Патент на изобретение №2392683

(54) ДУГОГАСЯЩИЙ РЕАКТОР С РЕГУЛИРУЕМЫМ МАГНИТНЫМ ЗАЗОРОМ “РДМР”

(57) Реферат:

Изобретение относится к устройствам для компенсации емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью. Реактор содержит размещенные в баке (1) с трансформаторным маслом трансформатор тока (9), магнитопровод с регулируемым магнитным зазором (3), главную обмотку (6) и вторичные обмотки: сигнальную (7) и дополнительную силовую (8). Выводы обмоток и трансформатора (9) размещены на наружной поверхности бака (1). В корпусе (24) токоуказателя (13) размещен бегунок (27), который перемещается совместно с верхним подвижным сердечником (4). Введен узел механического торможения механизма перемещения регулятора магнитного зазора из верхнего (22) и нижнего (23) блокирующих контактов и стопора (28), который размещен внутри бака (1) и фиксирует сердечник (4) в крайнем верхнем положении на расстоянии от верхней крышки (10) бака (1). Блокирующие контакты (22, 23) размещены в корпусе токоуказателя (13). Бегунок (27) указывает по шкале (26) величину индуктивного тока реактора. В крайнем верхнем или нижнем положении бегунок (27) упирается в блокирующий контакт (22 или 23). Контакты (22, 23) через клеммную коробку (21) отключают питание электродвигателя (29) механизма (11) перемещения. Технический результат – упрощение конструкции и технического обслуживания и повышение надежности, а также расширение области использования реактора. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно: к устройствам для компенсации емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью.

Известен дугогасящий реактор с регулируемым магнитным зазором («БЕЛЭНЕРГОРЕМНАЛАДКА» – рекламный листок).

Наиболее близким к предлагаемому является дугогасящий реактор с регулируемым магнитным зазором (ООО «КрайЭнергоКомплект», Е-mail: lea komplekt@mail.ru).

Известные дугогасящие реакторы с регулируемым магнитным зазором содержат размещенные в баке с трансформаторным маслом механизм перемещения регулятора магнитного зазора с блокирующими контактами, трансформатор тока, магнитопровод с регулируемым магнитным зазором и обмотками главной и вторичной сигнальной; размещенные на наружной поверхности бака: токоуказатель, указатель уровня масла, индикатор температуры масла, выводы главной, сигнальной обмоток и трансформатора тока; клеммную коробку с клеммами выводов сигнальной обмотки, с клеммами питания механизма перемещения регулятора магнитного зазора, и клеммами выводов трансформатора тока. Бак реактора снабжен радиаторами, расширительным и термосифонным фильтром, размещенными на наружной поверхности бака. Токоуказатель выполнен электромеханическим и работает по принципу реохорда.

Недостаток известных дугогасящих реакторов с регулируемым магнитным зазором заключается в сложности конструкции, которую обуславливают наличие радиаторов, расширительного бачка и термосифонного фильтра. Большое количество узлов, размещаемых на наружной поверхности бака, неизбежно приводит к необходимости болтовых соединений, нарушающих герметичность бака и требующих использования специальных уплотнений для предотвращения течи. Кроме того, в известных реакторах токоуказатель выполнен электромеханическим, что само по себе усложняет конструкцию токоуказателя, а выполнение его по принципу реохорда еще более усложняет конструкцию. Это снижает надежность и дополнительно усложняет устройство в целом, а также усложняет техническое обслуживание известных реакторов.

Следует также отметить отсутствие в известных реакторах возможности фиксации крайнего верхнего и нижнего положений соответственно верхнего и нижнего подвижных сердечников в процессе изменения магнитного зазора механизмом перемещения регулятора магнитного зазора. В результате при настройке реактора возможны случаи, когда верхний подвижный сердечник, находясь в крайнем верхнем положении, под действием механизма перемещения регулятора магнитного зазора продолжает перемещаться вверх и деформирует верхнюю крышку бака. Кроме того, отсутствие фиксации крайних положений верхнего подвижного сердечника может привести к искривлению вала, на который насажены подвижные сердечники, и даже к выходу из места крепления его нижнего конца. Все это снижает надежность устройства в целом.

