Прерыватель среднего напряжения со встроенным электронным блоком защиты

Прерыватель среднего напряжения со встроенным электронным блоком защиты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к прерывателю среднего напряжения, имеющему встроенный электронный блок защиты. Для целей настоящей заявки термин «среднее напряжение» относится к диапазону от 1 до 52 КВт.

Предшествующий уровень техники

Постоянно растет использование интегрированных электронных устройств в прерывателях среднего напряжения, для улучшения управления, эксплуатационных качеств и снижения стоимости изготовления. В частности, контроллеры оборудования электрических сетей на основе микропроцессоров, так называемые «Интеллектуальные Электронные Устройства» (ИЭУ) в настоящее время все больше и больше используются в электроэнергетике.

В существующем уровне техники Интеллектуальные Электронные Устройства малой сложности встраиваются внутрь рамы прерывателя в качестве отдельного электронного модуля с несколькими соединителями и проводами, распределенными вдоль границы электронного модуля. Электронный модуль покрыт специальными покрытиями и смолами, чтобы противостоять агрессивной окружающей среде (грязь, влажность, механические удары), в которой обычно установлен и работает прерыватель среднего напряжения. Это уменьшает эффективность и увеличивает стоимость в процессе изготовления электронного модуля, увеличивая риск предварительных повреждений электронного модуля, которые могут сократить долгосрочную надежность Интеллектуального Электронного Устройства.

Другой критической проблемой является разводка кабелей Интеллектуального Электронного Устройства внутри прерывателя, что в целом является трудной задачей, требующей квалифицированного персонала для сборки и тестирования прерывателя во время процесса изготовления. Кроме того, операция разводки кабелей является сложной, требует много времени, тем самым, негативно влияя на стоимость изготовления прерывателя.

Обслуживание прерывателя к тому же и, в частности, его электронной части обычно требует персонала с относительно большими знаниями в области электроники.

Краткое изложение существа изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание прерывателя среднего напряжения, в котором упомянутые выше недостатки устранены или, по меньшей мере, уменьшены. Более конкретно, задачей настоящего изобретения является создание прерывателя среднего напряжения с функцией защиты и управления, встроенной непосредственно на плате.

В качестве дополнительной задачи настоящее изобретение направлено на создание прерывателя среднего напряжения, имеющего встроенный электронный блок защиты, в котором Интеллектуальные Электронные Устройства имеют очень компактное исполнение, в понятиях конструкции и размеров.

Дополнительной задачей настоящего изобретения является создание прерывателя среднего напряжения со встроенным электронным блоком защиты, имеющего относительно высокий уровень защищенности от электромагнитных полей и помех.

Еще одной дополнительной задачей настоящего изобретения является создание прерывателя среднего напряжения со встроенным электронным блоком защиты, который может быть легко выполнен в соответствии с требованиями заказчика.

Другой задачей настоящего изобретения является создание прерывателя среднего напряжения со встроенным электронным блоком защиты, в котором операции по разводке кабеля и проводов сведены к минимуму.

Другой задачей настоящего изобретения является создание прерывателя среднего напряжения со встроенным электронным блоком защиты, который можно легко содержать в исправном состоянии и обслуживать без длительных периодов вывода из работы панели среднего напряжения и без глубоких знаний в электронике.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание прерывателя среднего напряжения со встроенным электронным блоком защиты со сниженными затратами на изготовление и установку.

Таким образом, настоящее изобретение относится к прерывателю среднего напряжения (СВ), содержащему электронный блок защиты и управления, который содержит основание, прикрепленное к прерывателю, содержащее основной корпус с крепежным средством для крепления к прерывателю, причем первая сторона основного корпуса, содержит закрытое пространство, включающее в себя соединения с прерывателем и его внутреннее оборудование, а вторая сторона основного корпуса, содержит множество первых средств силового и/или сигнального соединения; при этом электронный блок защиты и управления также содержит съемный блок, содержащий кожух, причем первая часть кожуха вмещает одно или более Интеллектуальных Электронных Устройств, а вторая часть кожуха соединена с возможностью удаления с основанием и содержит множество вторых средств силового и/или сигнального соединения, соединенных с первым средством силового и/или сигнального соединения.

