограничивает количество присоединенных подстанций к одному высоковольтному распределительному устройству и делает необходимым выключение их всех в случае необходимости осмотра или ремонта одной из них.
Известны также взрывозащищенные трансформаторные подстанции, которые имеют отделения вводов и выводов, отделения РУВН и РУНН, трансформатор и его оболочку, на которой с противоположных сторон смонтированы отделения РУВН и РУНН с расположенными на них отделениями вводов и выводов [2]. В РУВН таких подстанций смонтирован высоковольтный выключатель и устройства защиты трансформатора. Это упрощает эксплуатацию подстанций. Однако другие недостатки подстанций остаются такими же, как и в рассмотренных ранее: сложность конструкции, значительные масса и габариты, высокая температурная нагрузка на элементы, которые смонтированы в РУНН, из-за выделения тепла током, протекающим через значительное количество контактных соединений, а также за счет передачи тепла из оболочки трансформатора в отделение РУНН, закрепленное непосредственно на стенке указанной оболочки по всей ее площади.
Задачей предложенного изобретения является упрощение конструкции, снижение массы и габаритов, повышение надежности взрывозащищенных трансформаторных подстанций.
Для решения поставленной задачи в известной взрывозащищенной подстанции, которая содержит отделения вводов и выводов, силовой трансформатор и оболочку, в которую смонтирован указанный трансформатор, все аппараты и устройства размещены в едином отделении распределительного устройства и соединены электрически с выводами как высокого, так и низкого напряжений трансформатора, а указанные оболочки трансформатора и распределительного устройства снабжены окнами для размещения токопроводников и элементами взрывозащитных разъемных соединений, с помощью которых они монтируются в единый взрывозащищенный корпус подстанции, причем отделение выводов размещено на оболочке трансформатора, а его проходные зажимы соединены непосредственно с, по крайней мере, одним выводом каждой обмотки низкого напряжения трансформатора. Трансформаторная подстанция отличается от известных также тем, что окна в оболочках трансформатора и распределительного устройства размещены в нижних частях указанных оболочек, стенки которых расположены на расстоянии друг от друга.
Предложенные отличные от прототипа признаки изобретения необходимы и достаточны во всех случаях, на которые распространяется правовая охрана изобретения.
Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена его конструкция.
Подстанция содержит: взрывозащищенное отделение вводов 7 с проходными зажимами 2; оболочку распределительного устройства 3, в которой размещены все аппараты и устройства подстанции, в том числе высоковольтный выключатель; крышку 4 и взрывозащитные фланцы 5, с помощью которых обеспечивается взрывозащита вышеприведенной оболочки, рукоятку привода выключателя 6; оболочку 7, в которой расположен силовой трансформатор, отделение выводов 8 с проходными зажимами 9, которые соединены непосредственно с выводами обмоток низкого напряжения силового трансформатора. Стенки оболочек трансформатора 7 и распределительного устройства 3 снабжены окнами, к которым приварены патрубки 10 с взрывозащитными фланцами 11, причем окна расположены в нижних частях оболочек 3 и 7.
Работа подстанций.
При включении высоковольтного выключателя с помощью рукоятки 6 напряжение через его силовые контакты от проходных зажимов 2, к которым присоединен энергообеспечивающий кабель, с помощью проводников, которые смонтированы в патрубках 10, подается на первичные обмотки силового трансформатора. Вторичные обмотки трансформатора соединены непосредственно с проходными зажимами 9, к которым присоединен кабель, который подает напряжение на электроприемники.
Если возникает авария как на стороне высокого, так и низкого напряжения или необходимость выключить подстанцию, выключают высоковольтный выключатель, который смонтирован в распределительном устройстве 3.
Уменьшение количества распределительных устройств с двух до одного, разделение стенок оболочек трансформатора и распределительного устройства, выполнение функций как управления, так и защиты одним высоковольтным выключателем позволяет существенно упростить конструкцию, снизить массогабаритные показатели и повысить надежность подстанции за счет снижения температуры в оболочке распределительного устройства 3 и понизить тепловой режим работы аппаратов и устройств, которые расположены в оболочке 3. Это обеспечивается и тем, что из конструкции исключены элементы с переходными контактами, которые включены между проходными зажимами 9 отделения выводов 8 и вторичными обмотками силового трансформатора: проходные зажимы РУНН, разъединитель, автоматический выключатель, и т.д. Ток же, который течет с первичной стороны трансформатора через проходные зажимы, контакты разъединителя и выключателя, в коэффициент трансформации трансформатора меньше тока на вторичной стороне. Например, при первичном напряжении 6000 В и вторичном 660 В ток на первичной стороне в 9 раз меньше вторичного тока. Таким образом, мощность, которая выделяется в контактных соединениях, в 81 раз (пропорционально квадрату тока) оказывается меньшей.
В предложенной конструкции существенно снижена передача тепла из оболочки трансформатора в оболочку распределительного устройства, поскольку их стенки разделены между собой. Их разъемное соединение позволяет упростить доставку подстанции к месту эксплуатации, поскольку ее можно произвести по частям. Также отсутствует необходимость вывозить в ремонт всю подстанцию, так как можно заменить только ее часть, которая вышла из строя (трансформатор или распределительное устройство).
Температурное поле в оболочке трансформатора неравномерно и температура в ее верхней части в несколько раз может превышать температуру в нижней части. Поэтому соединение оболочек в нижних их частях существенно снижает передачу тепла из оболочки трансформатора в оболочку распределительного устройства через окна в них.
Источники информации.
1. Патент Украины №12720, МПК Н02В 1/24 (2006.01), Н02В 7/08 (2006.01), «Взрывозащищенная трансформаторная подстанция», Бюл. 2006, №2.
2. Каталог продукции ОАО «Энергия Холдинг» http:/www.oaoex.ru/index.php?module=content&func=subdoc_view&id=373&fid=10.