RU2832649C1 - Интеллектуальный выключатель-разъединитель - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к электротехнике, а именно к высоковольтным вакуумным выключателям, имеющим функцию разъединителя, и предназначено для отключения электрического тока в цепи с целью защиты силового оборудования электрических сетей от токов короткого замыкания. Технический результат заключается в повышении надежности работы разъединителя и уровня его электробезопасности. Интеллектуальный выключатель-разъединитель содержит шкаф управления и передачи данных, по меньшей мере один модуль выключателя-разъединителя, установленный на раме, имеющей опорные изоляторы с контактами первого и второго токопровода, между которыми установлен модуль выключателя-разъединителя, причем модуль выключателя-разъединителя выполнен в виде подвижного контакта, включающего размещенную в защитном изоляционном корпусе вакуумную дугогасительную камеру с пружинным механизмом размыкания контактов, неподвижный верхний и шарнирный нижний контакты, и также механизм для ручного включения и отключения вакуумной дугогасительной камеры, включающий рычаг включения/отключения вакуумной дугогасительной камеры, соединенный с рычажной планкой и подпружиненным штоком соленоида включения, механически соединенным с подвижным контактом вакуумной дугогасительной камеры, а также концевыми выключателями для определения состояния вакуумной дугогасительной камеры «включена/отключена» и концевым выключателем положения «откинут». 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно, к высоковольтным коммутационным аппаратам, точнее, к высоковольтным вакуумным выключателям, имеющим функцию разъединителя, и предназначено для отключения электрического тока в цепи с целью защиты силового оборудования электрических сетей от токов короткого замыкания.

Известно устройство Предохранителя-разъединителя по патенту РФ №2118010, МПК Н01Н 85/54, опубл. 20.08.1998 г. Это устройство содержит откидывающийся патрон, шарнирно связанный с нижней контактной системой, и верхний разъемный контактный узел, состоящий из неподвижного контакта, закрепленного одним концом посредством пластинчатой пружины, и контактного выступа патрона, находящихся в соприкосновении при помощи замка, управляемого рычагом, шарнирно закрепленным в верхней части патрона. Недостатками данного устройства являются ограниченная его применимость из-за отсутствия автоматического управления и передачи данных в автоматизированные системы, а также невозможность многоразового использования откидного предохранителя и отсутствие регулировки пороговых значений токов нагрузки, отсутствие повторного включения при самоустраняющихся коротких замыканиях.

Известен Разъединитель-выключатель нагрузки вакуумный трехпозиционный по патенту РФ №2574078, МПК H01H 31/00, H01H 33/666, опубл. 10.02.2016 г. Это устройство содержит одну или несколько фаз, объединенных общей рамой. Каждая из фаз имеет опорный изолятор с токоподводом и размещенную в защитном изоляционном корпусе вакуумную дугогасительную камеру с пружинным механизмом размыкания контактов и контактным рычагом, поворачивающимся в вертикальной плоскости вокруг оси в корпусе, главный неподвижный контакт, соединенный электрически с токоподводом и вакуумной дугогасительной камерой, а также установленный на другом опорном изоляторе главный подвижный контакт. На главном подвижном контакте дополнительно размещен и электрически с ним связан кулачковый толкатель, а на раме дополнительно установлена металлическая опора, на которой закреплен заземляющий контакт и третий опорный изолятор со вторым токоподводом, соединенный гибкой, токопроводящей связью с подвижным контактом. Главный подвижный контакт совершает вращательное движение в горизонтальной плоскости. При включении он замыкается с главным неподвижным контактом, при повороте на угол 90° образует видимый разрыв, а при повороте на 180° замыкается с заземляющим контактом. При замыкании и размыкании главных контактов кулачковый толкатель, воздействуя на контактный рычаг, вызывает предварительное замыкание и размыкание контактов и коммутацию тока внутри вакуумной дугогасительной камеры. В данном устройстве отсутствует автоматическое управление и передача данных в автоматизированные системы, а также отсутствуют функции защиты линий при коротких замыканиях, что снижает управляемость работой электрических сетей, а также надежность работы и уровень электробезопасности.

Известно устройство Реклоузера, установленного в разрыве электрической цепи по патенту США № US 11387066, МПК H01H 50/14, H01H 50/64, опубл. 15.10.2020 г. Оно представляет собой устройство повторного включения, устанавливаемое в разрыве электрической цепи, электрически соединенное с первым выводом, и содержит прерыватель тока, электромагнитный привод и толкатель, второй вывод повторного включателя соединен с возможностью поворота с нижней шарнирной опорой разрыва.

