Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ТРАНСПОЗИЦИИ ЭКРАНОВ СИЛОВЫХ КАБЕЛЕЙ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электротехническим устройствам, предназначенным для реализации схемы транспозиции экранов группы из трех однофазных силовых кабелей.

В настоящее время в трехфазных сетях широко используются группы из трех однофазных силовых кабелей, каждый из которых состоит из изолированных друг от друга силовой жилы и экрана, выполненного, в частности, из меди, а также внешней изоляции экрана.

В экранах, заземленных по концам трехфазной группы однофазных силовых кабелей, в нормальном режиме и при коротких замыканиях протекают паразитные токи, сопоставимые по величине с рабочими токами в силовых жилах. Для эффективного снижения указанных токов применяется метод транспозиции экранов, описанный, в частности, в книге Дмитриева М.В. "Заземление экранов однофазных силовых кабелей", издательство Политехнического университета, Санкт-Петербург, 2010 г., 152 стр. , ISBN 978-5-7422-2651-2.

При этом соединение экранов группы из трех однофазных силовых кабелей осуществляют по схеме транспозиции, согласно которой каждый экран разделен на участки примерно одинаковой длины, и соседние участки в разных фазах соединяются перекрестно.

Для реализации данного метода в каждой из фаз силового кабеля выводятся два вывода экрана - два провода транспозиции, соответствующие "левому" и "правому" соседним участкам экрана, которые заводятся в устройство транспозиции, где осуществляется их требуемое перекрестное соединение.

Устройства транспозиции устанавливаются в местах сопряжения соседних участков экранов трех однофазных силовых кабелей и, как правило, монтируются в грунте - в специальных железобетонных или полимерных колодцах.

Так, известно устройство, описанное в RU 113883, которое, в частности, может быть использовано для реализации схемы транспозиции экранов группы из трех однофазных силовых кабелей.

Указанное устройство содержит заключенное в выполненную в виде короба единую защитную оболочку, выполняющую функцию защиты от негативного влияния факторов внешней среды, средство коммутации, включающее токопроводящие коммутационные элементы, обеспечивающие возможность требуемого электрического соединения подводимых к устройству электрических проводов. Устройство также содержит установленные в сквозных отверстиях короба электрические соединители, каждый из которых выполнен с возможностью фиксации в нем с его внутренней стороны концевого участка токопроводящего коммутационного элемента и с его внешней стороны концевого участка одного из подводимых к устройству электрических проводов с возможностью их разъемного электрического соединения.

В частности, устройство содержит шесть электрических соединителей для ввода концевых участков шести проводов транспозиции, а токопроводящие коммутационные элементы выполнены в виде трех перекрестно расположенных контактных планок, с помощью которых обеспечивается соединение подводимых к устройству проводов по схеме транспозиции.

Однако данное устройство недостаточно удобно в эксплуатации, что обусловлено сложностью его монтажа и демонтажа в ограниченном пространстве колодца из-за его относительно больших габаритов, а также необходимостью вскрытия единой защитной оболочки даже в случае, когда требуется осуществить соединение или ремонт контактной цепи только для одной из пар соединяемых проводов.

Известно устройство транспозиции экранов группы из трех однофазных кабелей, [RU 83662], которое выбрано в качестве ближайшего аналога.

Данное устройство содержит средства для ввода в устройство шести проводов транспозиции, каждый из которых соединен с одним из соседних участков экрана одного из однофазных силовых кабелей, а также средство коммутации проводов транспозиции, выполненное с обеспечением реализации соединения одного из левых участков экрана одного из однофазных силовых кабелей с одним из правых участков экрана другого однофазного силового кабеля по схеме транспозиции.

Средство коммутации выполнено в виде совокупности трех контактных планок и присоединительных выводов, которые размещены в единой защитной оболочке, выполняющей функцию защиты от негативного влияния факторов внешней среды.

Указанная оболочка, в частности, выполнена в виде короба цилиндрической формы, часть которого отсечена плоскостью, параллельной продольной оси цилиндра, с образованием у короба выпуклой и плоской стенок.

Средства для ввода проводов транспозиции вмонтированы в оболочку, в частности, в плоскую стенку короба и выполнены, в частности, в виде зажимных муфт.

