Результат интеллектуальной деятельности: БЛОК ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к блоку переключателя среднего напряжения, в частности к переключателю среднего напряжения, который объединяет очень компактным способом функции прерывания и разъединения. Блок переключателя среднего напряжения по настоящему изобретению обычно используется в панелях среднего напряжения, в частности в панелях среднего напряжения с воздушной изоляцией (AIS). Для целей настоящей заявки термин "среднее напряжение" относится к диапазону от 1 до 50 кВ.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Панели среднего напряжения хорошо известны в уровне техники, пример которого схематично представлен на фиг.9. Они обычно состоят из корпуса 90, внутренняя часть которого разделена на отделение 92 автоматического выключателя, отделение 93 сборных шин, кабельное отделение 94 и шкаф 95 управления.

Автоматический выключатель 91 обычно размещен в отделении 92 автоматического выключателя, при этом автоматический выключатель выполнен с возможностью перемещения между рабочим положением, в котором он подключен к системам сборных шин и кабелей, и проверочным/разъединенным положением (как показано на фиг.9), в котором он изолирован от систем сборных шин и кабелей. С этой целью в автоматическом выключателе 91 для каждой фазы предусмотрена пара контактов 96 и 97, которые могут быть замкнуты/разомкнуты от соответствующих неподвижных контактов 98 и 99, размещенных в отделениях 93, 94 сборных шин и кабелей и обращенных к стороне отделения 92 автоматического выключателя.

Отделение 93 сборной шины вмещает систему сборных шин (не показана на фиг.9), в которой каждая сборная шина подключена к соответствующему неподвижному контакту 98 для подключения к автоматическому выключателю 91 через соответствующий контакт 96. Точно так же отделение кабелей 94 вмещает систему соединения кабелей (также не показана), в которой каждый кабель подключен к соответствующему неподвижному контакту 99 для соединения с автоматическим выключателем 91 через соответствующий контакт 97.

В зависимости от предполагаемых применений кабельное отделение, в целом, также вмещает многие разные компоненты и устройства, такие как трансформаторы тока, трансформаторы напряжения и заземляющие переключатели, которые могут использоваться с ручным механизмом или с механизмом с электроприводом, а также другие дополнительные или альтернативные компоненты.

Поэтому внутренний объем отделений должен быть выполнен с возможностью установки различных компонентов. В то же время необходимость в стандартизации как в смысле изготовления, так и установки не позволяет выполнить специальную подгонку размеров отделений и, следовательно, панелей в соответствии с потребностями и количеством компонентов, которые должны быть размещены в панели. Это, так или иначе, противоречит необходимости сохранения занимаемого панелью пространства по ширине и площади пола на минимальном уровне для уменьшения габаритных размеров распределительного устройства внутри помещения, предназначенного для установки.

Также следует отметить, что наличие заземляющего переключателя внутри отделения кабелей в дополнение к необходимости выделения для него некоторого внутреннего пространства также требует специализированных систем ручного привода или электропривода и последовательности механических соединений, вследствие чего увеличивается сложность панели, а также стоимость ее изготовления и установки.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является создание блока переключателя среднего напряжения, в котором указанные выше недостатки устранены или, по меньшей мере, уменьшены.

Более конкретно, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предусмотреть блок переключателя среднего напряжения, в котором действия прерывания и разъединения могут быть выполнены очень легко при уменьшенном количестве компонентов, таким образом, обеспечивая минимизацию занимаемого пространства внутри панели.

В качестве дополнительной задачи, настоящее изобретение направлено на предоставление блока переключателя среднего напряжения, имеющего уменьшенное количество механических частей.

Также другой задачей настоящего изобретения является предоставление блока переключателя среднего напряжения при снижении затрат на производство и установку.