Таким образом, выявленные в результате патентного поиска аналог и наиболее близкие к заявляемому дугогасящие реакторы с регулируемым магнитным зазором при осуществлении не обеспечивают достижение технического результата, заключающегося в упрощении конструкции, в упрощении технического обслуживания и в повышении надежности.

Предлагаемый дугогасящий реактор с регулируемым магнитным зазором решает задачу создания соответствующего устройства, осуществление которого позволяет достичь технического результата, заключающегося в упрощении конструкции, в упрощении технического обслуживания и в повышении надежности.

Сущность изобретения состоит в том, что в дугогасящем реакторе с регулируемым магнитным зазором, содержащем размещенные в баке с трансформаторным маслом трансформатор тока, магнитопровод с регулируемым магнитным зазором и обмотками главной и вторичной сигнальной, размещенные на наружной поверхности бака: токоуказатель, указатель уровня масла, индикатор температуры масла, выводы главной, сигнальной обмоток и трансформатора тока; клеммную коробку с клеммами выводов сигнальной обмотки, с клеммами питания механизма перемещения регулятора магнитного зазора и клеммами выводов трансформатора тока, кроме того, реактор содержит механизм перемещения регулятора магнитного зазора с блокирующими контактами, новым является то, что механизм перемещения регулятора магнитного зазора и блокирующие контакты расположены на наружной поверхности бака, кроме того, реактор снабжен дополнительной вторичной силовой обмоткой, выводы которой размещены на наружной поверхности бака, при этом токоуказатель выполнен механическим и содержит корпус с окнами, снабженными измерительной шкалой, внутри которого с возможностью вертикального перемещения, одновременного с верхним подвижным сердечником, размещен бегунок, общий для всех окон, кроме того, в реактор введен узел механического торможения механизма перемещения регулятора магнитного зазора, который содержит стопор, размещенный внутри бака с возможностью фиксации крайнего верхнего положения верхнего подвижного сердечника на расстоянии от верхней крышки бака, и блокирующие контакты, верхний и нижний, которые размещены внутри корпуса токоуказателя с возможностью фиксации крайних верхнего и нижнего положений бегунка и в обоих положениях одновременной коммутацией цепи питания механизма перемещения, кроме того, клеммная коробка снабжена клеммами выводов электрических цепей верхнего и нижнего блокирующих контактов.

Технический результат достигается следующим образом.

Размещение трансформатора тока внутри бака упрощает конструкцию устройства, так как в этом случае для трансформатора не требуется специального кожуха, специальных крепежных конструкций, принятия специальных мер по электробезопасности. В этом случае трансформатор тока не подвергается воздействиям окружающей внешней среды, что позволяет снизить требования к его конструктиву, что также упрощает устройство в целом. В результате повышается надежность и упрощается техобслуживание.

По сравнению с электромеханическим токоуказателем прототипа выполнение в заявленном реакторе токоуказателя механическим: корпус с окнами, снабженными измерительными шкалами, и общий для всех окон бегунок, размещенный в корпусе с возможностью вертикального перемещения, одновременного с верхним подвижным сердечником, – упрощает конструкцию токоуказателя, так как состоит из простых деталей, а следовательно, упрощается устройство в целом, что повышает его надежность и упрощает техническое обслуживание. Кроме того, размещение бегунка внутри корпуса токоуказателя с возможностью вертикального перемещения, одновременного с верхним подвижным сердечником, обеспечивает непосредственную связь между бегунком и верхним подвижным сердечником. Это позволяет при перемещении бегунка проградуировать шкалы окон токоуказателя в значениях тока настройки реактора, соответствующих определенной величине магнитного зазора между подвижными сердечниками, что обеспечивает работоспособность токоуказателя. Наличие в корпусе токоуказателя нескольких окон, снабженных измерительной шкалой, и выполнение бегунка общим для всех окон увеличивает информативность токоуказателя. Это объясняется тем, что единственное окно в процессе работы реактора затуманивается парами масла и в результате перепада температур. В результате бегунок не виден с земли, что делает невозможным фиксацию показаний без подъема на реактор, что, в свою очередь, запрещено на действующем оборудовании. Отсутствие возможности достоверного контроля тока настройки реактора снижает надежность работы устройства. Благодаря введению нескольких окон подсвечивается внутреннее пространство корпуса указателя и бегунок хорошо виден из любого положения.

