RU2399131C1 - Explosion-proof transformer substation - Google Patents

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: substation comprises two explosion-proof compartments of inputs and outputs, power transformer and shell, where above-specified transformer is mounted, as well as instruments and devices of control and protection, high-voltage breaker. Specified instruments and devices are located in single distribution device and are connected to outputs of both primary and secondary windings of power transformer, and also to throughput clamps of both specified compartments. Compartment of low-voltage outputs is mounted on shell of transformer, and its throughput clamps are electrically connected directly with at least one output of each winding of low-voltage transformer. Shells of transformer and distribution device are equipped with windows for location of conductors that connect outputs of transformer with high-voltage breaker, and all instruments and devices with throughput clamps of outputs compartment. Elements of explosion-proof socket joints are mounted on the windows.

EFFECT: simplified design, reduced weight and dimensions, increased reliability and reduced thermal load.

2 cl, 1 dwg

Description

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.The invention relates to electrical engineering, in particular to explosion-proof transformer substations, and can be used for power supply, control and protection of power consumers that operate in hazardous areas, such as coal mines.

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.Explosion-proof transformer substations are known, which contain two explosion-proof compartments: the inlet - for connecting the substation to a power source and outlet - for connecting to electrical receivers, a transformer and an explosion-proof enclosure in which it is mounted, two compartments in which elements of high-voltage switchgears are mounted ) and low (RUNN) voltage [1]. The input compartment is permanently mounted on the RUNN compartment. The departments of the RUVN and RUIN are also permanently mounted on the transformer shell from opposite sides. In the switchgear there is a high-voltage disconnector, which is connected between the passage clamps of the input branch and the terminals of the transformer primary windings, and in the switchgear there is a circuit breaker and substation protection and control devices.

Такая конструкция имеет ряд недостатков.This design has several disadvantages.

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.According to the safety requirements, the compartments in which the elements and devices that require servicing are located must have lids and locks preventing the access of service personnel to the elements on which voltage may be present. Such departments include the RUVN and RUNN. Thus, the design requires two compartments (RUVN and RUNN) with two covers, explosion-proof flanges, interlocks, etc. In addition, it is very difficult to ensure effective locking of the RUNN cover with the handle of the disconnector, since they are at a considerable distance and are separated by a transformer compartment. The disadvantage of such substations is also that through passage clamps between the shells of the transformer and the LVPS, the LVPS and the terminal compartment, current-carrying conductors, a circuit breaker, etc. significant currents of electric receivers pass, which leads to the release of a significant amount of heat, primarily in contact joints, and, thus, to a significant increase in temperature in the RUNN compartment, which reduces the reliability of operation of both elements located in the RUNN and the entire substations. The disadvantage of the considered substations is that they do not provide protection for the transformer and the elements that are located in the switchgear. This greatly complicates the operation of substations of the type described, since it limits the number of connected substations to one high-voltage switchgear and makes it necessary to turn off all of them if necessary to inspect or repair one of them.

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.Explosion-proof transformer substations are also known, which have input and output compartments, RVNN and RUNN compartments, a transformer and its shell, on which RUVN and RUNN compartments with input and output compartments located on them are mounted on opposite sides [2]. In the switchgear of such substations, a high-voltage switch and transformer protection devices are mounted. This simplifies the operation of substations. However, other drawbacks of substations remain the same as in the ones considered earlier: design complexity, significant mass and dimensions, high temperature load on elements that are mounted in the LVFD, due to the heat generated by the current flowing through a significant number of contact joints, as well as the heat transfer from the transformer shell to the RUNN compartment, mounted directly on the wall of the specified shell over its entire area.

Задачей предложенного изобретения является упрощение конструкции, снижение массы и габаритов, повышение надежности взрывозащищенных трансформаторных подстанций.The objective of the proposed invention is to simplify the design, reduce weight and dimensions, increase the reliability of explosion-proof transformer substations.

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.To solve the problem in a well-known explosion-proof substation, which contains sections of inputs and outputs, a power transformer and a shell into which the specified transformer is mounted, all devices and devices are placed in a single compartment of the switchgear and are electrically connected to the terminals of both high and low voltage transformer and the specified shell of the transformer and switchgear are equipped with windows for placing conductors and elements of explosion-proof detachable joints eny, by which they are mounted in a common explosion proof housing the substation, the branch taken terminals on the casing of the transformer, and its terminals connected directly communicating with at least one end of each low-voltage winding of the transformer. The transformer substation differs from the known ones in that the windows in the shells of the transformer and the switchgear are located in the lower parts of these shells, the walls of which are located at a distance from each other.

Предложенные отличные от прототипа признаки изобретения необходимы и достаточны во всех случаях, на которые распространяется правовая охрана изобретения.The proposed features of the invention that are different from the prototype are necessary and sufficient in all cases to which the legal protection of the invention applies.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена его конструкция.The invention is illustrated in the drawing, which shows its design.