Таким образом, настоящее изобретение относится к блоку переключателя среднего напряжения, содержащему блок прерывания и блок разъединения, причем блок прерывания содержит первый и второй контакт прерывания, и первый блок привода, который перемещает, по меньшей мере, один из первого и второго контактов прерывания между первым положением, в котором они электрически соединены, и вторым положением, в котором они разведены. Блок разъединения блока переключателя среднего напряжения в соответствии с изобретением содержит первый и второй фиксированные контакты разъединения, выполненные с возможностью соединения или разъединения с соответствующими первым и вторым подвижными контактами разъединения, установленными на блоке прерывания и электрически подключенными к первому контакту прерывания, причем блок прерывания механически поддерживается первым фиксированным проводником, и второй контакт прерывания электрически подключен к первому фиксированному проводнику; блок разъединения, содержащий второй блок привода, перемещающий блок прерывания относительно первого проводника между: первым положением разъединителя, в котором первый подвижный контакт разъединения соединен с первым фиксированным контактом разъединения, в то время как второй подвижный контакт разъединения изолирован от второго фиксированного контакта разъединения; вторым положением разъединителя, в котором первый и второй подвижные контакты разъединения изолированы от первого и второго фиксированных контактов разъединения; и третьим положением разъединителя, в котором второй подвижный контакт разъединения соединен со вторым фиксированным контактом разъединения, в то время как первый подвижный контакт разъединения изолирован от первого фиксированного контакта разъединения.

Таким образом, возможно преодолеть некоторые недостатки и изъяны панелей известного уровня техники. Конкретное положение фиксированных и подвижных контактов разъединения, возможность перемещения блока прерывания между тремя разными положениями и тот факт, что блок прерывания механически поддерживается фиксированным проводником, позволяет выполнить ряд электрических операций (как это лучше описано далее) без необходимости установки заземляющего выключателя и соответствующего исполнительного механизма внутри отделения кабелей. Вследствие этого уменьшается требуемое пространство внутри отделения кабелей, таким образом, обеспечивая возможность более рационального распределения всего объема панели между разными ячейками. В результате, занимаемое панелью пространство по ширине и по площади пола уменьшается по сравнению с подобными панелями известного уровня техники.

Также сокращается количество компонентов и функциональных частей, поскольку больше нет необходимости в заземляющем выключателе и соответствующих системах ручного привода или электропривода и механических соединениях с автоматическим выключателем, что приводит к снижению производственных затрат и расходов по установке и техническому обслуживанию.

В дополнительном аспекте настоящее изобретение также относится к панели среднего напряжения, включающей в себя блок переключателя среднего напряжения, имеющий описанные выше признаки.

Дополнительные характеристики и преимущества изобретения станут очевидны из описания предпочтительных, но не исключающих вариантов осуществления панели в соответствии с изобретением, неограничивающие примеры которых представлены на приложенных чертежах.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

фиг.1 изображает вид сбоку первого варианта осуществления блока переключателя среднего напряжения в соответствии с изобретением, установленного в панели среднего напряжения;

фиг.2 - вид сбоку блока переключателя среднего напряжения и панели по фиг.1, представленных в трех разных режимах работы;

фиг.3 - вид сбоку второго варианта осуществления блока переключателя среднего напряжения в соответствии с изобретением, установленного в панели среднего напряжения;

фиг.4 - вид сбоку блока переключателя среднего напряжения и панели по фиг.2 в трех разных режимах работы;

фиг.5 - вид сбоку третьего варианта осуществления блока переключателя среднего напряжения в соответствии с изобретением, установленного в панели среднего напряжения;

фиг.6 - вид сбоку четвертого варианта осуществления блока переключателя среднего напряжения в соответствии с изобретением, установленного в панели среднего напряжения;

фиг.7 - вид сбоку первого возможного варианта осуществления блока привода разъединения для переключателя среднего напряжения в соответствии с изобретением;

фиг.8 - вид сбоку второго возможного варианта осуществления блока привода разъединения для переключателя среднего напряжения в соответствии с изобретением;

фиг.9 - вид сбоку примера панели среднего напряжения известного типа.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как показано на фиг.1-8, блок 1 переключателя среднего напряжения содержит для каждой фазы блок 10 прерывания, имеющий первый и второй контакт прерывания (не показаны), и первый блок 11 привода, который перемещает, по меньшей мере, один из первого и второго контактов прерывания между первым положением, в котором они электрически соединены, и вторым положением, в котором они разведены. На практике блок прерывания может быть автоматическим выключателем или контактором известного типа, например вакуумным выключателем, и не будет подробно описан.