Кроме того, выполнение токоуказателя механическим и в соответствии с заявленной формулой позволяет сохранить точность указываемого тока настройки от реактора к реактору, поскольку обуславливается только заданными конструктивными размерами: геометрическими и установочными размерами, которые для одного и того же типа реактора постоянны, что особенно важно при серийном производстве. В результате упрощается и повышается надежность реактора в целом. Как показал опыт, при настройке реактора в автоматическом режиме, когда количество перенастроек в резонанс с сетью возрастает в 10-15 раз, по сравнению с ручным режимом управления, механическая часть реактора работает безотказно.

Введение в реактор узла механического торможения механизма перемещения регулятора магнитного зазора, содержащего блокирующие контакты и стопор, размещенный внутри бака с возможностью фиксации крайнего верхнего положения верхнего подвижного сердечника на расстоянии от верхней крышки бака, повышает надежность заявленного дугогасящего реактора, так как: исключается возможность неконтролируемого изменения магнитного зазора между подвижными сердечниками реактора; предотвращается возможность деформации верхней крышки бака; предотвращается возможность поломки регулятора магнитного зазора, поскольку не позволяет валу, на котором висят подвижные сердечники, выскочить из нижнего опорного подшипника. В последнем случае повреждение реактора уже неизбежно и требует капитального ремонта с разборкой в заводских условиях. Известны случаи деформации (искривления) вала с теми же последствиями. Введение стопора, размещенного внутри бака с возможностью фиксации крайнего верхнего положения верхнего подвижного сердечника на расстоянии от верхней крышки бака, исключает повышенную нагрузку на нижний подшипник, что также предотвращает возможность поломки регулятора магнитного зазора. В результате самое худшее, что может быть, – это выход из строя двигателя, замена которого не требует разборки реактора и стоит всего от 2 до 3 тыс. руб.

Благодаря тому что механизм перемещения регулятора магнитного зазора и блокирующие контакты расположены на наружной поверхности бака, упрощается их техническое обслуживание, так как не требуется слив масла из бака и они являются доступными как для визуального осмотра, так и непосредственно для ремонта.

Кроме того, поскольку стопор размещен внутри бака с возможностью фиксации крайнего верхнего положения верхнего подвижного сердечника на расстоянии от верхней крышки бака, ограничивается перемещение сердечника по вертикали. В результате чего размещение бегунка внутри корпуса токоуказателя с возможностью одновременного перемещения с верхним подвижным сердечником позволяет по остановке движения бегунка в крайних положениях визуально контролировать крайние верхнее и нижнее положения верхнего сердечника. Размещение блокирующих контактов верхнего и нижнего корпуса токоуказателя с возможностью фиксации крайних верхнего и нижнего положений бегунка ограничивает движения бегунка внутри корпуса токоуказателя, препятствуя дальнейшему перемещению бегунка как вверх (верхний блокирующий контакт), так и вниз (нижний блокирующий контакт), а также фиксирует его крайние положения. В результате четко фиксируются минимальное и максимальное соответственно значения тока настройки данного реактора в зависимости от величины магнитного зазора. Кроме того, одновременно блокирующие контакты выполняют свою прямую функцию: коммутация цепи питания механизма перемещения регулятора магнитного зазора в зависимости от положения бегунка в корпусе токоуказателя: выключение механизма при крайних положениях бегунка и включение механизма при выходе бегунка из крайних положений. Возможность отключения цепей питания механизма перемещения при крайних положениях бегунка, а следовательно, и при крайних положениях верхнего подвижного сердечника обеспечивает торможение механизма перемещения регулятора магнитного зазора, а следовательно, и останавливает перемещение верхнего сердечника.