Реклоузер остается зафиксированным в разрыве цепи до тех пор, пока он не будет выборочно механически разблокирован посредством, например, поворота привода оператором. Во время монтажа реклоузер может находиться в разомкнутом состоянии. Защелкивание реклоузера на выключателе приводит к увеличению силы натяжения, оказываемой выключателем на реклоузер за счет увеличения линейного расстояния между первым и вторым выводами реклоузера. Когда открытый реклоузер зафиксирован в разрыве цепи, он может быть механически закрыт за счет высвобождения накопленной энергии из закрывающего механизма.

Данное устройство не может быть использовано в однофазных сетях, что ограничивает область его применения. Кроме того, оно требует постоянного подключения к сети электропитания и становится непригодным в случае его аварийного отключения.

Наиболее близким к заявленному по технической сущности является устройство откидного реклоузера по патенту США № US 2022224103, МПК H01H 1/00, H01H 33/66, H01H 50/54, опубл. 14.07.2022 г., выбранное за прототип, представляющее собой устройство для прерывания потока электроэнергии в цепи, выполненное с возможностью установки в разрыве электрической цепи. Это устройство входит в систему, содержащую одну или несколько фаз, установленных на общей раме. Каждая из фаз имеет опорный изолятор с токоподводом и модуль разъединителя (реклоузер), выполненный в виде размещенной в защитном изоляционном корпусе вакуумной дугогасительной камеры с пружинным механизмом размыкания контактов и контактным рычагом, поворачивающимся в вертикальной плоскости вокруг оси в корпусе.

Устройство реклоузера включает в себя первый внешний электрический контакт и второй внешний электрический контакт, причем первый и второй внешние электрические контакты соединены с вакуумным выключателем, расположенным внутри корпуса устройства, при этом вакуумный выключатель имеет первый контакт, подвижный относительно второго контакта для замыкания или размыкания электрической цепи между первым внешним электрическим контактом и вторым внешним электрическим контактом, причем устройство имеет цапфу с вырезом для зацепления с шарнирной частью, образованную конструкциями, которые зацепляют шарнирную часть при выпадении устройства из выреза, чтобы ограничить вращение устройства внутри шарнирной части.

Одним из недостатков известного устройства можно считать отсутствие возможности ручного включения и отключения вакуумной дугогасительной камеры. При этом в случае низкого заряда либо разряженной встроенной аккумуляторной батареи невозможно автоматически включить или отключить реклоузер, и тем самым снижается его управляемость и электробезопасность.

Другим недостатком этого устройства является оснащение реклоузера жидкокристаллическим дисплеем, применение которого в условиях низких температур влияет на подвижность жидких кристаллов, при этом скорость откликов замедляется, что делает невозможным считывание информации с дисплея.

Кроме того, в известном устройстве для обеспечения его работы применена встроенная несъемная аккумуляторная батарея, что также является недостатком, поскольку, в случае ее неисправности по той или иной причине, необходимо менять весь блок питания, что связано с большими материальными затратами.

Кроме того, в данном устройстве двухпозиционный бистабильный актуатор, состоящий из катушки включения и катушки отключения, расположеных на одном общем штоке, что снижает надежность устройства при заклинивании общего штока, а также увеличивает вероятность взаимного перегрева при многократном выполнении операций включения и отключения.

К тому же, при креплении вакуумной камеры к корпусу с помощью упоров и резьбового соединения в случае возможного наличия вибраций от протекающих токов такое крепление может быть ослаблено, а это вызовет негативные последствия при дальнейшей работе всего устройства.

Кроме того, в известном реклоузере для определения положения штока актуатора на катушки включения и отключения подается короткий импульс напряжения (или тока). По ответной реакции катушек можно определить, в каком положении находится шток актуатора и, соответственно, в каком состоянии вакуумная дугогасительная камера («включена/отключена»). В этом случае для корректного определения падения напряжения на обмотке катушки необходимо калибровать каждую катушку. Также при изменении сопротивления обмоток катушек от воздействия тока либо других воздействующих факторов информация о состоянии вакуумной дугогасительной камеры будет не точной. При этом работа всего устройства может быть нарушена, а надежность устройства будет снижена.

Кроме того, в известном устройстве контакты не защищены от климатических и механических воздействий, а образование наледи и попадание на них грязи и посторонних предметов, например, продуктов жизнедеятельности птиц, могут нарушить работу устройства, снизив его надежность.

Изобретение решает задачу создания интеллектуального устройства выключателя - разъединителя для высоковольтных сетей, обладающего хорошей управляемостью работой этих сетей и удобством эксплуатации устройства, а также высокой надежностью работы и уровнем электробезопасности.

Техническим результатом является повышение надежности работы устройства и уровня его электробезопасности путем размещения соленоида включения и поляризованного электромагнита отключения на разных осях, не связанных общим штоком, оснащения устройства съемной аккумуляторной батареей и светодиодной индикацией о состоянии устройства, а также крышкой, защищающей верхний контакт от климатических и механических воздействий.

