Шахтна трансформаторна підстанція

1. Шахтна трансформаторна підстанція, що містить силовий знижувальний трансформатор, роз'єднувач у колі вищої напруги, роз'єднувачі і/або вимикачі навантаження в колі нижчої напруги, кожний з виходів яких до навантаження оснащено блоком попереднього контролю опору ізоляції, пристроями компенсації ємності, захисту від струмів короткого замикання і від витоків струму на землю з блоком логіки, а також вихід вищої напруги, оснащений блоком попереднього контролю опору ізоляції, яка відрізняється тим, що вимикач вищої напруги введено на вході підстанції, його вихід з'єднано через роз'єднувачі з входом силово U 2 (19) 1 3 12186 4 приймачі будуть відключені. Тим часом, при відкДо недоліків відомої трансформаторної підслюченому ВМП відбувається загазування виробки, танції, визначеної за прототип, необхідно віднести що представляє небезпеку вибуху метану чи задуте, що в розподільному пристрої вищої напруги хи людей. Крім того, у зазначеному рішенні не завона містить два вимикача з блоками захисту. Це безпечується компенсація ємності мережі, що потзбільшило габарити і масу, а, отже, і вартість розребує ДОСТ 22929 "Аппараты защиты от токов подільного пристрою вищої напруги і підстанції в утечки рудничные для сетей до 1200В". цілому. Крім того, як показує аналіз, у процесі ексВідома також шахтна трансформаторна підсплуатації виникає необхідність зміни пріоритету по танція, що містить силовий знижувальний трансбезперебійному електропостачанню груп споживаформатор, роз'єднувач або вимикач у колі вищої чів, що в підстанції за прототипом неможливо зронапруги, роз'єднувачі і вимикачі в колах навантабити без зміни вручну приєднання кабельних ліній, ження, пристрої захисту від струмів короткого защо відходять. микання і від витоків струму на землю, блок логіки, Практика реалізації схем електропостачання вхід якого приєднано до виходу пристрою захисту шахт також показує, що для забезпечення продуквід витоків струму на землю, а кожний з виходів тивної роботи вуглевидобувних комплексів необвведено у коло відключення вимикачів навантахідно часто пересувати дільничні підстанції і розження, при цьому кожен вимикач навантаження подільні пристрої слідом за переміщенням вибою. оснащений підключеними до його виходу пристроЦе вимагає використання енергопоїздів, що склаєм компенсації ємності і пристроєм попереднього даються з підстанцій і пускачів чи блока контактоконтролю ізоляції кола, при цьому кількість блоків рів, які доцільно виконувати у вигляді одного комлогіки відповідає кількості вимикачів навантаження плексного пристрою, який пересувається, [див. патент №60676А, Україна, E21F9/00, опубл. наприклад, по монорейці, закріпленій у гірничій 15.10.03, бюл. №10]. виробці. Ця підстанція дозволяє вирішувати задачу У основу корисної моделі поставлено завданбезперебійного електропостачання пріоритетних ня зі створення шахтної трансформаторної підстаструмоприймачів. Однак її схема не забезпечує нції, у якій за рахунок зміни приєднання пристроїв захист силового трансформатора від дугових козахисту забезпечується можливість зменшити гаротких замикань на його виході і не забезпечує барити і масу підстанції, а, отже, її вартість. вихід на стороні вищої напруги для живлення інПоставлене завдання розв'язується за рахунок ших підстанцій, розташованих на деякому віддатого, що в шахтній трансформаторній підстанції, ленні від неї. що містить силовий знижувальний трансформаВідома також шахтна трансформаторна підстор, роз'єднувач у колі вищої напруги, роз'єднувачі танція, що містить силовий знижувальний трансі/або вимикачі навантаження в колі нижчої напруги, форматор, роз'єднувач у колі вищої напруги, роз'кожний з виходів яких до навантаження оснащено єднувачі і вимикачі в колі приєднань нижчої блоком попереднього контролю опору ізоляції, напруги, пристрої захисту від струмів короткого пристроями компенсації ємності, захисту від струзамикання і від витоків струму на землю, блок логімів короткого замикання і від витоків струму на ки, вхід якого приєднано до виходу пристрою захиземлю з блоком логіки, а також вихід вищої напрусту від витоків струму, а кожний з виходів з'єднано ги, оснащений блоком попереднього контролю з колом відключення вимикачів навантаження, опору ізоляції, відповідно до корисної моделі, викожен вимикач навантаження оснащено приєднамикач вищої напруги введено на вході підстанції, ними до його виходу пристроями компенсації