Из вышеизложенного следует, что выполнение токоуказателя в соответствии с заявленной формулой позволяет совместить в токоуказателе выполнение нескольких функций: индикация текущего, минимального и максимального токов настройки реактора; фиксация крайних положений верхнего подвижного сердечника; приведение в действие устройства торможения механизма перемещения регулятора магнитного зазора в крайних положениях верхнего, а следовательно, и нижнего подвижных сердечников, т.е. при минимальном и максимальном магнитном зазоре. В результате предлагаемое выполнение токоуказателя благодаря возможности совмещения в токоуказателе нескольких функций упрощает устройство в целом, повышает его надежность и упрощает техническое обслуживание реактора.

Дополнительная вторичная обмотка отличается от сигнальной тем, что она силовая. Введение дополнительной вторичной силовой обмотки позволяет согласовать режим работы реактора с внешними цепями, а именно: позволяет при настройке реактора использовать дополнительные варианты смещения нейтрали – вводить с низкой стороны необходимое смещение нейтрали для работы автоматики; осуществлять симметрирование сети; выполнять кратковременные включения резистора для определения и, при необходимости, отключения поврежденного фидера; подключать резистор для надежного срабатывания земляных защит на сигнал. В результате повышается надежность работы реактора, а также упрощается его техническое обслуживание.

Кроме того, введение дополнительной вторичной силовой обмотки обеспечивает получение дополнительного технического результата, а именно: расширение области использования реактора. Это возможно при использовании возможностей дополнительной вторичной силовой обмотки по прямому назначению: симметрирование сети, изменение смещения нейтрали, определение наличия короткого замыкания в сети.

Размещение выводов главной, сигнальной и дополнительной обмоток и выводов трансформатора тока на наружной поверхности бака реактора и использование также размещенной на поверхности бака реактора клеммной коробки с клеммами выводов сигнальной обмотки с клеммами питания механизма перемещения регулятора магнитного зазора, с клеммами выводов трансформатора тока и электрических цепей верхнего и нижнего блокирующих контактов – позволяет продублировать низковольтные выводы реактора и разделить пространственно высоковольтную и низковольтную части реактора, разместив последнюю в доступном месте. Это упрощает обслуживание реактора, в частности, при подключении коммутации вторичных цепей реактора, а также упрощает техническое обслуживание и повышает надежность устройства.

Опыт, а также расчет электрического режима работы в критических ситуациях доказал отсутствие необходимости в таких конструкционных узлах, как радиаторы, расширительный и термосифонный фильтр, размещенных на наружной поверхности бака. Как показывает статистика, режим замыкания на землю бывает достаточно редко, причем в случае его появления в соответствии с требованиями неисправность должна быть устранена в течение 6-ти часов (разрешается работа с замыканием на землю не более 6 часов: п.5.1.24 «ПТЭ» (РД-34.20.501-95) – Правила технической эксплуатации эл. станций и сетей РФ. Изд.15.) В течение этого времени масло в баке не успевает нагреться до температуры, при которой его объем значительно увеличивается и которая требует дополнительных мер для охлаждения масла. В результате масло в баке в основном находится при температуре окружающей среды и практически не подвергается термовоздействиям.

Вышеизложенное подтверждает возможность работы заявленного дугогасящего реактора без радиаторов, расширительного и термосифонного фильтра, что и позволило исключить их из конструкции заявленного дугогасящего реактора. Поскольку радиаторы, расширительный и термосифонный фильтр размещены на наружной поверхности бака, то благодаря возможности отказа от их использования в конструкции заявленного дугогасящего реактора практически полностью исключаются резиновые уплотнения и болтовые соединения, нарушающие герметичность бака. В результате повышается надежность конструкции, упрощается сама конструкция реактора и упрощается его техническое обслуживание.

Таким образом, из вышеизложенного следует, что заявленный дугогасящий реактор с регулируемым магнитным зазором при осуществлении обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в упрощении конструкции, в упрощении технического обслуживания и в повышении надежности.