Одна из характеристик блока 1 переключателя среднего напряжения в соответствии с изобретением состоит в том, что он также содержит блок 20 разъединения, который содержит для каждой фазы первый 21 и второй 22 фиксированные контакты разъединения. Блок 20 разъединения также содержит для каждой фазы первый 23 и второй 24 подвижные контакты разъединения, установленные на блоке 10 прерывания и электрически подключенные к первому контакту прерывания. Дополнительные характеристики блока 1 переключателя среднего напряжения в соответствии с изобретением состоят в том, что блок 10 прерывания механически поддерживается первым фиксированным проводником 25 и второй контакт прерывания электрически подключен к первому фиксированному проводнику 25.

Таким образом, для трехфазного применения блок 20 разъединения будет иметь три пары фиксированных контактов 21 и 22 разъединения. В то же время три пары подвижных контактов 23 и 24 разъединения будут установлены на соответствующих трех блоках 10 прерывания, каждый из которых механически поддерживается соответствующим фиксированным проводником 25, электрически подключенным ко второму контакту прерывания блока прерывания.

Дополнительные характеристики блока переключателя среднего напряжения в соответствии с изобретением состоят в том, что блок 10 прерывания выполнен с возможностью перемещения между тремя положениями. С этой целью, в частности, со ссылкой на фиг.2 и 4, блок 20 разъединения содержит второй блок 32 привода, который перемещает блок 10 прерывания относительно первого фиксированного проводника 25 между:

(A) первым положением разъединителя, в котором первый подвижный контакт 23 разъединения и первый фиксированный контакт 21 разъединения соединены друг с другом, в то время как второй подвижный контакт 24 разъединения изолирован от второго фиксированного контакта 22 разъединения;

(B) вторым положением разъединителя, в котором первый и второй подвижные контакты 23 и 24 разъединения изолированы от первого и второго фиксированных контактов 21 и 22 разъединения;

(C) третьим положением разъединителя, в котором второй подвижный контакт 24 разъединения и второй фиксированный контакт 22 разъединения соединены друг с другом, в то время как первый подвижный контакт 23 разъединения изолирован от первого фиксированного контакта 21 разъединения.

Три положения блока 10 прерывания, а также соответствующее соединение/разъединение контактов 21 и 22 с соответствующими контактами 23 и 24 обеспечивают три разных режима работы, которые лучше описаны ниже.

В предпочтительном варианте осуществления блока 1 переключателя среднего напряжения в соответствии с изобретением первый фиксированный контакт 21 разъединения заземлен, второй фиксированный контакт 22 разъединения электрически подключен к системе сборных шин, и первый фиксированный проводник 25 подключен к нагрузке. Таким образом, посредством перемещения блока прерывания между первым, вторым и третьим положениями разъединителя возможно получить три разных режима работы блока разъединения, то есть заземленный, проверка/разъединение и рабочий.

В качестве первой альтернативы, варианты осуществления которой показаны на фиг.1, 2, 5, 6 и 8, блок 10 прерывания установлен с возможностью поворота на первом фиксированном проводнике 25. С этой целью блок 10 прерывания, предпочтительно, установлен на первом фиксированном проводнике 25 с возможностью вращения вокруг точки 251 поворота, таким образом, получая упомянутое первое (A), второе (B) и третье (C) положения.

Типичная функциональная последовательность в этом случае подробно показана на фиг.2. В положении (А) первый подвижный контакт 23 разъединения соединен с соответствующим первым фиксированным контактом 21 разъединения, который заземлен, в то время как второй подвижный контакт 24 разъединения отделен от соответствующего второго фиксированного контакта 22 разъединения. Правильное размещение контактов 22 и 24 и относительное расстояние между ними спроектированы для достижения их изоляции, таким образом, обеспечивая заземленное положение системы.