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.The substation contains: explosion-proof compartment of bushings 7 with bushings 2; switchgear enclosure 3, in which all apparatus and devices of the substation are located, including a high-voltage switch; cover 4 and explosion-proof flanges 5, with the help of which explosion protection of the above shell is ensured, the handle of the drive of the switch 6; the shell 7, in which the power transformer is located, the separation of the terminals 8 with the through clamps 9, which are connected directly to the terminals of the low voltage windings of the power transformer. The walls of the shells of the transformer 7 and the switchgear 3 are provided with windows to which the nozzles 10 with explosion-proof flanges 11 are welded, the windows being located in the lower parts of the shells 3 and 7.

Работа подстанций.Work substations.

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.When you turn on the high-voltage switch using the handle 6, the voltage through its power contacts from the feed-through clamps 2, to which the energy-supplying cable is connected, is applied to the primary windings of the power transformer using the conductors that are mounted in the nozzles 10. The secondary windings of the transformer are connected directly to the passage clamps 9, to which a cable is connected, which supplies voltage to the electrical receivers.

Если возникает авария как на стороне высокого, так и низкого напряжения или необходимость выключить подстанцию, выключают высоковольтный выключатель, который смонтирован в распределительном устройстве 3.If an accident occurs on both the high and low voltage side or the need to turn off the substation, turn off the high-voltage switch, which is mounted in the switchgear 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.Reducing the number of switchgears from two to one, separating the walls of the transformer shells and the switchgear, performing both control and protection functions with one high-voltage switch, can significantly simplify the design, reduce the overall dimensions and increase the reliability of the substation by reducing the temperature in the switchgear shell 3 and reduce the thermal regime of the apparatus and devices that are located in the shell 3. This is ensured by the fact that from truktsii excluded transition elements contacts, which are connected between the bushing 9 clamps branch terminals 8 and the secondary windings of the power transformer: communicating terminals RUNN, disconnector, circuit breaker, etc. The current that flows from the primary side of the transformer through bushings, the contacts of the disconnector and the switch, into the transformation coefficient of the transformer is less than the current on the secondary side. For example, with a primary voltage of 6000 V and a secondary 660 V, the current on the primary side is 9 times less than the secondary current. Thus, the power that is released in the contact connections is 81 times less (proportional to the square of the current).

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).In the proposed design, the heat transfer from the transformer shell to the switchgear shell is significantly reduced, since their walls are separated from each other. Their detachable connection allows to simplify the delivery of the substation to the place of operation, since it can be produced in parts. There is also no need to take out the entire substation for repair, since only its part that has failed (a transformer or switchgear) can be replaced.

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.The temperature field in the transformer shell is uneven and the temperature in its upper part can be several times higher than the temperature in the lower part. Therefore, the connection of the shells in their lower parts significantly reduces the heat transfer from the transformer shell to the switchgear shell through the windows in them.

Источники информации.Information sources.

1. Патент Украины №12720, МПК Н02В 1/24 (2006.01), Н02В 7/08 (2006.01), «Взрывозащищенная трансформаторная подстанция», Бюл. 2006, №2.1. Patent of Ukraine No. 12720, IPC Н02В 1/24 (2006.01), Н02В 7/08 (2006.01), “Explosion-proof transformer substation”, Bull. 2006, No. 2.

2. Каталог продукции ОАО «Энергия Холдинг» http:/www.oaoex.ru/index.php?module=content&func=subdoc_view&id=373&fid=10.2. Product catalog of OJSC Energy Holding http: /www.oaoex.ru/index.php? Module = content & func = subdoc_view & id = 373 & fid = 10.

Claims (2)

1. Взрывозащищенная трансформаторная подстанция, которая содержит взрывозащищенные отделения вводов и выводов, трансформатор и оболочку, в которой расположен указанный трансформатор, отличающаяся тем, что высоковольтный выключатель и все остальные аппараты и устройства управления и защиты смонтированы в оболочке единого распределительного устройства и соединены электрически с выводами трансформатора как высокого, так и низкого напряжений, а также с проходными зажимами обоих отделений вводов и выводов, указанные оболочки трансформатора и распределительного устройства снабжены окнами для размещения токопроводников и элементами взрывозащитных разъемных соединений, с помощью которых они монтируются во 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.1. Explosion-proof transformer substation, which contains explosion-proof compartments of inputs and outputs, a transformer and a shell in which the specified transformer is located, characterized in that the high-voltage switch and all other apparatuses and control and protection devices are mounted in the shell of a single switchgear and are electrically connected to the terminals a transformer of both high and low voltages, as well as with bushings of both compartments of the inputs and outputs, the specified shell transform The switchgear and switchgear are equipped with windows for the placement of conductors and elements of explosion-proof detachable connections, with which they are mounted in the explosion-proof housing of the substation, the terminal compartment being placed on the transformer shell, and its passage clamps connected directly to at least one terminal of each low winding voltage transformer. 2. Взрывозащищенная трансформаторная подстанция по п.1, отличающаяся тем, что окна в оболочках трансформатора и распределительного устройства размещены в нижних частях оболочек, стенки которых расположены на расстоянии друг от друга. 2. Explosion-proof transformer substation according to claim 1, characterized in that the windows in the shells of the transformer and the switchgear are located in the lower parts of the shells, the walls of which are located at a distance from each other.