UA75175C2 - Switching device for mains - Google Patents

Abstract

The proposed switching device can be used in 6 ... 10 kV high-voltage mains and is designed for disconnecting power consumers at short circuits, insulation faults, or operation of protecting devices. The device contains a high-voltage switch and a contactor. The contactor is inserted between the high-voltage switch and the mains line. The switch and the contactor are installed in the cabinet of the switchgear or at the pull-out carriage of the metalclad substation. The present invention provides a possibility to increase the service life of the switching device.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до гірничої промисловості і може бути використаний в лінійних високовольтних мережах 2 високої напруги 6-10КкВ для регламентованого і диференційованого навантаження на високовольтні агрегати, що забезпечують відключення електричної енергії при виникненні струмів короткого замикання, порушення ізоляції струмопровідних провідників чи спрацьовуванні виконавчих пристроїв, що забезпечують аварійне відключення технологічних агрегатів у процесі їхньої роботи.The invention relates to the mining industry and can be used in linear high-voltage networks 2 of high voltage 6-10 kV for regulated and differentiated load on high-voltage units, which ensure the disconnection of electrical energy in the event of short-circuit currents, violation of the insulation of conductive conductors or activation of executive devices that provide emergency shutdown of technological units during their operation.

Відомий пристрій для комутації електричної мережі - високовольтний контактор, що містить у собі камеру, 70 усередині якої розташовані нерухомі контакти, зв'язані з вхідними шинами, рухливі контакти, зв'язані з вихідними шинами, керуючі електромагніти, привід, елементи для гасіння дуги при розриві електричного ланцюга, робоче тіло для гасіння дуги - олія, елегаз (шестифтористая сірка - ЗЕ в) чи вакуум. ІВ.А.Голубев та ін. Новое злектрооборудование для снабжения карьеров", М. "Недра", 1992, с.70-75).A well-known device for switching an electrical network is a high-voltage contactor containing a chamber 70 inside which are fixed contacts connected to the input buses, movable contacts connected to the output buses, control electromagnets, a drive, elements for extinguishing the arc at breaks in the electrical circuit, the working medium for extinguishing the arc - oil, elegas (sulfur hexafluoride - ZE) or vacuum. IV.A. Golubev and others. New electrical equipment for the supply of quarries", M. "Nedra", 1992, p.70-75).

Пристрій забезпечує можливість багаторазового розриву електричного ланцюга споживача по технологічних 12 причинах чи при зниженні величини опору окремих фаз лінії електропередачі. Пристрій має значний електричний і механічний експлуатаційний ресурс при розриві ланцюга, по якій протікають струми невеликої величини.The device provides the possibility of multiple interruptions of the consumer's electric circuit for technological 12 reasons or when the resistance value of individual phases of the power line is reduced. The device has a significant electrical and mechanical operational resource in the event of a circuit break, through which small currents flow.

Недоліком відомого пристрою є те, що при його експлуатації різко знижується експлуатаційний ресурс при розриві електричного ланцюга, по якому протікають струми короткого замикання.The disadvantage of the known device is that during its operation, the service life is sharply reduced when the electrical circuit, through which short-circuit currents flow, is broken.

Найбільш близьким технічним рішенням, обраним у якості прототипу, є високовольтний вимикач, що включає живильні провідники електричного струму, з'єднані з вхідними шинами високовольтного вимикача, постаченого вихідними шинами. ІС.А.Волотковский, Ф.П.Шкрабец, и др. "Злектрификация горньїх работ", Киев, "Вища школа", 1980г. с.131-139).The closest technical solution, chosen as a prototype, is a high-voltage switch, which includes feeding conductors of electric current connected to the input buses of the high-voltage switch supplied by the output buses. I.A. Volotkovsky, F.P. Shkrabets, etc. "Electrification of mining works", Kyiv, "Higher School", 1980. pp. 131-139).

Пристрій забезпечує розрив електричного ланцюга при значних токових навантаженнях, а також струмах короткого замикання. сThe device provides interruption of the electric circuit at significant current loads, as well as short-circuit currents. with

Недоліком відомого пристрою є те, що його механізми не мають необхідний запас механічної міцності Це (9 обумовлює невеликий експлуатаційний ресурс високовольтних вимикачів. їх недоцільно використовувати для багаторазового відключення споживачів електричної енергії, викликаних поточними технологічними причинами.The disadvantage of the known device is that its mechanisms do not have the necessary reserve of mechanical strength. This (9) determines the small operational resource of high-voltage switches. It is impractical to use them for multiple disconnections of electrical energy consumers caused by current technological reasons.