При повороте блока 10 прерывания на угол, например, от 20° до 30°, блок 10 прерывания устанавливается в положение (B), в котором первый и второй подвижные контакты 23 и 24 разъединения отделены и изолированы от соответствующего первого и второго фиксированного контакта 21 и 22 разъединения, таким образом, обеспечивая проверочное/разъединенное состояние системы.

При дополнительном повороте блока 10 прерывания на угол, например, от 20° до 30° блок 10 прерывания устанавливается в положение (C), в котором второй подвижный контакт 24 соединен с соответствующим вторым фиксированным контактом 22 разъединения, подключенным к системе сборных шин, в то время как первый подвижный контакт 23 разъединения отделен от соответствующего первого фиксированного контакта 21 разъединения. Правильное размещение контактов 21 и 22 и относительное расстояние между ними выполнены для обеспечения их изоляции, таким образом, обеспечивая рабочий режим системы.

В вариантах осуществления по фиг.1, 2 и 6 блок 10 прерывания установлен на первом фиксированном проводнике так, чтобы обеспечить горизонтальное положение в одном из трех положений (A, B или C) или во время перемещения между ними. В частности, в соответствии с вариантом осуществления, блок 10 прерывания достигает горизонтального положения в соответствии с положением проверка/разъединение (B). В целях настоящего изобретения термин "горизонтальный" относится к блоку переключателя среднего напряжения, когда его устанавливают в панели в рабочем режиме, которая размещена на полу или установлена на стене.

В качестве альтернативы, как показано на фиг.5 и 8, блок 10 прерывания может быть установлен на первом фиксированном проводнике так, чтобы обеспечить вертикальное положение в одном из трех положений (A, B или C) или во время перемещения между ними. В частности, в соответствии с вариантами осуществления по фиг.5 и 8, блок 10 прерывания принимает вертикальное расположение в соответствии с положением проверка/разъединение (B). Для целей настоящего изобретения термин "вертикальный" относится к блоку переключателя среднего напряжения при установке в панели в рабочем режиме, которая размещена на полу или установлена на стене.

Со ссылкой на фиг.8 возможный вариант осуществления второго блока 32 привода для блока переключателя среднего напряжения в соответствии с изобретением включает в себя первую скользящую рейку 321, оперативно соединенную с блоком 10 прерывания. Скользящая рейка 321 может приводиться в действие вручную или двигателем.

В частности, первая скользящая рейка 321 выполнена с возможностью перемещения между первым рабочим положением, в котором блок 10 прерывания находится в первом положении (A) разъединителя, вторым рабочим положением, в котором блок 10 прерывания находится во втором положении (B) разъединителя, и третьим рабочим положением, в котором блок 10 прерывания находится в третьем положении (C) разъединителя. Соединение между первой скользящей рейкой 321 и блоком 10 прерывания выполнено с возможностью передачи блоку 10 прерывания вращения вокруг точки 251 поворота вследствие линейного перемещения скользящей рейки 321.

В качестве дополнительной альтернативы, варианты осуществления которой показаны на фиг.3, 4 и 7, блок 10 прерывания установлен с возможностью скольжения на первом фиксированном проводнике 25. В частности, в соответствии с этим вариантом осуществления, первый фиксированный проводник 25 представляет собой вертикальный стержень, по которому может скользить блок 10 прерывания в условиях электрического контакта, т.е. при использовании скользящего контакта с поверхностью между первым фиксированным проводником 25 и блоком 10 прерывания, чтобы поддерживать электрическое соединение между первым фиксированным проводником 25 и вторым контактом прерывания.

Типичная рабочая последовательность в этом случае подробно показана на фиг.4. В положении (A) первый подвижный контакт 23 разъединения соединен с соответствующим первым фиксированным контактом 21 разъединения, который заземлен, в то время как второй подвижный контакт 24 разъединения отделен от соответствующего второго фиксированного контакта 22 разъединения. Правильное размещение контактов 22 и 24 и относительное расстояние между ними выполнены для достижения их изоляции, таким образом, обеспечивая заземленное состояние системы.

