УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ БЛОКИРОВКИ КОММУТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ

Заявляемое техническое решение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве блокирующего устройства коммутационных аппаратов электроустановок, в частности электрических станций и подстанций.
Известно устройство для блокировки разъединителей высоковольтных распределительных устройств, которое содержит систему электрозамков, блок-контактов и кабелей. Устройство имеет переключатель с нормально-замкнутыми и нормально-разомкнутыми контактами без нулевых положений и замком, запирающим его переносную рукоятку [1]. Недостатками данного устройства являются: ограниченная область применения; возможность осуществлять ремонт без нарушения блокировки только шинных разъединителей.
Известно устройство электромагнитной блокировки, которое состоит из блок-замков, установленных в приводах коммутационных аппаратов, блока питания, блок-контактов сигнализации автоматической (КСА), вал которых соединен с приводом, осуществляющим поворот поворотного элемента, производящего размыкание или замыкание электрической цепи в коммутационном аппарате, кабельных линий, соединяющих все элементы в общую электрическую схему [1].
Недостатками известного устройства электромагнитной блокировки являются: случаи неправильной работы из-за возникающего в процессе эксплуатации несоответствия положения поворотного элемента коммутационного аппарата положению поворотного вала блок-контактов КСА, подающих сигнал в электрическую схему блокировки о положении коммутационного аппарата, за счет люфтов и свободных ходов в сочленениях деталей механизмов привода и больших зазоров в шарнирных соединениях тяг; ненадежная работа из-за большого количества подвижных и неподвижных блок-контактов КСА, расположенных на приводах коммутационных аппаратов и соединенных кабельными линиями в общую электрическую схему, особенно в открытых распределительных устройствах (ОРУ), где коммутационные аппараты располагаются на открытом воздухе и имеет место проблема поддержания необходимого уровня изоляции электрических цепей. [2].
Известно устройство блокировки электроустановок, содержащее систему блок-замков, смонтированных на приводах коммутационных аппаратов, и обменный блок с системой блок-замков, взаимодействующих с подвижной реечной системой, выполненной в виде сочетания продольных и поперечных реек, которая отображает электрическую схему электроустановки [3]. В этом устройстве отсутствует возможность автоматического изменения его состояния и автоматического формирования разрешительных напряжений для блок-замков коммутационных аппаратов в электрической схеме электроустановки.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является устройство электромагнитной блокировки коммутационных аппаратов, содержащее сигнализаторы положения коммутационных аппаратов, блок-замки на приводах коммутационных аппаратов и электромагнитный ключ, сигнализаторы положения выполнены бесконтактными, состоящими из указателя из немагнитного пластичного материала, один конец которого жестко закреплен с помощью мощного постоянного магнита на поворотном элементе коммутационного аппарата, который непосредственно производит замыкание или размыкание электрической цепи в схеме электроустановки, на другом свободном конце жестко закреплен сигнальный постоянный магнит; герконовых беспроводных передатчиков, установленных на конструкции коммутационного аппарата на свободном конце крепежной планки из немагнитного пластичного материала, которая другим концом жестко закреплена с помощью мощного постоянного магнита на конструкции коммутационного аппарата, в точках положения указателя, соответствующих включенному и отключенному положению коммутационного аппарата; приемного устройства, каждый выход которого однозначно соответствует непрерывному кодированному радиосигналу каждого герконового беспроводного передатчика, причем один из выходов приемного устройства однозначно соответствует непрерывному кодированному радиосигналу герконового беспроводного передатчика электромагнитного ключа.
Однако недостатком данного устройства являются: использование радиосигнала, поскольку электроустановки являются источниками постоянных радиопомех; использование постоянных магнитов, которое приводит к возможному изменению положения датчика, в результате влияния температуры, влажности, механических и электромагнитных воздействий на подстанции.
Задачей полезной модели является повышение надежности работы системы электромагнитной блокировки, расширение информационного поля и технологических возможностей за счет применения бесконтактных выключателей (датчиков) в качестве первичных преобразователей положения коммутационных аппаратов.
Указанная цель достигается тем, что в устройстве электромагнитной блокировки, которое содержит систему бесконтактных сигнализаторов положения коммутационных аппаратов, блок-замки на приводах коммутационных аппаратов и электромагнитный ключ, сигнализаторы положения выполнены бесконтактными, состоящими из ферромагнитного воздействующего элемента и бесконтактных датчиков положения, один конец воздействующего элемента закреплен с помощью корпуса на валу коммутационного аппарата, а другой находится над бесконтактным датчиком на расстоянии срабатывания, бесконтактные датчики закреплены на крепежной планке установленной в приводе коммутационного аппарата, в точках положения воздействующего элемента, соответствующих включенному и отключенному положению коммутационного аппарата, сигналы от бесконтактных датчиков положения подаются в блоки привода коммутационного аппарата, размножаются и поступают в блоки клеммных шкафов, соединенных между собой в общую систему в соответствии с электрической схемой электроустановки; в которых формируется разрешающий сигнал блокировки, выходы блоков состояния коммутационного аппарата соединены кабельными линиями с блок-замками.
Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежами: на фиг.1 - привод коммутационного аппарата, на фиг.2 - принцип действия 90 градусной схемы, на фиг.3 - однолинейная структурная схема системы блокировки.