Другими словами, прерыватель среднего напряжения согласно изобретению снабжен электронным блоком защиты и управления, имеющим первую часть, которая прикреплена к прерывателю и которую можно рассматривать как стыковочную станцию; затем вторую часть, содержащую все электронные модули, центральные процессоры (ЦП), цифровые периферийные устройства ввода-вывода, источник питания и локальный сигнальный интерфейс "человек - машина" прерывателя, которая подключена с возможностью разъема к стыковочной станции и может рассматриваться как подключаемый блок, содержащий множество Интеллектуальных Электронных Устройств для защиты и управления прерывателя.

Таким образом, можно преодолеть некоторые из недостатков известных прерывателей среднего напряжения. В частности, функции защиты и управления встроены в прерыватель, расширяя за счет этого эксплуатационные характеристики и уменьшая производственные затраты. К тому же, благодаря конструкции и выполнению электронного блока защиты, операция по разводке проводов и кабелей сведена к минимальному уровню.

Краткое описание чертежей

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

фиг.1 изображает общий вид первого варианта осуществления электронного блока защиты, используемого в прерывателе, согласно изобретению;

фиг.2 - общий вид электронного блока защиты по фиг.1, показанного без передней крышки;

фиг.3 - общий вид задней части основания электронного блока защиты по фиг.1;

фиг.4 - вид сверху задней части основания электронного блока защиты по фиг.3;

фиг.5 - общий вид задней крышки, прикрепляемой к задней части основания электронного блока защиты по фиг.3-4;

фиг.6 - общий вид задней части основания электронного блока защиты по фиг.3-4 с установленной на ней задней крышкой по фиг.5;

фиг.7 - общий вид передней части основания электронного блока защиты по фиг.3-6;

фиг.8 - общий вид задней части подключаемого блока электронного блока защиты по фиг.1;

фиг.9 - общий вид передней части подключаемого блока электронного блока защиты по фиг.8;

фиг.10 - общий вид частного варианта осуществления электронного блока защиты, используемого в прерывателе, согласно изобретению.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Как показано на приложенных чертежах, прерыватель среднего напряжения (СВ) согласно изобретению содержит электронный блок 1 защиты и управления. Электронный блок 1 защиты и управления, в своем самом общем определении, содержит основание 2, которое, в рабочих условиях прикреплено к прерывателю. Основание 2, подробно показанное на фиг.3-7, содержит основной корпус 21 с крепежным средством 210 для крепления к прерывателю; при этом крепежное средство может быть традиционным средством, например винтами и т.п. Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения основание 2 соединено с прерывателем, используя крепежное средство 210, которое содержит амортизатор 211. Таким образом, механические перемещения и вибрации, создаваемые прерывателем во время работы, не передаются или, по меньшей мере, минимизируются на Интеллектуальные Электронные Устройства, размещенные в электронном блоке защиты и управления.

Первая сторона 22 основного корпуса 21 содержит замкнутое пространство 220, включающее в себя соединения 221 с прерывателем и его внутреннее оборудование. Другими словами, задняя часть 22 основания 2 в рабочих условиях присоединена к прерывателю; причем задняя часть 22 имеет полость 220, содержащую множество мест 221 соединения для подсоединения кабелей и проводов, идущих от прерывателя и от различного оборудования, которым он оснащен.

Вторая сторона 23 основного корпуса 21, противоположная первой стороне 22, содержит множество первых средств 231 силового и/или сигнального соединения. Таким образом, если основание 2 размещено и прикреплено к прерывателю, его можно рассматривать как стыковочную станцию, представляющую собой множество соединений для доступа/обмена сигналами и/или питанием с прерывателем.

Электронный блок защиты и управления содержит также съемный блок 3, показанный подробно на фиг.8-9, содержащий кожух 31. Одно или более Интеллектуальных Электронных Устройств расположено внутри кожуха 31. В частности, кожух 31 имеет традиционно форму типа коробки и содержит первую часть 310, вмещающую Интеллектуальные Электронные Устройства; вторую часть 320 кожуха 31 соединенную с возможностью съема с основанием 2 и содержит множество вторых средств 321 силового и/или сигнального соединения для соединения с первым средством 231 силового и/или сигнального соединения основания 2. Другими словами, съемный блок 3 представляет собой подключаемый блок, который может быть легко подсоединен к основанию 2 (стыковочной станции).