Техническим результатом от использования заявленного изобретения является также повышение управляемости работой выключателя-разъединителя и удобства его эксплуатации за счет наличия в его конструкции механизма для ручного включения и отключения вакуумной дугогасительной камеры, возможности определения информации о состоянии вакуумной дугогасительной камеры и состоянии разъединителя.

Указанный технический результат достигается применением нижеперечисленных технических решений.

В модуле интеллектуального выключателя-разъединителя применен механизм для ручного включения и отключения вакуумной дугогасительной камеры, позволяющий оператору в случае длительного отсутствия напряжения на воздушной линии, когда заряд аккумуляторной батареи не осуществляется, а встроенная аккумуляторная батарея разряжена, выполнить отключение/включение вакуумной дугогасительной камеры в ручном режиме при помощи оперативной штанги. Также при критических неисправностях в схеме управления выключателя, когда управление невозможно, но есть необходимость выполнить операции отключения/включения, применение механизма для ручного включения и отключения вакуумной дугогасительной камеры позволяет оператору выполнить данные операции. Такое техническое решение повышает управляемость работой высоковольтных электрических сетей, например, 6 (10) кВ, а также надежность работы и уровень электробезопасности.

Кроме того, согласно изобретению, в составе модуля интеллектуального выключателя-разъединителя применены концевые выключатели для определения состояния вакуумной дугогасительной камеры «включена/отключена». Воздействие на концевые выключатели осуществляется механически, что повышает надежность устройства и его управляемость.

Согласно изобретению, в модуле интеллектуального выключателя-разъединителя применены светодиоды, установленные на нижней крышке модуля, для отображения информации о технических неисправностях и аварийных ситуациях. Режимы работы светодиодов соответствуют конкретной технической неисправности либо аварийной ситуации. Информацию о протекающих токах, действующем напряжении, режимах работы можно получить с мобильного устройства, подключаемого к интеллектуальному выключателю-разъединителю через web-интерфейс либо через автоматизированную систему управления. Применение светодиодов, а не жидкокристаллического дисплея повышает надежность работы устройства за счет отсутствия чувствительности светодиодов к низким и критически низким значениям окружающей температуры.

Согласно изобретению, в модуле интеллектуального выключателя-разъединителя применена съемная аккумуляторная батарея. В случае выхода из строя или замены по окончанию срока службы достаточно заменить аккумуляторную батарею, не заменяя весь дорогостоящий блок питания. Данное техническое решение повышает эксплуатационные характеристики и надежность устройства за счет сокращения времени нахождения устройства в нерабочем состоянии.

Согласно изобретению, модуль интеллектуального выключателя-разъединителя снабжен соленоидом включения и поляризованным электромагнитом отключения, не связанными общим штоком и расположенными на разных осях. Это техническое решение исключает вероятность взаимного перегрева соленоида включения и поляризованного электромагнита отключения, а также снижает вероятность неопределенного состояния вакуумной дугогасительной камеры в случае заклинивания штока, тем самым повышая надежность и управляемость работы устройства.

Кроме того, в изобретении в модуле интеллектуального выключателя-разъединителя применена вакуумная дугогасительная камера, смонтированная в корпусе и залитая по периметру силиконовым компаундом. Силиконовый компаунд имеет отличные диэлектрические свойства, его применение повышает прочность изоляции, а также выполняет гашение вибраций от протекающих токов нагрузки, повышая надежность устройства.

Согласно изобретению, в модуле интеллектуального выключателя-разъединителя на первом (верхнем) контакте установлена крышка, защищающая верхний контакт от климатических и механических воздействий. Крышка полностью закрывает контакт от попадания осадков и продуктов жизнедеятельности птиц, исключает образование наледи, препятствующей работе контакта, повышая надежность работы устройства.

Изобретение поясняется чертежами, на которых показаны:

на Фиг. 1 - пример исполнения интеллектуального выключателя-разъединителя для случая трехфазной сети (общий вид);

на Фиг. 2 модуль интеллектуального выключателя-разъединителя (вид сбоку) в положении «включен» (подкинут) (штриховыми линиями показано положение «отключен» (откинут);

на Фиг. 3 - модуль интеллектуального выключателя-разъединителя (вид слева) в разрезе;

на Фиг. 4 - модуль интеллектуального выключателя-разъединителя (вид слева), корпус не показан;

на Фиг. 5 - модуль интеллектуального выключателя-разъединителя (вид справа), корпус не показан;

на Фиг. 6 - устройство верхней контактной группы выключателя- разъединителя;

на Фиг. 7 - вид крышки аккумуляторной батареи: а), вид снизу и б), вид сверху.