Кроме того, при осуществлении заявленного дугогасящего реактора достигается дополнительный технический результат: расширение области использования реактора.

На фиг.1 изображен дугогасящий реактор с регулируемым магнитным зазором, общий вид; на фиг.2 – вид сбоку фиг.1; фиг.3 изображен дугогасящий реактор с регулируемым магнитным зазором, крепление конструктива, вид спереди (показана только верхняя крышка бака); на фиг.4 – вид сбоку фиг.3 (показана только верхняя крышка бака).

Заявленный дугогасящий реактор с регулируемым магнитным зазором содержит размещенные в баке 1 с трансформаторным маслом (не показано) магнитопровод 2 с регулируемым магнитным зазором 3, состоящий из двух подвижных сердечников верхнего 4 и нижнего 5 и обмотками главной 6 вторичной сигнальной 7 и вторичной дополнительной силовой 8 и трансформатор тока 9; размещенный на крышке 10 бака 1 механизм 11 перемещения регулятора 12 магнитного зазора 3; токоуказатель 13, указатель уровня масла 14, индикатор температуры масла 15, выводы 16, 17 главной 4 обмотки, выводы 18 сигнальной 5 обмотки, выводы 19 дополнительной 6 обмотки, выводы 20 трансформатора тока 9; клеммную коробку 21 с клеммами выводов сигнальной 7 обмотки, трансформатора тока 9, с клеммами питания механизма 11 перемещения регулятора 12 магнитного зазора 3 и электрических цепей (не показано) верхнего 22 и нижнего 23 блокирующих контактов, размещенных в корпусе 24 токоуказателя 13.

Токоуказатель 13 выполнен механическим и содержит корпус 24 с окнами 25, снабженными измерительной шкалой 26. Внутри корпуса 24 с возможностью вертикального перемещения, одновременного с верхним 4 подвижным сердечником, размещен бегунок 27, общий для всех окон 25.

Кроме того, в реактор введен узел механического торможения механизма 11 перемещения регулятора 12 магнитного зазора 3, который содержит стопор 28, размещенный внутри бака 1 с возможностью фиксации крайнего верхнего положения верхнего 4 подвижного сердечника на расстоянии от верхней крышки 10 бака 1, и два блокирующих контакта, верхний 22 и нижний 23, которые размещены внутри корпуса 24 токоуказателя 13 с возможностью фиксации крайних верхнего и нижнего положений бегунка 27 и одновременной коммутации цепи питания механизма 11 перемещения. Кроме того, клеммная коробка 21 снабжена клеммами выводов трансформатора тока и электрических цепей верхнего 22 и нижнего 23 блокирующих контактов.

Механизм 11 перемещения закрыт кожухом и может быть выполнен, например, приводным и состоит из асинхронного трехфазного электродвигателя 29 и червячной пары 30, которая посредством резьбы взаимодействует с регулятором 12 магнитного зазора 3, выполненного из немагнитного материала в виде вертикального вала. На концах вала 12 выполнена правая и левая резьба соответственно. Нижний конец вала 12 закреплен в коническом роликоподшипнике 31. Вал 12 проходит через подвижные сердечники 4 и 5: резьбовые концы – через ходовые гайки, а центральная часть – через первое 32 и второе 33 направляющие кольца, выполненные ступенчатыми и взаимодействующие соответственно с верхним 4 и нижним 5 подвижными сердечниками.

Шкала 26 токоуказателя 13 проградуирована в амперах.

Бегунок 27 выполнен в форме диска. Диск 27 токоуказателя 13 при помощи стержня 34 и кронштейна 35, размещенного внутри бака 1 под крышкой 10, жестко связан с верхним подвижным сердечником 4.

Клеммная коробка 21 размещена на боковой стенке бака 1 снаружи. Подвод цепей к клеммным коробкам 21 выполнен изолированным проводом в металлорукаве (не показано).