Предпочтительно, как показано на фиг.1 и 6, электронный блок 1 защиты и управления, используемый в прерывателе согласно изобретению, дополнительно содержит первую крышку 4, которая связана с первой частью 310 кожуха 31 съемного блока 3, образуя, таким образом, переднюю крышку всей сборки.

Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированному на фиг.10, первая крышка 4 традиционно может содержать элементы теплообмена для рассеивания тепла, вырабатываемого электронным оборудованием. Например, как показано на фиг.10, первая крышка 4 может быть изготовлена из теплопроводного материала, например, алюминия, и может содержать некоторое количество ребер 450 (или подобных элементов теплообмена) для увеличения эффективности теплообмена. Также один или более дополнительных элементов теплообмена, например алюминиевая пластина, могут быть расположены под первой крышкой 4 и в контакте, по меньшей мере, с некоторыми горячими электронными компонентами, так чтобы способствовать отводу тепла изнутри наружу.

Электронный блок защиты и управления также содержит вторую крышку 5, связанную с первой стороной 22 основного корпуса 21 основания 2. Вторая крышка 5 выполнена с возможностью соответствовать задней части 22 основания 2, оставляя один или более проходов для разводки кабелей и проводов.

Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения вторая крышка 5 содержит посадочное место 51 для размещения трансформатора вторичного тока с замыканием на землю. Предпочтительно, нижняя часть ограниченного пространства 220 (то есть задняя полость) в основном корпусе 21 содержит металлический экран 222. Таким образом, можно достичь хорошего экранирования электронных модулей, содержащихся в съемном блоке 3 от электромагнитных возмущениий, наводимых на присоединенных проводах, повышая за счет этого уровень защищенности и надежности всей системы.

Степень экранирования может быть также повышена путем собственно заземления оболочки экранированных кабелей, содержащихся в блоке.

Контакт между элементом экрана и прерывателем может быть выполнен, например, посредством медных полос.

Предпочтительно, основание 2 также вмещает внутри основного корпуса 21 подключаемый модуль 250, например, подключаемый модуль связи.

В более предпочтительном варианте осуществления прерывателя среднего напряжения согласно настоящему изобретению основание 2 содержит одну или более экранных контактных пластин 25, которые выступают их второй стороны 23 основного корпуса 21 для заземления Интеллектуальных Электронных Устройств. Соответственно, одно или более посадочных мест 35 образовано во второй части 320 кожуха 31 съемного блока 3 для вставки экранных контактных пластин 25. Таким образом, если съемный блок 31 подключен к основанию 2, экранные контактные пластины 25 входят в контакт с Интеллектуальным Электронным Устройством (устройствами), обеспечивая, таким образом, их заземление.

Соединение между основанием 2 и съемным блоком 3 может быть достигнуто путем использования соответствующего средства силового и/или сигнального соединения. Например, первое средство 231 силового и/или сигнального соединения может содержать множество соединительных отверстий, тогда как соответствующее второе средство 321 силового и/или сигнального соединения может содержать множество соединительных штырей. В прерывателе согласно изобретению соединения между основанием 2 и съемным блоком 3 обычно содержат и средство силового соединения и средство сигнального соединения.

Предпочтительно, как показано на фиг.1 и 9, первая крышка 4 съемного блока 3 содержит локальное средство 41 интерфейса «человек-машина» для прерывателя.

Как можно видеть из приведенного выше описания, прерыватель по настоящему изобретению имеет ряд преимуществ по отношению к прерывателю, снабженному традиционными электронными модулями. Например, кабели и основной штекер прерывателя могут быть изготовлены и установлены в прерывателе на ранних стадиях производства, позволяя за счет этого изготовить основные части прерывателя без установки самой дорогой и чувствительной части, которая может быть добавлена только в качестве конечного изготовления в соответствии требованиям заказчика. Также возможно обеспечить высокое стандартизирование проводов внутри прерывателя и у основного разъема прерывателя.

Стоит отметить, что основание 2 электронного блока защиты и управления может быть использовано как основной тестовый разъем во время проведения обычного тестирования прерывателя.