При перемещении вверх блок 10 прерывания достигает положения (B), в котором первый и второй подвижные контакты 23 и 24 разъединения отделены и изолированы от соответствующих первого и второго фиксированных контактов 21 и 22 разъединения, таким образом, обеспечивая проверочное/разъединенное состояние системы.

При дополнительном перемещении вверх блока 10 прерывания последний принимает положение (C), в котором второй подвижный контакт 24 разъединения соединен с соответствующим вторым фиксированным контактом 22 разъединения, подключенным к системе сборных шин, в то время как первый подвижный контакт 23 разъединения отделен от соответствующего первого фиксированного контакта 21 разъединения. Правильное размещение контактов 21 и 22 и относительное расстояние между ними выполнены для обеспечения их изоляции, таким образом, обеспечивая рабочий режим системы.

В вариантах осуществления по фиг. 3, 4 и 7 первый фиксированный проводник 25 представляет собой вертикальный стержень, на котором установлен блок 10 прерывания в горизонтальном положении. В соответствии с альтернативным вариантом осуществления первый фиксированный проводник 25 может быть представлен горизонтальным стержнем, на котором установлен блок 10 в вертикальном положении. В этом случае три положения (A), (B) и (C) могут быть получены в результате горизонтального скольжения блока 10 прерывания по первому фиксированному проводнику 25.

Со ссылкой на фиг.7 дополнительный вариант осуществления второго блока 32 привода для блока переключателя среднего напряжения в соответствии с изобретением включает в себя вторую вращающуюся рейку 322, оперативно соединенную посредством редуктора 325 с третьей рейкой 323, оперативно соединенной с блоком 10 прерывания.

Соединение между второй вращающейся рейкой 322 и третьей рейкой 323, как и соединение между третьей рейкой 323 и блоком 10 прерывания, выполнено с возможностью сообщения блоку 10 прерывания движения со скольжением по первому фиксированному проводнику 25, вследствие вращения второй вращающейся рейки 322. Третья рейка 323 легко может быть оперативно соединена с блоком 10 прерывания посредством червячной передачи.

В соответствии с конкретным предпочтительным вариантом осуществления блок 10 прерывания содержит вакуумный выключатель.

Блок 1 переключателя среднего напряжения в соответствии с изобретением применяется в панелях среднего напряжения, которые также составляют аспект настоящего изобретения.

В частности, панель 100 среднего напряжения в соответствии с изобретением содержит первое отделение 101, которое вмещает блок 10 прерывания, первый 21 и второй 22 фиксированные контакты разъединения, а также первый фиксированный проводник 25. Таким образом, то же отделение, обеспечивающее функциональные возможности панели по прерыванию, также обеспечивает ее функциональные возможности разъединения при большой экономии в смысле занимаемого пространства. Воздух может быть удобно использован как изолирующая среда в отделении 101.

Панель 100 среднего напряжения по п.12 затем обычно содержит второе отделение 102, вмещающее систему сборных шин, а также третье отделение 103, вмещающее, например, систему кабелей.

Из указанного выше понятно, что блок переключателя среднего напряжения и панель по изобретению имеют ряд преимуществ по сравнению с подобными блоками известного типа, имеющими те же самые функциональные возможности. В частности, возможно объединить действия прерывания и действия разъединения очень компактным и упрощенным способом, без необходимости использования специальных заземляющих переключателей и связанного исполнительного механизма. Это позволяет сократить количество компонентов, таким образом, уменьшая расходы на производство, установку и эксплуатацию. Его упрощенная конструкция и принципы работы позволяют дополнительно снизить расходы, в частности, что касается медных соединений, необходимых в обычных панелях. Кроме того, вся структура панели может быть выполнена значительно более компактной по сравнению с панелью известного типа.

Блок переключателя и панель, задуманные таким образом, могут подвергаться многочисленным изменениям и могут быть выполнены в нескольких вариантах, не выходя за пределы объема идеи изобретения. Кроме того, все составляющие части, описанные здесь, могут быть замещены другими, технически эквивалентными элементами. На практике составляющие материалы и размеры устройства могут быть самыми разными, в соответствии с необходимостью и уровнем техники.