В соответствии со схемой транспозиции экранов с помощью одной контактной планки осуществляется соединение левого участка первого однофазного силового кабеля 1Л с правым участком второго однофазного силового кабеля 2П, с помощью другой контактной планки осуществляется соединение левого участка второго однофазного силового кабеля 2Л с правым участком третьего однофазного силового кабеля 3П, с помощью третьей контактной планки осуществляется соединение левого участка третьего однофазного силового кабеля 3Л с правым участком первого однофазного силового кабеля 1П.

Установленные внутри оболочки контактные элементы, входящие в состав средства коммутации, смонтированы на единичных опорных изоляторах, которые помимо функции изоляции токопроводящих элементов устройства выполняют также функцию установочных деталей.

При этом опорные изоляторы установлены внутри оболочки двумя рядами, и имеют в рядах разную высоту относительно ее донной части, средства для ввода проводов транспозиции расположены на стенке оболочки двумя рядами, имеющими разную высоту относительно ее донной части, а контактные планки имеют изогнутую пространственную конфигурацию с целью достижения порядного разно уровневого непересекающегося расположения вводимых внутрь оболочки проводов транспозиции.

Недостатком данного устройства является его недостаточное удобство в эксплуатации, что обусловлено сложностью его монтажа и демонтажа в ограниченном пространстве колодца из-за его относительно больших габаритов, сложностью доступа к многочисленным контактным элементам, расположенным во внутреннем пространстве единой защитной оболочки, а также необходимостью вскрытия единой защитной оболочки даже в случае, когда требуется осуществить поиск и устранение повреждений изоляции экрана только в одной кабельной линии.

Проблемой, решаемой при реализации изобретения, является повышение удобства эксплуатации устройства.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве транспозиции экранов группы из трех однофазных силовых кабелей, содержащем средства, предназначенные для ввода в него шести проводов транспозиции, каждый из которых соединен с одним из двух соседних участков экрана одного из однофазных силовых кабелей, образующих для каждого экрана его левый и правый участки, а также средство коммутации проводов транспозиции, выполненное с обеспечением реализации соединения трех пар указанных проводов по схеме транспозиции, предусматривающей соединение одного из левых участков экрана одного из однофазных силовых кабелей с одним из правых участков экрана другого однофазного силового кабеля, согласно изобретению устройство содержит три ячейки, каждая из которых заключена в защитную оболочку и включает средства, предназначенные для ввода в нее двух проводов транспозиции, один из которых соединен с одним из левых участков экрана одного из однофазных силовых кабелей, а другой соединен с одним из правых участков экрана другого однофазного силового кабеля, а также токопроводящий соединительный элемент, выполненный с обеспечением соединения указанных двух проводов транспозиции друг с другом, при этом в качестве средства коммутации проводов транспозиции, выполненного с обеспечением реализации соединения трех пар указанных проводов по схеме транспозиции, использована совокупность токопроводящих соединительных элементов, расположенных в трех указанных ячейках.

Принципиально важным является включение в состав устройства трех ячеек, каждая из которых содержит средства для ввода в нее только одной пары проводов транспозиции и выполнена с обеспечением возможности электрического соединения указанной пары проводов, при этом указанные ячейки в совокупности обеспечивают возможность реализации соединения шести подводимых к ним проводов по схеме транспозиции.

При этом минимизируется количество используемых в ячейке конструктивных элементов и упрощается их компоновка, а также отсутствует необходимость применения специальных средств и приемов, направленных на реализацию перекрестных соединений проводов транспозиции в объеме ячейки, например, таких как использование разно уровневых установочных деталей или изогнутых токопроводящих соединительных элементов. Благодаря вышесказанному каждая ячейка имеет относительно небольшие габариты и вес.

Указанные факторы приводят не только к повышению удобства электрического монтажа и демонтажа проводов транспозиции в ячейке, но также к повышению удобства размещения ячеек в колодце, каждая из которых может быть установлена в доступном к ней месте, к повышению удобства заведения проводов транспозиции, имеющих разную длину, в ячейку, выбирая ту из них, местоположение которой наилучшим образом подходит для ввода в нее концевых участков какой-либо пары указанных проводов, к снижению трудоемкости и повышению удобства проведения работ, связанных с вскрытием и закрытием защитной оболочки каждой ячейки, поскольку при ее относительно небольших габаритах снижается количество требуемых для этого крепежных элементов.

Кроме того, для осуществления поиска и устранения повреждений изоляции экрана в одной кабельной линии требуется вскрывать только одну ячейку, которая отвечает экрану с аварийной изоляцией, что значительно снижает объем и трудоемкость испытательных и аварийных работ.