Среди достоинств следует упомянуть, что Интеллектуальные Электронные Устройства заключены в защищенное и герметичное окружающее пространство. Это позволяет избежать конформного покрытия для защиты электронных компонентов от внешних химических веществ или проводящей пыли.

Внутренние модули также могут быть установлены согласно требованиям применения без нахождения компромисса между надежностью Интеллектуального Электронного Устройства и требующимися вариантами разводки проводов прерывателя. В дополнение, Интеллектуальные Электронные Устройства могут быть легко заменены в случае неисправной работы без повторного тестирования всей функциональности и соединений прерывателя.

Как описано выше локальный интерфейс «человек-машина» встроен в Интеллектуальное Электронное Устройство. Это устраняет использование дополнительных модулей внутри прерывателя, удаляя дополнительные коммуникационные порты.

Дополнительной интересной особенностью прерывателя согласно изобретению является то, что значимая информация прерывателя (например, коэффициенты калибровки датчика, счетчики работы, износ контакта) может быть сохранена в энергонезависимой памяти, размещенной в предназначенном для этого слоте внутри основания 2 электронного блока защиты и управления; в случае замены съемного блока 3 эта информация не потеряется и не требуется производить переконфигурацию прерывателя.

Прерыватель среднего напряжения и электронный блок защиты и управления, задуманные таким образом, могут претерпевать многочисленные модификации и быть выполненными в нескольких вариантах, которые находятся в объеме изобретательского замысла. Кроме того, все составные части, описанные здесь, могут быть замещены другими, технически эквивалентными элементами. На практике материалы составных элементов и размеры устройства могут быть любой природы в соответствии с потребностью и состоянием техники.

1. Прерыватель среднего напряжения, содержащий электронный блок (1) защиты и управления, отличающийся тем, что электронный блок (1) защиты и управления содержит:основание (2), прикрепленное к прерывателю, содержащее основной корпус (21) с крепежным средством (210) для крепления к прерывателю, причем первая сторона (22) основного корпуса (21) содержит замкнутое пространство (220), включающее в себя соединения (221) с прерывателем и его внутреннее оборудование, а вторая сторона (23) основного корпуса (21) содержит множество первых средств (231) силового и/или сигнального соединения;съемный блок (3), содержащий кожух (31), причем первая часть (310) кожуха (31) вмещает в себя одно или более Интеллектуальных Электронных Устройств, а вторая часть (320) кожуха соединена с возможностью съема с основанием (2) и содержит множество вторых средств (321) силового и/или сигнального соединения, соединенных с первым средством силового и/или сигнального соединения (231).

2. Прерыватель по п.1, отличающийся тем, что электронный блок (1) защиты и управления дополнительно содержит:первую крышку (4), связанную с первой частью (310) кожуха (31) съемного блока (3);вторую крышку (5), связанную с первой стороной (22) основного корпуса (22) основания (2).

3. Прерыватель по п.2, отличающийся тем, что вторая крышка (5) содержит посадочное место (51) для размещения трансформатора вторичного тока с замыканием на землю.

4. Прерыватель по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что крепежное средство (210) содержит амортизаторы (211).

5. Прерыватель по п.1, отличающийся тем, что нижняя часть замкнутого пространства (220) в основном корпусе (21) содержит металлический экран (222).

6. Прерыватель по п.1, отличающийся тем, что основной корпус (21) вмещает встраиваемый модуль (250) связи.

7. Прерыватель по п.1, отличающийся тем, что основание (2) содержит одну или более экранных контактных пластин (25), выступающих из второй стороны (23) основного корпуса (21) для заземления Интеллектуальных Электронных Устройств.

8. Прерыватель по п.7, отличающийся тем, что одно или более посадочных мест (35) образованы во второй части (23) кожуха (31) для вставки экранных контактных пластин (25).

9. Прерыватель по п.1, отличающийся тем, что первое средство (231) силового и/или сигнального соединения содержит множество соединительных отверстий.

10. Прерыватель по п.9, отличающийся тем, что второе средство (321) силового и/или сигнального соединения содержит множество соединительных штырей.

11. Прерыватель по п.2, отличающийся тем, что первая крышка (4) содержит локальное средство (41) интерфейса «человек-машина» для прерывателя.

12. Прерыватель по п.2, отличающийся тем, что первая крышка (4) содержит элементы теплообмена.