Технічно й економічно область їхнього застосування обмежена ситуаціями, що приводять до необхідності відключення споживачів при виникненні струмів короткого замикання. оTechnically and economically, the scope of their application is limited to situations that lead to the need to disconnect consumers in the event of short-circuit currents. at

Задачею винаходу є удосконалення конструкції пристрою для комутації електричної мережі за рахунок - послідовного з'єднання високовольтного вимикача і високовольтного контактора з установкою їх в одній шафі розподільного пристрою чи на одному викотному елементі комплектного розподільного пристрою з можливістю (7 регламентованого відключення електричної мережі при виникненні струмів короткого замикання чи по ю технологічних причинах, включаючи зниження опору ізоляції провідників. 3о Поставлена задача вирішується за рахунок того, що пристрій для комутації електричної мережі включає в живильні провідники електричного струму, з'єднані з вхідними шинами високовольтного вимикача, постаченого вихідними шинами.The task of the invention is to improve the design of the device for switching the electrical network due to - the serial connection of a high-voltage switch and a high-voltage contactor with their installation in one cabinet of a switchgear or on one rolled-out element of a complete switchgear with the possibility of (7) regulated disconnection of the electrical network when short-circuit currents occur short-circuiting or for technological reasons, including a decrease in the insulation resistance of the conductors. 3o The task is solved by the fact that the device for switching the electrical network includes in the power supply conductors of electric current connected to the input buses of the high-voltage switch supplied with the output buses.

Згідно з винаходом вихідні шини високовольтного вимикача з'єднані з вхідними шинами високовольтного « контактора, вихідні шини якого з'єднані з провідниками електричної мережі споживача електричної енергії, при З 50 цьому вимикач і контактор розміщені в одній шафі розподільного пристрою чи на одному викотному елементі с комплектного розподільного пристрою.According to the invention, the output busbars of the high-voltage switch are connected to the input busbars of the high-voltage contactor, the output busbars of which are connected to the conductors of the electrical network of the consumer of electric energy, while the switch and the contactor are located in the same cabinet of the switchgear or on one withdrawable element with complete distribution device.

Із» Для попередження дії залишкових токів, при знеструмленні електричної мережі, вхідні провідники електричної енергії споживача можуть бути постачені лінійними розрядними електродами, розміщеними в діелектричних корпусах і зв'язаних із заземленням.From" To prevent the effect of residual currents, in the event of a blackout of the electrical network, the input conductors of the consumer's electrical energy can be supplied with linear discharge electrodes placed in dielectric housings and connected to the ground.

Винахід ілюструється кресленням, на якому показана вертикальна проекція пристрою. і Пристрій для комутації електричної мережі включає живильні провідники електричного струму 1, з'єднані з 4! вхідними шинами 2 високовольтного вимикача 3. Вихідні шини 4 високовольтного вимикача З з'єднані з вхідними шинами 5 високовольтного контактора б, вихідні шини 7 якого з'єднані з провідниками електричного струму 8 - споживача електричної енергії. -і 20 Вхідні провідники 8 електричної енергії споживача можуть бути постачені лінійними розрядними електродами, розміщеними в діелектричних корпусах 9 і зв'язаних із заземленням 10. сл Високовольтні вимикач З і контактор 6 розміщені в одній шафі 11 розподільного пристрою.The invention is illustrated by a drawing showing a vertical projection of the device. and The device for switching the electrical network includes feeding conductors of electric current 1, connected to 4! input buses 2 of the high-voltage switch 3. The output buses 4 of the high-voltage switch C are connected to the input buses 5 of the high-voltage contactor b, the output buses 7 of which are connected to the electric current conductors 8 - the consumer of electrical energy. - and 20 Input conductors 8 of the consumer's electrical energy can be supplied by linear discharge electrodes placed in dielectric housings 9 and connected to grounding 10. sl High-voltage switch C and contactor 6 are placed in one cabinet 11 of the distribution device.

Пристрій для комутації електричної мережі працює таким чином. При працюючому технологічному устаткуванні високовольтний вимикач З і високовольтний контактор включені. Електрична енергія надходить по 22 живильним провідниках 1 до вхідних шин 2 високовольтного вимикача З і через замкнуті контакти - на вихідніThe device for switching the electrical network works as follows. When the technological equipment is working, the high-voltage switch C and the high-voltage contactor are turned on. Electric energy flows through 22 power conductors 1 to the input buses 2 of the high-voltage switch C and through closed contacts - to the weekend

ГФ) шини 4. Далі, електричний струм надходить на вхідні шини 5 високовольтного контактора 6 і через замкнуті юю контакти - на вихідні шини 7, з'єднані з вхідними провідниками 8 електричної мережі споживача.HF) buses 4. Next, the electric current flows to the input buses 5 of the high-voltage contactor 6 and through the closed contacts - to the output buses 7 connected to the input conductors 8 of the consumer's electrical network.