Интеллектуальный выключатель-разъединитель (фиг. 1) представляет собой систему, включающую раму 1 крепления модулей выключателя- разъединителя, по меньшей мере один модуль 2 выключателя-разъединителя, установленный в вертикальном положении между опорными изоляторами, и шкаф 3 управления и передачи данных. Модуль 2 выключателя-разъединителя - это устройство для прерывания потока электроэнергии в цепи, выполненное с возможностью установки в разрыве электрической цепи. Количество модулей 2 выключателя-разъединителя в системе определяется условиями ее использования, а именно, количеством фаз электрической сети, в которой она установлена, и обычно составляет от 1 до 3 штук.

Связь между модулями 2 выключателя-разъединителя и шкафом 3 управления и передачи данных осуществляется по беспроводному радиоканалу Wi-fi. Шкаф 3 управления и передачи данных имеет режим местного ручного управления при помощи кнопок, а также режим дистанционного управления от автоматизированных систем управления либо от любого мобильного устройства, имеющего web-интерфейс.

Каждый модуль 2 выключателя-разъединителя установлен на кронштейне крепления 4, закрепленном на раме 1, и содержит верхний опорный изолятор 5, неподвижный первый (верхний) контакт 6 с крышкой 7, нижний опорный изолятор 8, шарнирный второй (нижний) контакт 9.

Крышка 7 установлена на первом (верхнем) контакте 6, полностью закрывает его и предназначена для защиты этого контакта от климатических и механических воздействий, в частности, от попадания осадков и продуктов жизнедеятельности птиц, исключает образование наледи, препятствующей работе контакта.

В состав модуля 2 выключателя-разъединителя входит корпус 10, состоящий из нескольких частей: верхней части 11 корпуса 10, уплотнительной прокладки 12, нижней части 13 корпуса 10 и крышки 14 аккумуляторной батареи.

На крышке 14 аккумуляторной батареи установлены аккумуляторная батарея 15 и светодиоды индикации: светодиод зеленого цвета 16, светодиод красного цвета 17, соединенные электрическими проводниками с платой управления 18. При этом режимы работы светодиодов 16 и 17 соответствуют конкретной технической неисправности либо аварийной ситуации.

В состав модуля 2 выключателя-разъединителя также входит скользящий контакт 19, расположенный в верхней части 11 корпуса 10, проходящий через упорный кронштейн 20, имеющий соединение с коромыслом 21, выполненным в виде кольца со стопором, и соединенный с неподвижным контактом 22 вакуумной дугогасительной камеры 23, закрепленной внутри верхней части 11 корпуса 10 с помощью гайки 24 и зафиксированной силиконовым компаундом 25 с диэлектрическими свойствами.

Подвижный контакт 26 вакуумной дугогасительной камеры 23 гибким проводником 27 соединен с блоком питания 28, который гибким проводником соединяется с контактом цапфы 29. Место выхода цапфы 29 из корпуса 10 защищено от влаги гофрированной крышкой 30. Цапфа 29 с осью 31, выходящая из задней части корпуса 10, являющаяся нижним контактом модуля 2 выключателя-разъединителя, помещена внутрь зацепа шарнирного второго (нижнего) контакта 9, расположенного на нижнем опорном изоляторе 8, а первый (верхний) контакт 6 зацепляет скользящий контакт 19 при помощи подпружиненной пластины 32.

Таким образом, модуль 2 интеллектуального выключателя-разъединителя замыкает токопроводящую цепь. В состав модуля 2 выключателя-разъединителя входит также рычаг 33 включения/отключения вакуумной дугогасительной камеры 23, расположенный на передней части корпуса 10, являющийся одновременно указателем включенного/отключенного состояния вакуумной дугогасительной камеры 23, соединенный с рычажной планкой 34, которая соединена со штоком 35 соленоида включения. Шток 35 соленоида включения расположен внутри пружины 36, передающей усилие на контакт в результате сжатия. Шток 35 соленоида включения механически соединен с подвижным контактом 26 вакуумной дугогасительной камеры 23 (фиг. 3).

В состав модуля 2 выключателя-разъединителя также входят датчик тока 37, датчик напряжения 38, концевой выключатель 39 положения «откинут», концевой выключатель 40 «вакуумная дугогасительная камера включена», концевой выключатель 41 «вакуумная дугогасительная камера отключена», соленоид 42 включения вакуумной дугогасительной камеры, электромагнит 43 отключения вакуумной дугогасительной камеры и электромагнит 44 откидывания (отключения) модуля 2 выключателя-разъединителя (фиг. 4, 5).

Соленоид 42 включения используется в модуле 2 интеллектуального выключателя-разъединителя для перемещения подвижного контакта 26 вакумной дугогасительной камеры 23 из состояния «отключено» в состояние «включено». Перемещение осуществляется штоком 35 соленоида включения 42, передающим усилие соленоида включения под действием электромагнитного поля. Шток 35 соленоида включения 42, поднимаясь вверх, воздействует на рычажную планку 34, площадка на ней, поднимаясь вверх, подмагничивается постоянным магнитом электромагнита 43 отключения. При этом выполняется фиксация на защелку одновременно с нажатием на концевой выключатель 40.