Благодаря указанным факторам значительно повышается удобство эксплуатации заявляемого устройства.

Таким образом, техническим результатом заявляемого изобретения является повышение удобства эксплуатации устройства для транспозиции экранов силовых кабелей.

На фигуре представлен общий вид заявляемого устройства.

Устройство содержит первую ячейку 1, вторую ячейку 2, третью ячейку 3, каждая из которых имеет защитную оболочку, предохраняющую ее внутреннее пространство от влаги и прочих нежелательных факторов окружающей среды.

Оболочки ячеек могут быть изготовлены, в частности, из алюминия, нержавеющей стали, стеклопластика, полимерного материала.

Ячейки 1, 2, 3 расположены, в частности, в колодце 4, размещенном, как правило, в грунте.

Пространственное расположение ячеек 1, 2, 3 в колодце 4 показано условно.

Каждая ячейка 1, 2, 3 включает средства 5 и 6, предназначенные для ввода в нее двух проводов транспозиции из группы шести проводов транспозиции 7, 8, 9, 10, 11, 12, каждый из которых соответствует выводу одного из соседних, образующих левый и правый участки экранов однофазных силовых кабелей А, В и С. При этом кабели А, В, С условно разделены на три секции L1, L2, L3 примерно равной длины, а заявляемое устройство реализует схему транспозиции участков экранов для секций L1 и L2.

Пространственное положение проводов транспозиции 7-12 в колодце 4 показано условно.

Средство 5 ячейки 1 предназначено для ввода в нее провода 7, соответствующего левому участку 1Л экрана кабеля А, а средство 6 ячейки 1 предназначено для ввода в нее провода 11, соответствующего правому участку 2П кабеля В.

Средство 5 ячейки 2 предназначено для ввода в нее провода 8, соответствующего левому участку 2Л экрана кабеля В, а средство 6 ячейки 2 предназначено для ввода в нее провода 12, соответствующего правому участку 3П кабеля С.

Средство 5 ячейки 3 предназначено для ввода в нее провода 9, соответствующего левому участку 3Л экрана кабеля С, а средство 6 ячейки 3 предназначено для ввода в нее провода 10, соответствующего правому участку 1П кабеля А.

Каждая ячейка 1, 2, 3 включает токопроводящий соединительный элемент 13, обеспечивающий возможность соединения друг с другом подводимых к ней проводов.

Таким образом, совокупность токопроводящих соединительных элементов 13 ячеек 1, 2, 3 обеспечивает возможностью реализации соединения указанных выше соседних левых и правых участков экранов кабелей А, В, С в соответствии со схемой транспозиции.

В качестве средств 5 и 6, в частности, могут быть использованы штыревые кабельные разъемы или проходные изоляторы.

В качестве токопроводящих соединительных элементов 13, в частности, использованы контактные планки.

Соединенные с экранами провода транспозиции 7-12, как правило, имеют изоляцию того же класса, что и экраны силовых кабелей А, В, С, и сечение, соответствующее сечению указанных экранов.

Каждая из ячеек 1, 2, 3 содержит ограничитель перенапряжения нелинейный (далее ОПН, на чертеже не показан) для защиты вводимых в ячейку проводов от грозовых и коммутационных перенапряжений, возникающих в силовых кабельных сетях.

Ячейки 1, 2, 3 содержат контур заземления (на чертеже не показан), предназначенный для заземления ОПН, а также для повышения электрической безопасности ячеек в случае изготовления их оболочек из токопроводящего материала.

Устройство работает следующим образом.

Ячейки 1, 2, 3 монтируются в колодце 4 в удобных для доступа к ним и для ввода в них проводов транспозиции 7-12 местах.

В первую ячейку 1 заводятся концевые участки проводов транспозиции 7 и 11, во вторую ячейку 2 - концевые участки проводов транспозиции 8 и 12, в третью ячейку 3 - концевые участки проводов транспозиции 9 и 10, в частности, концевые участки указанных проводов вставляются снаружи в штыревые части штыревых разъемов 5 и 6.

В ячейках 1, 2, 3 указанные пары проводов соединяются с помощью токопроводящих планок 13 с обеспечением реализации схемы транспозиции экранов группы однофазных силовых кабелей А, В, С. При этом концевые участки планок 13 соединяются с гнездовыми частями штыревых разъемов 5 и 6, в частности, с помощью контактных проводов (на чертеже не показаны).