У процесі роботи устаткування виникають ситуації, що приводять до необхідності знеструмлення електричної мережі споживача 8. 60 До них відносяться причини, зв'язані з роботою електроустаткування: перевантаження, пробій ізоляції на корпус електроустаткування, зникнення напруги, а також причини, зв'язані з роботою технологічних механізмів -заклинювання чи пробуксовування вузлів, перевищення температури, зниження робочого тиску в системі, спрацьовування аварійних вимикачів і т.п. Кількість подібних відключень складає по одному об'єкті від 1,5 до 6 тисяч разів у рік. бо При виникненні позаштатної ситуації відключають високовольтний контактор б. При цьому струм, що відключається, перевищує номінального струму контактора не більш ніж 1-2 рази.During the operation of the equipment, situations arise that lead to the need to de-energize the consumer's electrical network 8. 60 These include reasons related to the operation of electrical equipment: overload, breakdown of insulation on the body of electrical equipment, loss of voltage, as well as causes related to work of technological mechanisms - jamming or slipping of nodes, excess temperature, reduction of working pressure in the system, tripping of emergency switches, etc. The number of such shutdowns is from 1.5 to 6 thousand times a year for one object. because In the event of an emergency situation, the high-voltage contactor is turned off b. At the same time, the disconnected current exceeds the nominal current of the contactor by no more than 1-2 times.

Після усунення несправності чи витоку електричного струму, контактор б за допомогою виконавчого механізму замикає ланцюг і електрична енергія знову надходить споживачу. Комутаційна здатність контактора при цьому складає 300000 операцій і більш.After eliminating the malfunction or leakage of electric current, the contactor b closes the circuit with the help of the executive mechanism and the electric energy again flows to the consumer. At the same time, the switching capacity of the contactor is 300,000 operations and more.

У випадку виникнення струмів короткого замикання, величина яких виміряється десятками тисяч ампер, спрацьовує захист і подає сигнал на ланцюги виконавчих механізмів високовольтного вимикача 3.In the event of short-circuit currents, the value of which is measured in tens of thousands of amperes, the protection is triggered and sends a signal to the circuits of the executive mechanisms of the high-voltage switch 3.

Високовольтний вимикач З розмикає ланцюг до усунення замикання в мережі. Після усунення замикання, за допомогою виконавчих механізмів включається високовольтний вимикач З і у мережу споживача подається 7/0 електрична енергія.The high-voltage switch C opens the circuit until the short circuit in the network is eliminated. After eliminating the short circuit, the high-voltage switch C is turned on with the help of executive mechanisms and 7/0 electric energy is supplied to the consumer's network.

Для зниження перенапруг, що виникають при комутації електричних ланцюгів чи при грозових розрядах, до кожного провідника 8 електричної мережі споживача приєднують лінійний розрядний електрод, розміщений у діелектричному корпусі 9 і зв'язаний із заземленням 10.To reduce overvoltages that occur during the switching of electrical circuits or during lightning discharges, a linear discharge electrode placed in the dielectric housing 9 and connected to the ground 10 is connected to each conductor 8 of the consumer's electrical network.

Високовольтні вимикач З і контактор 6 розташовують у високовольтних шафах 11 розподільних підстанцій /5 один над іншим або на викотних елементах - візках комплектних розподільних пристроїв.High-voltage switch C and contactor 6 are located in high-voltage cabinets 11 of distribution substations /5 one above the other or on rolling elements - carts of complete distribution devices.

Якщо застосовується вакуумний вимикач З (він звичайно легше контактора), то він установлюється вгорі, а контактор 6 - унизу викотного елемента.If a vacuum switch C is used (it is usually lighter than a contactor), then it is installed at the top, and contactor 6 - at the bottom of the rolled element.

При застосуванні важкого елегазового вимикача З (він важче контактора б, його встановлюють унизу, а контактор 6 - угорі, щоб забезпечити стійкість викотного елемента.When using a heavy electric and gas switch C (it is heavier than contactor b, it is installed at the bottom, and contactor 6 - at the top, to ensure the stability of the rolled-out element.

Провідники електричної мережі споживача електричної енергії можуть бути електрично з'єднані з провідниками пристрою контролю опору.The conductors of the electrical network of the consumer of electrical energy can be electrically connected to the conductors of the resistance control device.