ємйого вихід з'єднано через роз'єднувачі з входом ності і попереднього контролю ізоляції, причому її силового трансформатора і з виходом вищої наоснащено не менше як одним виходом у колі випруги, оснащеного пристроєм захисту від струмів щої напруги, що містить вимикач, блоки захисту замикання на землю, вихід якого введений у коло від струмів короткого замикання, замикання на відключення зазначеного вимикача, у його схему землю і пристрій попереднього контролю ізоляції, управління введено вихід блока попереднього виходи яких приєднано до кола відключення вимиконтролю опору ізоляції, а до виходу блока логіки кача, а також шинний і вихідний лінійний роз'єднуприєднано реверсивний перемикач його виходів, вач - заземлювач., індикатори напруги і навантаякі введені в коло управління вимикачів навантаження. ження нижчої напруги. Крім того, коло вищої напруги силового транКрім того, кожний із двох виходів нижчої насформатора оснащено блоком захисту від перепруги оснащено блоком контакторів чи магнітних вантаження, наприклад, вимикачем із пристроєм пускачів, при цьому пристрої компенсації ємності і захисту, що має струмочасову характеристику, чи попереднього контролю опору ізоляції приєднано плавкими запобіжниками, [див. патент №69607А, до кожного з виходів контактора чи магнітного пусУкраїна, Н02НЗ/17, E21F9/00, опубл. 15.09.04, кача, а вихід пристрою попереднього контролю бюл. №9]. опору ізоляції введено у коло блокування відповіУ даній підстанції вирішується задача захисту дного контактора чи магнітного пускача. силового трансформатора вимикачем або плавкиІ, крім того, вхідні і вихідні затискачі вимикача ми запобіжниками, встановленими на стороні вивищої напруги і контакторів у колі нижчої напруги щої напруги, а також забезпечується можливість виконано рознімними. живлення інших підстанцій чи споживачів високої На вводі підстанцію оснащено вимикачем із напруги, розташованих на інших горизонтах чи на захистами від струмів короткого замикання і передеякому віддаленні. вантажень, параметри яких обрані виходячи з вимог Правил безпеки у вугільних шахтах і Правил 5 12186 6 обладнання електроустановок, згідно з якими недля попереднього контролю опору ізоляції і приобхідно забезпечити запобігання коротким замистрій 16 для компенсації ємності. Вивід до наванканням, у тому числі, і дуговим, на виході силового таження поміщено у вибухонепроникну оботрансформатора, а також у кабельній лінії напрулонку 17. гою 6кВ, що відходить від підстанції для живлення У вибухонепроникній оболонці 18 виводу ІІ, до інших підстанцій чи високовольтних споживачів, якого приєднано другий РПНН, розміщені: роз'єдрозташованих на значному віддаленні. нувач 19, автоматичний вимикач 20, трансформаДля захисту від замикань на землю кабелю, тори струму 21, вимірювальні прилади (вольтметщо відходить, використано пристрій захисту на ри, амперметри) 22, трансформатор 23 власних основі трансформатора нульової послідовності, а потреб, блок 24 для попереднього контролю опору забезпечення блокування подачі живлення на каізоляції, пристрій 25 для компенсації ємності. Вибель з ушкодженою ізоляцією здійснюється шлявід до навантаження поміщено у вибухонепроникхом дії пристрою попереднього контролю опору ну оболонку 26. ізоляції на систему включення загального вимикаПристрій 10 захисту від витоків струму на земча високої напруги. Таке рішенням дозволяє виколю, блок логіки 13, реверсивний перемикач 14 рористовувати один вимикач високої напруги. зміщено у вибухонепроникній оболонці 27. Зміну пріоритету безперебійного електропосВихід 28 пристрою 29 для попереднього конттачання груп споживачів нижчої напруги, здійснюролю опору ізоляції і вихід 30 пристрою 31 для ють реверсивним перемикачем, приєднаним до захисту від струмів замикання на землю включені виходу блока логіки. Цим перемикачем змінюють в коло управління вимикача 32 вищої напруги. дію захисту від витоків струму на перемикачі нижУ колі живлення силового трансформатора 1 і чої напруги. виходу вищої напруги включені роз'єднувачі 33 і Переміщення розподільного пристрою одно34. Для живлення кіл власних потреб РПВН викочасно з підстанцією здійснюється за рахунок того, ристано трансформатор 35, підключений через що кожний із двох її виходів оснащено блоком конплавкі запобіжники 36. такторів чи магнітних пускачів. Для забезпечення Роз'єднувач 33, пристрій 30 захисту від замибезпеки кожний з контакторів чи пускачів постачекань на землю, блок 29 попереднього контролю но включеними між вихідним колом і землею приопору ізоляції розміщені в оболонці 37 з кабельстроями компенсації ємності і попереднього контним вводом 38. ролю ізоляції, вихід останнього введено у коло Вимикач 32 із блоком захисту від струмів к.