Электромагнит отключения используется для перемещения подвижного контакта 26 вакуумной дугогасительной камеры 23 из состояния «включено» в состояние «отключено». При подаче напряжения на электромагнит отключения 43 под действием электромагнитного поля выполняется размагничивание постоянного магнита. Шток 35 соленоида включения 42 под действием разжимной силы пружины 36 перемещается вниз, отключая вакуумную дугогасительную камеру 23, и при этом происходит нажатие на концевой выключатель 41.

Модуль 2 интеллектуального выключателя-разъединителя является откидным, может быть запрограммирован на несколько операций по отключению аварийного режима, после которых происходит откидывание модуля 2 интеллектуального выключателя-разъединителя. Механизм отключения (откидывания) состоит из цапфы 29, соединенной через систему рычагов (на чертеже не показаны) с электромагнитом 44 откидывания (отключения) модуля выключателя-разъединителя и механически воздействующей на концевой выключатель 39 положения «откинут».

Блок питания 28 предназначен для питания платы управления 18, которая, в свою очередь, предназначена для управления элементами модуля 2 интеллектуального выключателя-разъединителя, связи со шкафом 3 управления и передачи данных (Фиг. 1) и электрически связана с аккумуляторной батареей 15, соленоидом 42 включения вакуумной дугогасительной камеры 23, электромагнитом 43 отключения вакуумной дугогасительной камеры 23 и электромагнитом 44 откидывания (отключения) модуля 2 интеллектуального выключателя-разъединителя. Плата управления 18 включает в себя схему управления, которая состоит из одного или более элементов, основным из которых является, например, микроконтроллер или микропроцессор, а также одно или несколько устройств памяти, хранящих исполняемые алгоритмы работы (на чертежах не показаны).

Аккумуляторная батарея 15 предназначена для питания платы управления 18 при отсутствии напряжения от блока питания 28 и является съемной. Заряд аккумуляторной батареи выполняется от платы управления 18.

Модуль 2 интеллектуального выключателя-разъединителя работает следующим образом.

Для получения «видимого разрыва» цепи при поступлении цифровой команды «отключить (откинуть) модуль выключателя-разъединителя» на шкаф 3 управления и передачи данных (Фиг. 1), от автоматизированной системы управления или от мобильного устройства, имеющего web-интерфейс в нормальном режиме (на чертеже не показаны), либо в аварийной ситуации (в зависимости от выбранной программы), либо от нажатия кнопки на шкафу 3 управления и передачи данных происходит следующее.

Плата управления 18 формирует напряжение, поступающее на электромагнит откидывания (отключения) 44 модуля 2 выключателя-разъединителя. Под действием электромагнитного поля происходит размагничивание постоянного магнита, механически связанного с системой рычагов (на чертежах не показана) и цапфой 29, в результате чего происходит смещение всего модуля 2 выключателя-разъединителя относительно цапфы 29 в направлении стрелки А, как показано на фиг. 2. Это смещение освобождает скользящий контакт 19 из зацепления с первым (верхним) контактом 6, при этом модуль 2 выключателя-разъединителя, поворачиваясь вокруг оси 31 в зацепе шарнирного (второго) нижнего контакта 9 в вертикальной плоскости, повисает в этом шарнирном контакте, создавая при этом между первым (верхним) контактом 6 и скользящим контактом 19 воздушный промежуток (видимый разрыв). Цапфа 29 через систему рычагов (на чертеже не показана) воздействует на концевой выключатель 39 положения «откинут», при этом от концевого выключателя 39 положения «откинут» электрический сигнал поступает на плату управления 18. Плата управления 18 формирует цифровой информационный сигнал «Положение откинут», который посредством радиоканала Wi-fi передается в шкаф 3 управления и передачи данных.

Шкаф 3 управления и передачи данных посредством связи по радиоканалу GSM передает информационный сигнал «положение откинут» в автоматизированную систему управления диспетчеру, а также по радиоканалу Wi-fi на любое подключенное мобильное устройство, имеющее web-интерфейс.