На фиг.1 изображена часть конструкции привода коммутационного аппарата 1. На валу поворотного механизма (опоры) 2 с помощью корпуса 3 жестко закреплен ферромагнитный воздействующей элемент 4. В приводе коммутационного аппарата закреплена крепежная планка 5 на шпильках 6. На крепежной планке 5, под ферромагнитным воздействующим элементом 4, крепятся два датчика 7, собранные по 90 градусной схеме и соответствующие включенному и отключенному положению коммутационного аппарата. Датчики 7 закреплены таким образом, что их рабочая поверхность находится на определенном расстоянии Δh срабатывания от ферромагнитного воздействующего элемента 4. При переключении коммутационного аппарата вращается его поворотный механизм вместе с жестко закрепленным воздействующим элементом 4, который заходит над рабочей поверхностью датчика 7. Сигналы от датчиков 7 поступают в блок состояния коммутационного аппарата (А) 8, где размножаются и подаются в блок клеммного шкафа 9. В блоке клеммного щкафа 9 формируется разрешающий сигнал блокировки, который через блок состояния коммутационного аппарата 8 подается на замок электромагнитной блокировки 10. При этом возможно деблокирование электромагнитного замка 10 ключом электромагнитной блокировки 11.
На фиг.2 поясняется принцип работы системы из двух бесконтактных выключателей, соединенных по 90 градусной схеме при переключении коммутационных аппаратов (датчиков). Во включенном положении коммутационного аппарата ферромагнитный воздействующий элемент 1 располагается над бесконтактным выключателем (датчиком) 2, который находится в сработанном состоянии и подает сигнал в схему логики. При этом на бесконтактный выключатель отключенного положения 2 нет воздействия ферромагнитного воздействующего элемента 1 и он находится в несработанном состоянии. Во время переключения коммутационного аппарата, осуществляющего работу устройства, воздействующий элемент 1 поворачивается в сторону от датчика включенного положения 2 на 90 градусов, что переводит его в несработанное состояние. При завершении операции переключения коммутационный аппарат находится в отключенном положении, чему соответствует положение воздействующего элемента 1 над датчиком отключенного положения 2.
На фиг.3 изображена однолинейная структурная схема части системы электромагнитной блокировки, а именно для одной секции шин с присоединениями линии, силового трансформатора, трансформатора напряжения и секционного выключателя. В приводе каждого разъединителя установлены бесконтактные выключатели (Д) по два на основные и заземляющие ножи, которые подключены к блоку А соответствующего разъединителя. В блоке А установлены реле-повторители сигналов о положении ножей разъединителя или состоянии выключателей. В клеммном шкафу каждого присоединения устанавливается блок В. В этом блоке формируется логика блокировки соответствующего присоединения. К нему подводятся сигнал о состоянии выключателя через блок А, размноженные сигналы от блоков А разъединителей собственного присоединения и участвующие в блокировке сигналы блоков А других присоединений. Сформированный в блоке В рассматриваемого присоединения разрешающий сигнал блокировки через контакты реле подводится к соответствующим электромагнитным замкам разъединителя.
Исходя из условия обеспечения разрешенного для первичной цепи порядка операций коммутационными аппаратами, формируется электрическая схема питания электромагнитов блокировки.
В режиме, когда на устройство электромагнитной блокировки не подается напряжение питания, все бесконтактные выключатели находятся в отключенном состоянии и цепи разрешающих сигналов блокировки не собраны. При этом в гнезда электромагнитных замков не подается напряжение и отсутствует возможность перемещения блокирующего штока с помощью ключа электромагнитной блокировки.
В исходном состоянии все блоки устройства, составляющих систему обесточены. При подаче напряжения на блоки электромагнитной блокировки замыкаются датчики, соответствующие положениям ножей коммутационных аппаратов. В цепях логики блокировки замыкаются соответствующие датчикам контакты. На замки коммутационных аппаратов, действия с которыми разрешено, подается напряжение через сформированные цепи логики. Обеспечивается возможность перемещения блокирующего штока при вставленном в замок электромагнитном ключе.
Если необходимо провести оперативные переключения с коммутационными аппаратами, разрешающий сигнал для которых не сформирован, то надо выполнить последовательные операции в соответствии с «Инструкция по эксплуатации оперативных блокировок безопасности в распределительных устройствах высокого напряжения» [1]. В результате чего цепи логики будут собраны, что обеспечит подачу напряжения на электромагнитный замок.
В настоящее время устройство по предлагаемой схеме внедрено в эксплуатацию и проведены натурные испытания, подтвердившие его работоспособность и положительные качества.
Источники информации:
1. Инструкция по эксплуатации оперативных блокировок безопасности в распределительных устройствах высокого напряжения. Служба передового опыта и информации. М.: Союзтехэнерго, 1979 с.9-38
2. Журнал «Электрические станции» №8, 2002 г., статья «Анализ причин отказов электромагнитных блокировок на подстанциях Сургутских электрических сетей», авторы: Буткевич В.Ф., Крылов С.В., с.54-60
3. Описание изобретения к патенту Российской Федерации №2274918, кл. МПК H01H 9/28, от 22.06.2004