з. і блокування відповідного контактора чи магнітного перевантаження, встановлений у РПВН, одночаспускача. Кількість контакторів чи пускачів вибирано забезпечує захист підключених до його виходу ють виходячи з кількості споживачів нижчої накіл живлення трансформатора 1 і кабельного випруги. ходу високої напруги, використовуваного для елеВихідні затискачі вимикача вищої напруги і коктропостачання підстанцій або споживачів, устантакторів у колі нижчої напруги виконано рознімновлених на віддаленні від розглянутої підстанції. ними, за допомогою, наприклад, штепсельних Елементи схеми 6кВ: вимикач 32 із захистом приєднань. Це забезпечує можливість переміщенвід струмів короткого замикання і перевантаження, ня вимикача і контакторів. трансформатор напруги 35 із запобіжниками 36, Конструктивно підстанція оснащується колероз'єднувач 4 розміщені у вибухонепроникній обосами для пересування по рейках або спеціальнилонці 5. ми роликами для переміщення по монорейці, заВиходи 39 і 40 реверсивного перемикача 14 кріпленій у покрівлі виробки. введено в коло управління вимикачами 8 і 20 відНа Фіг.1 наведено схему запропонованої шахповідно. тної підстанції з одним вимикачем у колі вищої Запропонована підстанція працює так. напруги; Трифазна напруга 6кВ по кабелю надходить у на Фіг.2 - схему підстанції з блоками контактовідділення кабельного вводу 3, потім через прохірів у вихідних колах нижчої напруги. дні електричні затискачі на трифазний роз'єднувач Підстанція містить силовий понижувальний 4 і вимикач 32, розміщені в оболонці 5, і далі через трифазний трансформатор 1, розташований у випрохідні затискачі - на роз'єднувач 34 кола трансбухонепроникній оболонці 2. З боку вищої напруги форматора 1, а також на роз'єднувач 33 з виходом підстанцію оснащено кабельним вводом 3 розпона кабельний ввід 38. дільного пристрою вищої напруги (РПВН) і роз'єдШинний роз'єднувач 4 і лінійні роз'єднувачі 33 і нувачем 4, розташованим у вибухонепроникній 34 забезпечують необхідні умови безпеки при обоболонці 5. слуговуванні РПВН. З боку нижчої напруги трансформатор оснаРоз'єднувач 33 у виключеному стані забезпещено декількома, наприклад, двома виводами І і чує замикання на землю всіх трьох фаз вихідного П, що живлять відповідно два розподільних прикола 6кВ і розряд енергії, запасеної у високовольстрої нижчої напруги (РПНН). тному кабелі. У вибухонепроникній оболонці 6 виводу І, до Пристрій 31 захисту від замикань на землю якого приєднано перший РПНН, розташовані роз'забезпечує відключення вимикачем 32 вихідної єднувач 7, автоматичний вимикач 8, трансформакабельної лінії напругою 6кВ у випадку її замикантор струму 9, пристрій 10 для захисту від витоків ня на землю. Блок 29 здійснює попередній контструму, трансформатор 11 власних потреб, виміроль опору ізоляції вихідних кіл напругою 6кВ у їх рювальні прилади (вольтметри й амперметри) 12, відключеному стані і блокує включення вимикача блок логіки 13, реверсивний перемикач 14, блок 15 32, якщо опір ізоляції нижче норми. Це запобігає 7 12186 8 включенню напруги на ушкоджену лінію і, тим савідного вимикача. При цьому пріоритетний вимимим, запобігає виникненню аварії. кач не спрацьовує і не блокується, чим забезпечує Вимикач 32 виконано висувним із приєднанбезперебійне живлення струмоприймачів. Якщо ж ням до схеми підстанції, наприклад, за допомогою витік струму відбувся у колі пріоритетного РПНН, штепсельних рознімів. то відключаються обидва вимикачі: і 8, і 20. Вимикач 32 оснащено захистом від струмів коПристрої 16 і 25 забезпечують компенсацію роткого замикання і перевантаження. Уставки заємнісних струмів витоку, що виникають у мережі. хисту вимикача 32 розраховуються виходячи зі Кожний з цих пристроїв настроєно відповідно до струму дугового короткого замикання на виході величини ємності ділянки мережі, приєднаної до силового трансформатора 1 і мінімального струму даного виводу. двофазного к-з. наприкінці кабельної лінії 6 кВ, У схемі компенсаторів ємності використана тобто, на затискачах вимикача трансформаторної нульова точка, створена, наприклад, трьома конпідстанції чи іншого струмоприймача, розташоваденсаторами, з'єднаними зіркою, між нульовою ного на