Для включения модуля 2 выключателя-разъединителя в ручном режиме оператору необходимо пальцем оперативной штанги (на чертеже не показана) упереться в правый проем на рычаге 33 включения вакуумной дугогасительной камеры 23 и, приложив усилие от себя, выполнить резкий толчок вверх. При этом рычаг 33 включения вакуумной дугогасительной камеры 23 выполнит вращательное движение против часовой стрелки, воздействуя механически на рычажную планку 34, переместит шток 35 соленоида включения в крайнее верхнее положение, сжав пружину 36, и примагнитит постоянный магнит электромагнита 43 отключения вакуумной дугогасительной камеры, одновременно воздействуя на концевой выключатель 40 «вакуумная дугогасительная камера включена», при этом контакт вакуумной дугогасительной камеры 23 замкнется. От концевого выключателя 40 электрический сигнал поступает на плату управления 18, которая формирует цифровой информационный сигнал «вакуумная дугогасительная камера включена», который посредством радиоканала Wi-fi передается в шкаф 3 управления и передачи данных, после чего шкаф 3 посредством связи по радиоканалу GSM передает информационный сигнал «вакуумная дугогасительная камера включена» в автоматизированную систему управления диспетчеру, а также по радиоканалу Wi-fi на любое подключенное мобильное устройство, имеющее web-интерфейс.

Во включенном положении вакуумной дугогасительной камеры 23 рычаг 33 включения (указатель включенного/отключенного состояния вакуумной дугогасительной камеры 23) указывает на символ «I» красного цвета. Для включения модуля 2 выключателя-разъединителя в автоматическом режиме необходимо, чтобы на шкаф 3 управления и передачи данных от автоматизированной системы управления посредством связи по радиоканалу GSM, либо по радиоканалу Wi-fi от любого подключенного мобильного устройства, имеющего web - интерфейс, поступила цифровая команда на включение модуля 2 выключателя-разъединителя.

Включение модуля 2 выключателя-разъединителя также может быть выполнено от нажатия соответствующей кнопки на шкафу 3 управления и передачи данных. В случае необходимости включения модуля 2 выключателя-разъединителя в автоматическом режиме при поступлении на шкаф 3 управления и передачи данных цифровой команды, разрешающей включение модуля 2 выключателя-разъединителя, плата управления 18 формирует напряжение, поступающее на соленоид включения 42 вакуумной дугогасительной камеры. Под действием электромагнитного поля шток 35 соленоида переместится в крайнее верхнее положение, воздействуя механически на рычажную планку 34 и сжав пружину 36, примагнитив постоянный магнит электромагнита 43 отключения вакуумной дугогасительной камеры, одновременно воздействуя на концевой выключатель 40 «вакуумная дугогасительная камера включена», при этом контакт вакуумной дугогасительной камеры 23 замкнется. От концевого выключателя 40 электрический сигнал поступает на плату управления 18, которая формирует цифровой информационный сигнал «вакуумная дугогасительная камера включена», который посредством радиоканала Wi-fi передается в шкаф 3 управления и передачи данных. Шкаф 3 управления и передачи данных посредством связи по радиоканалу GSM передает информационный сигнал «вакуумная дугогасительная камера включена» в автоматизированную систему управления диспетчеру, а также по радиоканалу Wi-fi на любое подключенное мобильное устройство, имеющее web-интерфейс.

Для отключения модуля 2 интеллектуального выключателя-разъединителя в ручном режиме оператору необходимо пальцем оперативной штанги (на чертеже не показана) упереться в левый проем на рычаге 33 включения вакуумной дугогасительной камеры 23 и, приложив усилие от себя, выполнить резкий толчок вверх. При этом рычаг 33 включения выполнит вращательное движение по часовой стрелке, воздействуя механически на рычажную планку 34 и разрывая воздействие постоянного электромагнита 43 отключения вакуумной дугогасительной камеры 23. Под воздействием разжимающей силы пружины 36 шток 35 соленоида включения выполнит перемещение в крайнее нижнее положение, одновременно воздействуя на концевой выключатель 41 «вакуумная дугогасительная камера отключена», при этом контакт вакуумной дугогасительной камеры 23 разомкнется. От концевого выключателя 41 электрический сигнал поступает на плату управления 18. Плата управления 18 формирует цифровой информационный сигнал «вакуумная дугогасительная камера отключена», который посредством радиоканала Wi-fi передается в шкаф 3 управления и передачи данных. Шкаф 3 посредством связи по радиоканалу GSM передает информационный сигнал «вакуумная дугогасительная камера отключена» в автоматизированную систему управления диспетчеру, а также по радиоканалу Wi-fi на любое подключенное мобильное устройство, имеющее web-интерфейс.

В отключенном положении вакуумной дугогасительной камеры 23 рычаг 33 включения (указатель включенного/отключенного состояния вакуумной дугогасительной камеры 23) указывает на символ «О» зеленого цвета. Для отключения модуля 2 выключателя-разъединителя в автоматическом режиме необходимо, чтобы на шкаф 3 управления и передачи данных от автоматизированной системы управления посредством связи по радиоканалу GSM, либо по радиоканалу Wi-fi от любого подключенного мобильного устройства, имеющего web - интерфейс, поступила цифровая команда на отключение модуля 2 выключателя-разъединителя. Отключение модуля 2 выключателя-разъединителя также может быть выполнено от нажатия кнопки на шкафу 3 управления и передачи данных.