Выводы главной обмотки 16, 17, вторичных: сигнальной 18 и дополнительной 19, и выводы 20 трансформатора тока 9 размещены на верхней крышке 10 бака 1 реактора и выполнены посредством проходных изоляторов для соответствующего рабочего напряжения.

При использовании реактора вывод 16 главной обмотки присоединяют к нейтрали, а вывод 17 – к заземляющему контуру подстанции. Настройку дугогасящего реактора выполняют путем изменения магнитного зазора 3 с помощью механизма перемещения регулятора магнитного зазора. Вал 12 под действием червячной передачи 30 приходит во вращение. При этом, поскольку концы вала 12 имеют противоположную резьбу, то под действием направляющих колец 32, 33 верхний подвижный сердечник 4 перемещается вверх, а нижний 5 – вниз. При включении реверса двигателя 29 механизма перемещения 11 происходит обратное перемещение подвижных сердечников 4, 5. Диск 27 токоуказателя 13 (бегунок) соответственно перемещается в корпусе 24 токоуказателя вверх или вниз. Останавливаясь против деления шкалы 26, диск 27 токоуказателя 13 указывает величину индуктивного тока реактора. В крайнем верхнем или нижнем положении диск 27 упирается в соответствующий блокирующий контакт 22 или 23, который через клеммную коробку 21 отключает питание электродвигателя 29 механизма 11 перемещения. В этом случае верхний подвижный сердечник 4 остается или в нижнем положении (соответственно нижний подвижный сердечник 5 – в крайнем верхнем), при котором минимальный магнитный зазор 3 ограничен толщиной направляющих колец 32 и 33, или в верхнем (соответственно нижний подвижный сердечник – в крайнем нижнем), при котором максимальный магнитный зазор 3 ограничен стопором 28.

Выводы 20 трансформатора тока 9 через клеммную коробку 21 подключают к схеме фиксации замыкания на землю (не показано).

Выводы 18 сигнальной обмотки через клеммную коробку 21 подключают к схеме контроля текущего режима работы реактора (не показано).

Выводы 19 дополнительной обмотки 8 через клеммную коробку 21 подключают к схеме, позволяющей использовать дополнительные варианты смещения нейтрали либо симметрирования сети, либо к резистору (не показано).

Формула изобретения

Дугогасящий реактор с регулируемым магнитным зазором, содержащий размещенные в баке с трансформаторным маслом трансформатор тока, магнитопровод с регулируемым магнитным зазором и обмотками главной и вторичной сигнальной; размещенные на наружной поверхности бака: токоуказатель, указатель уровня масла, индикатор температуры масла, выводы главной, сигнальной обмоток и трансформатора тока; кроме того, реактор содержит механизм перемещения регулятора магнитного зазора и блокирующие контакты, а также размещенную на поверхности бака клеммную коробку с клеммами выводов сигнальной обмотки, с клеммами питания механизма перемещения регулятора магнитного зазора и клеммами выводов трансформатора тока, отличающийся тем, что механизм перемещения регулятора магнитного зазора и блокирующие контакты расположены на наружной поверхности бака, кроме того, реактор снабжен дополнительной вторичной силовой обмоткой, выводы которой размещены на наружной поверхности бака, при этом токоуказатель выполнен механическим и содержит корпус с окнами, снабженными измерительной шкалой, внутри которого с возможностью вертикального перемещения, одновременного с верхним подвижным сердечником, размещен бегунок, общий для всех окон, кроме того, в реактор введен узел механического торможения механизма перемещения регулятора магнитного зазора, который содержит стопор, размещенный внутри бака с возможностью фиксации крайнего верхнего положения верхнего подвижного сердечника на расстоянии от верхней крышки бака, и блокирующие контакты, верхний и нижний, которые размещены внутри корпуса токоуказателя с возможностью фиксации крайних верхнего и нижнего положений бегунка и, в обоих положениях, одновременной коммутацией цепи питания механизма перемещения, кроме того, клеммная коробка снабжена клеммами выводов электрических цепей верхнего и нижнего блокирующих контактов.

РИСУНКИ