Винахід успішно вирішує завдання раціональної комплектації електротехнічних пристроїв за рахунок того, що вони розташовуються в одній шафі або на одному викотному елементі. Це у два рази зменшує витрати на будівництво розподільних підстанцій за рахунок просторового сполучення і послідовного з'єднання в одній шафі сч ВИСОКОВОЛЬТНОГО вимикача і високовольтний контактора.The invention successfully solves the problem of rational assembly of electrical devices due to the fact that they are located in one cabinet or on one roll-out element. This reduces the cost of construction of distribution substations by two times due to spatial connection and serial connection in one cabinet of high-voltage circuit breaker and high-voltage contactor.

Результати проведених досліджень і дослідно-промислових випробувань показали, що заявлене рішення і) дозволяє збільшити термін служби електроустановок. Крім того значною мірою знижуються витрати на реконструкцію комплектних розподільних пристроїв (КРУ) за рахунок того, що в одній шафі КРУ встановлюють два високовольтних апарати. При будівництві нових підстанцій скорочується кількість шаф і обсяг будівельної ю зо частини.The results of the conducted research and research and industrial tests showed that the declared solution i) allows to increase the service life of electrical installations. In addition, costs for the reconstruction of complete switchgears (switchgears) are significantly reduced due to the fact that two high-voltage devices are installed in one switchgear cabinet. During the construction of new substations, the number of cabinets and the amount of construction equipment are reduced.

Заявлений пристрій дозволяє розділити функціональні "обов'язки" між двома комутуючими пристроями. При - цьому функція розриву ланцюга при виникненні струмів короткого замикання лежить на високовольтному «- вимикачі, а функція багаторазової комутації електричного кола по технологічних причинах покладена на високовольтний контактор. оThe claimed device allows to divide the functional "duties" between two switching devices. At the same time, the function of breaking the circuit in the event of short-circuit currents is placed on the high-voltage switch, and the function of multiple switching of the electric circuit for technological reasons is placed on the high-voltage contactor. at

Пару "вимикач-контактор" можна використовувати для комутації електродвигунів споживача потужністю до ї- 4-5 Мегават у мережах 6-7,2кВ без обмеження величини струмів короткого замикання.The "switch-contactor" pair can be used to switch consumer electric motors with a capacity of up to 4-5 Megawatts in 6-7.2kV networks without limiting the magnitude of short-circuit currents.

Застосування пристрою, дозволяє значно збільшити експлуатаційний ресурс високовольтного вимикача, що відключає тільки струми короткого замикання, а також високовольтного контактора, що відключає мережу при необхідності, або при наявності аварійних технологічних несправностей. «The use of the device allows you to significantly increase the operational resource of the high-voltage switch, which disconnects only short-circuit currents, as well as the high-voltage contactor, which disconnects the network if necessary, or in the presence of emergency technological malfunctions. "

Термін служби вимикача і контактора в такому режимі складає 25-30 років. з с з»The service life of the switch and contactor in this mode is 25-30 years. with with with"

Claims (2)

Формула винаходуThe formula of the invention 1. Пристрій для комутації електричної мережі, що містить живильні провідники електричного струму, -І з'єднані з вхідними шинами високовольтного вимикача, оснащеного вихідними шинами, розміщеного в шафі комплектного розподільного пристрою, який відрізняється тим, що додатково має високовольтний контактор, о причому вихідні шини високовольтного вимикача з'єднані з вхідними шинами високовольтного контактора, - вихідні шини якого з'єднані з провідниками електричної мережі, при цьому високовольтний вимикач і високовольтний контактор розміщені в одній шафі розподільного пристрою чи на одному викотному елементі - комплектного розподільного пристрою.1. A device for switching an electric network, containing electric current feeders, -And connected to the input buses of a high-voltage switch equipped with output buses, placed in the cabinet of a complete distribution device, which is distinguished by the fact that it additionally has a high-voltage contactor, and the output the buses of the high-voltage switch are connected to the input buses of the high-voltage contactor, the output buses of which are connected to the conductors of the electrical network, while the high-voltage switch and the high-voltage contactor are placed in the same cabinet of the switchgear or on one rolled-out element of the complete switchgear. с with 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що провідники електричної мережі оснащені лінійними розрядними електродами, що розміщені в діелектричних корпусах, одні кінці яких з'єднані з вихідними шинами високовольтного контактора, а інші - з заземленням. Ф) іме) 60 б52. The device according to claim 1, which is characterized by the fact that the conductors of the electric network are equipped with linear discharge electrodes placed in dielectric housings, one end of which is connected to the output buses of the high-voltage contactor, and the other - to the ground. F) name) 60 b5