В случае необходимости отключения модуля 2 выключателя-разъединителя в автоматическом режиме при поступлении на шкаф 3 управления и передачи данных цифровой команды, разрешающей отключение модуля 2 выключателя-разъединителя, плата управления 18 формирует напряжение, поступающее на электромагнит 43 отключения вакуумной дугогасительной камеры 23. Под действием электромагнитного поля происходит размагничивание постоянного электромагнита 43 отключения вакуумной дугогасительной камеры 23. При этом под воздействием разжимающей силы пружины 36 шток 35 соленоида включения выполнит перемещение в крайнее нижнее положение, одновременно воздействуя на концевой выключатель 41 «вакуумная дугогасительная камера отключена», причем контакт вакуумной дугогасительной камеры 23 разомкнется.

От концевого выключателя 41 электрический сигнал поступает на плату управления 18, которая формирует цифровой информационный сигнал «вакуумная дугогасительная камера отключена», который посредством радиоканала Wi-fi передается в шкаф 3 управления и передачи данных. Шкаф 3 посредством связи по радиоканалу GSM передает информационный сигнал «вакуумная дугогасительная камера отключена» в автоматизированную систему управления диспетчеру, а также по радиоканалу Wi-fi на любое подключенное мобильное устройство, имеющее web-интерфейс.

Отключение (откидывание) модуля 2 выключателя-разъединителя для получения «видимого разрыва», кроме автоматического и аварийного режима, можно также выполнять вручную оператором при помощи оперативной штанги. Для этого палец оперативной штанги (на чертеже не показана) необходимо вставить в коромысло 21, выполненное в виде кольца со стопором, выполнить рывковое движение на себя, при этом обратный конец коромысла 21, упираясь в подпружиненную пластину 32, выполнит смещение подпружиненной пластины вверх, а модуля 2 выключателя-разъединителя - в направлении стрелки А (фиг. 2). Благодаря этому скользящий контакт 19 выходит из углубления в подпружиненной пластине 32, и под действием импульса силы оператора и собственного веса модуль 2 выключателя-разъединителя совершает вращательное движение вокруг оси 31 в зацепе шарнирного второго (нижнего) контакта 9 в вертикальной плоскости и повисает в нем, создавая при этом воздушный промежуток (видимый разрыв) между первым (верхним) контактом 6 и скользящим контактом 19.

Подключение (подкидывание) модуля 2 выключателя-разъединителя выполняется только вручную оператором при помощи той же оперативной штанги. Для этого палец оперативной штанги необходимо вставить в коромысло 21, выполненное в виде кольца со стопором, и приложить усилие от себя действием импульса силы оператора, при этом модуль 2 выключателя-разъединителя совершит вращательное движение вокруг оси 31 в зацепе шарнирного второго (нижнего) контакта 9 в вертикальной плоскости, приближая скользящий контакт 19 к первому (верхнему) контакту 6, при этом на расстоянии 200-250 мм до соприкосновения скользящего контакта 19 с первым (верхним) контактом 6 производят резкий толчок. Благодаря этому подпружиненная пластина 32 торцевой поверхностью выступа отжимается вверх, а сам скользящий контакт 19 проскальзывает в углубление в пластине до упора (должен быть слышен щелчок от удара подпружиненной пластины 32 верхнего контакта о торцевую поверхность скользящего контакта 19), что является окончанием процесса включения (подкидывания) модуля 2 выключателя-разъединителя. Одновременно плата управления 18, получая информацию от встроенного в нее датчика положения, формирует цифровой информационный сигнал «положение включен (подкинут)», который посредством радиоканала Wi-fi передается в шкаф 3 управления и передачи данных, который, в свою очередь, посредством связи по радиоканалу GSM передает информационный сигнал «положение подкинут» в автоматизированную систему управления диспетчеру, а также по радиоканалу Wi-fi на любое подключенное мобильное устройство, имеющее web-интерфейс.

Для общего понимания функционирования интеллектуального выключателя-разъединителя, как системы, приведена следующая информация. При обнаружении аварийного режима работы интеллектуального выключателя-разъединителя (резкое увеличение силы тока и падение напряжения) происходит отключение интеллектуального выключателя-разъединителя действием программной защиты от токов короткого замыкания.

Для автоматического включения интеллектуального выключателя-разъединителя реализована процедура повторного включения, состоящая из двух циклов.