віддаленні від розглянутої підстанції. точкою яких і землею приєднано компенсуючу інТрифазна напруга (380, 660 чи 1140 В) із втодуктивність. Це дозволяє здійснювати компенсаринної обмотки трансформатора 1 надходить чецію не тільки в режимі поданої напруги, але й коли рез прохідні затискачі на входи трифазних роз'єднапругу відключено, а струм витоку створюється нувачів 7, 19, вимикачів 8, 20 і пристрою 10 для за рахунок ЕРС електродвигунів, що обертаються захисту від витоків струму на землю. З виходів по інерції. вимикачів 8 і 20 трифазна напруга надходить у Схемою блоків 15, 24 і 29 для попереднього вибухонепроникні відділення виводів 17 і 26 відпоконтролю опору ізоляції передбачено їх відклювідно і далі - до навантаження. Для живлення дочення під час включення вимикачів 8, 20 і 32, напоміжних кіл і блоків захисту від струмів короткого приклад, шляхом введення в їх кола розмикаючих замикання (на Фіг.1 і 2 не показані) використовублок-контактів відповідного вимикача. ються трансформатори 11 і 23, а також трансфорДля зручності обслуговування роз'єднувач 34 матори струму 9 і 21 (у кожній фазі чи в 2-х фазах), поміщено в окрему вибухонепроникну обовід яких живляться прилади 12 і 22. лонку 41. До одного з виводів, наприклад П, приєднано У вибухонепроникних оболонках 42 і 43 розструмоприймачі, пріоритетні по безперебійності міщені блоки контакторів 44, 45, 46 і 47 підстанції, живлення, наприклад, ВМП тупикової виробки. оснащеної блоками висувних контакторів, на вхід Вихід пристрою 10 приєднано до входу блока яких напруга подана з виходів автоматичних вими13, обидва виходи якого підключені до реверсивкачів 8 і 20 (див. Фіг.2). ного перемикача 14. Виходи 39 і 40 останнього Вихід до навантаження здійснено з виходів ковведені в коло відключення вимикачів 8 першого нтакторів 44, 45, 46 і 47 через кабельні вводи 17 і РПНН і 20 другого РПНН відповідно. 18. Кожний вихід до навантаження оснащено приБлок логіки 13 забезпечує пріоритет відклюстроєм компенсації ємності 16. Настроювання чення вимикачів 8 і 20 так, що при ушкодженні ізокомпенсаторів здійснене виходячи з ємності кабеляції і витоках струму на землю в приєднаннях, що льної лінії, що відходить. відходять, першим відключиться не пріоритетне Кожний вихід до навантаження оснащено таприєднання, а пріоритетне не відключиться, якщо кож блоком 15 для попереднього контролю опору воно не ушкоджене (немає витоку струму на земізоляції. Блоки 15 контролюють опір ізоляції кіл, лю). що відходять, коли контактори виключені і кола Якщо буде потрібно змінити пріоритет відклюзнеструмлені. Якщо опір ізоляції кіл, що відходять, чення вимикачів, то перемикачем 14 вихід 39 пенижче норми, включити контактор неможливо, реключається на вхід системи відключення вимиоскільки в коло його управління уведений вихід кача 20, а вихід 40 - на вхід системи відключення блока контролю опору ізоляції. При включенні лінії, вимикача 8. Це дозволить здійснювати безпересхемою передбачено відключення блоків поперебійне електропостачання приєднання при зміні днього контролю опору ізоляції, наприклад, шляпріоритету. хом введення в їх кола розмикаючих блокДля забезпечення компенсації ємності передконтактів відповідного контактора. При такій побубачені блоки 16 і 25, вхідні затискачів яких приєддові схеми відпадає необхідність у застосуванні нано до вихідних затискачів вимикачів 8 і 20. При блоків попереднього контролю ізоляції, приєднаушкодженні ізоляції в якому-небудь приєднанні, них на виході автоматичних вимикачів 8 і 20 (схещо відходить, пристрій 10 захисту від витоків ма на Фіг.1). струму подає сигнал на блок логіки 13. Сигнал з Використання запропонованої шахтної трансвиходу останнього надходить через реверсивний форматорної підстанції дозволить підвищити виперемикач 14 на систему відключення вимикачів 8 бухобезпеку гірничих робіт за рахунок забезпечені 20, які відключають відповідно з пріоритетом. У ня безперебійного живлення електрообладнання відключеному стані відповідного вимикача опір тупикових виробок, зменшити кількість простоїв ізоляції його електричного кола, що відходить, або устаткування видобувних ділянок, а також забезнавантаження контролюють блоки 15 чи 24. Якщо печить конкурентоспроможність підстанції на свіопір ізоляції на одному з приєднань не відповідає товому ринку. нормі, відбувається блокування включення відпо 9 Комп’ютерна верстка Н. Лисенко 12186 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601