Через первую выдержку времени (первый цикл), задаваемую оператором при настройке, выполняется автоматическое включение интеллектуального выключателя-разъединителя. Интеллектуальный выключатель-разъединитель осуществляет контроль параметров электрической сети. В случае исчезновения аварийного режима (сила тока и напряжение в норме) интеллектуальный выключатель-разъединитель остается во включенном состоянии. В случае наличия аварийного режима (высокое значение силы тока и низкое значение напряжения) происходит повторное отключение интеллектуального выключателя-разъединителя действием программной защиты от токов короткого замыкания.

Через вторую выдержку времени (второй цикл), задаваемую оператором при настройке (обычно большую чем первая выдержка времени), выполняется автоматическое включение интеллектуального выключателя-разъединителя. При этом интеллектуальный выключатель-разъединитель осуществляет контроль параметров сети. В случае исчезновения аварийного режима (сила тока и напряжение в норме) интеллектуальный выключатель-разъединитель остается во включенном состоянии. В случае наличия аварийного режима (высокое значение силы тока и низкое значение напряжения) происходит отключение интеллектуального выключателя-разъединителя действием программной защиты от токов короткого замыкания, а также отключение (откидывание) модулей выключателя-разъединителя, создавая видимый разрыв и обеспечивая полное отключение нагрузки.

Таким образом, использование в конструкции интеллектуального выключателя-разъединителя механизма для ручного включения и отключения вакуумной дугогасительной камеры, возможности определения информации о состоянии вакуумной дугогасительной камеры и состоянии разъединителя позволяет достичь повышения управляемости работой выключателя-разъединителя и удобства его эксплуатации, а размещение соленоида включения и поляризованного электромагнита отключения на разных осях, не связанных общим штоком, оснащение устройства съемной аккумуляторной батареей и светодиодной индикацией о состоянии устройства, а также крышкой, защищающей верхний контакт от климатических и механических воздействий дает возможность повысить надежность работы устройства и уровень его электробезопасности.

Тем самым заявленный интеллектуальный выключатель-разъединитель позволяет отключать электрический ток в цепи с целью защиты воздушных линий высокого напряжения и силового оборудования от токов короткого замыкания с возможностью его автоматического повторного включения, с управлением в автоматическом, дистанционном и ручном режимах.

Claims (7)

1. Интеллектуальный выключатель-разъединитель, включающий шкаф управления и передачи данных, связанный с по меньшей мере одним модулем выключателя-разъединителя, установленным на раме крепления модулей выключателя-разъединителя вертикально между опорными изоляторами с контактами первого и второго токопровода, причем модуль выключателя-разъединителя выполнен в виде подвижного контакта, включающего размещенную в защитном изоляционном корпусе вакуумную дугогасительную камеру с пружинным механизмом размыкания контактов, неподвижный верхний и шарнирный нижний контакты, поворачивающегося в вертикальной плоскости вокруг оси, проходящей через шарнирный нижний контакт, создавая видимый разрыв цепи, отличающийся тем, что модуль выключателя-разъединителя снабжен механизмом для ручного включения и отключения вакуумной дугогасительной камеры, включающим рычаг включения/отключения вакуумной дугогасительной камеры, соединенный с рычажной планкой и подпружиненным штоком соленоида включения, механически соединенным с подвижным контактом вакуумной дугогасительной камеры, поляризованным электромагнитом отключения, не связанным с соленоидом включения общим штоком, а также концевыми выключателями, выполняющими функции определения состояния вакуумной дугогасительной камеры «включена/отключена» и концевым выключателем «откинут», выполняющим функцию определения положения «откинут» модуля выключателя-разъединителя.

2. Интеллектуальный выключатель-разъединитель по п. 1, отличающийся тем, что модуль выключателя-разъединителя снабжен съемной аккумуляторной батареей, установленной на нижней крышке корпуса.

3. Интеллектуальный выключатель-разъединитель по п. 1, отличающийся тем, что модуль выключателя-разъединителя снабжен светодиодами красного и зеленого цвета для отображения информации, установленными на крышке аккумуляторной батареи, при этом режимы работы светодиодов соответствуют конкретной технической неисправности либо аварийной ситуации.

4. Интеллектуальный выключатель-разъединитель по п. 1, отличающийся тем, что в модуле выключателя-разъединителя вакуумная дугогасительная камера залита по периметру силиконовым компаундом.

5. Интеллектуальный выключатель-разъединитель по п. 1, отличающийся тем, что в модуле выключателя-разъединителя на неподвижном верхнем контакте установлена крышка для защиты его от климатических и механических воздействий.

6. Интеллектуальный выключатель-разъединитель по п. 1, отличающийся тем, что количество модулей выключателя-разъединителя в нем определяется количеством фаз электрической сети, в которой он установлен.

7. Интеллектуальный выключатель-разъединитель по п. 1, отличающийся тем, что связь между модулями выключателя-разъединителя и шкафом управления и передачи данных осуществляется по беспроводному радиоканалу Wi-fi.

Images