PL242652B1 - Szynoprzewód trójfazowy z przewodami faz we wspólnej osłonie metalowej - Google Patents

Abstract

Szynoprzewód trójfazowy tworzący ciągłe połączenie między urządzeniami elektroenergetycznymi, zestawiony z dowolnej ilości połączonych ze sobą poprzez spawane złącza segmentów prostych lub zagiętych — kolanowych, w którym przewody faz skrajnych i fazy środkowej na odcinkach prostych rozmieszczone są we wspólnej metalowej obudowie w jednej płaszczyźnie, i w którym przewody dwóch faz skrajnych (1a) umieszczone są współosiowo we wnętrzu (9) indywidualnych dla danej fazy metalowych rurowych osłon cylindrycznych (3), a przewód fazy środkowej (1b) znajduje się w komorze (8) ograniczonej z boków zewnętrznymi powierzchniami (4) cylindrycznych osłon faz skrajnych (3), a z góry i z dołu metalowymi korzystnie płaskimi płytami równoległymi (6) umieszczonymi korzystnie stycznie do cylindrycznych powierzchni (4) osłon faz skrajnych (3).

Description

Przedmiotem wynalazku jest szynoprzewód trójfazowy z przewodami fazowymi w układzie płaskim we wspólnej osłonie metalowej oddzielonymi od siebie metalowymi przegrodami służący do przesyłu energii elektrycznej między urządzeniami elektroenergetycznymi.

Dla osłabienia zewnętrznego pola elektromagnetycznego wytwarzanego wokół przewodów o wysokim potencjale elektrycznym, przez które płyną duże prądy elektryczne przewody te są umieszczane wewnątrz metalowych osłon o niskim potencjale elektrycznym, korzystnie potencjale ziemi, nazywanych ekranami. Gdy przewodami są sztywne szyny, które mogą mieć różne profile na przykład szyny płaskie, szyny płaskie wielopasmowe, rury cylindryczne, rury segmentowe, ceowniki i inne to układ taki jest nazywany szynoprzewodem w osłonie metalowej. Przewody są mocowane w ekranach na izolatorach wsporczych zapewniających odpowiednie dla danego poziomu napięcia odległości izolacyjne i wymaganą wytrzymałość mechaniczną układu. Izolatory osadzone są we włazach umożliwiających ich czyszczenie i ewentualną wymianę. Szynoprzewody w osłonie metalowej dostarczane są na miejsce montażu w postaci segmentów prostych lub zagiętych - kolanowych, których kształty i długości zależą od warunków realizowanego połączenia, i których odpowiednie przewody fazowe i ekrany są następnie łączone poprzez spawanie lub skręcanie śrubami tworząc w ten sposób ciągłe, odcinkami proste, połączenie między urządzeniami elektroenergetycznymi.

Podstawowe typy przewodów w osłonie metalowej zostały zdefiniowane w normie „C37.23 2015: IEEE Standard for Metal Enclosed Bus” na stronie 14 i 15. Norma definiuje 4 rodzaje przewodów w osłonie metalowej, z których 3 dotyczą przewodów fazowych szynowych, czyli szynoprzewodów, a czwarty przewodów fazowych kablowych. Jednym z trzech opisanych w przytoczonej normie rodzajów szynoprzewodów jest szynoprzewód nazwany „segregated-phase bus”, w którym fazowe przewody szynowe są umieszczone we wspólnej metalowej osłonie z metalowymi przegrodami pomiędzy fazami.

W jednym ze znanych wykonań ekran szynoprzewodu w osłonie metalowej z metalowymi przegrodami pomiędzy przewodami fazowymi ma obrys prostokąta. Przewody fazowe na odcinku prostym usytuowane są wówczas w jednej płaszczyźnie, czyli w układzie płaskim. Szynoprzewód o takim usytuowaniu przewodów fazowych we wspólnym ekranie z przegrodami jest pokazany na rysunku w wyżej wymienionej normie i jego własności są opisane w literaturze technicznej na przykład w artykule „Induced Currents in High-Capacity Bus Enclosures” (autor: S.C. Killian, czasopismo „Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, volume 69, issue 2, rok 1950, strony 1388-1395, wydawnictwo IEEE).

W opisie patentowym USA numer 4,132,854 przedstawiono szynoprzewód, w którym ekran z metalowymi przegrodami pomiędzy fazami ma obrys okręgu. Przewody fazowe usytuowane są wówczas wewnątrz obwodowo, w układzie kołowym, w równych odstępach kątowych wokół cylindrycznego ekranu.

Przedmiotem wynalazku jest szynoprzewód trójfazowy, w którym trzy przewody fazowe na odcinku prostym rozmieszczone są we wspólnej metalowej obudowie w jednej płaszczyźnie, i w którym przewody dwóch faz skrajnych umieszczone są współosiowo we wewnętrzu indywidualnych dla danej fazy metalowych rurowych osłon cylindrycznych, a przewód fazy środkowej znajduje się w komorze ograniczonej z boków zewnętrznymi powierzchniami cylindrycznych osłon faz skrajnych, a z góry i z dołu dwiema metalowymi korzystnie płaskimi płytami równoległymi umieszczonymi korzystnie stycznie do cylindrycznych powierzchni osłon faz skrajnych. Cylindryczne osłony faz skrajnych oraz płaskie płyty równoległe będące osłonami górną i dolną komory fazy środkowej tworzą ekran, w którym przewody fazowe są od siebie oddzielone metalowymi przegrodami. Szynoprzewód według wynalazku spełnia w ten sposób kryteria określone przez wyżej wymienioną normą dla rodzaju „segregated-phase bus”.

Szynoprzewód według wynalazku tworzący ciągłe połączenie między urządzeniami elektroenergetycznymi jest zestawiony z segmentów prostych lub zagiętych - kolanowych. Zagięcie w segmentach kolanowych może być wykonane w płaszczyźnie położenia przewodów fazowych lub w płaszczyźnie do niej prostopadłej. Przewody fazowe i elementy ekranów segmentów są wykonane z aluminium lub stopów aluminium. Elementy ekranów, czyli cylindryczne osłony przewodów faz skrajnych oraz płaskie płyty równoległe będące osłonami górną i dolną komory przewodu fazy środkowej segmentu są połączone ze sobą poprzez spawanie tworząc w ten sposób jednolity ekran segmentu. Dla utworzenia ciągłego połączenia między urządzeniami elektroenergetycznymi ekrany i odpowiednie przewody fazowe sąsiednich segmentów są ze sobą połączone poprzez spawanie. Aby umożliwić połączenie spawane ekranów dwóch sąsiednich segmentów, końcówki cylindrycznych osłon faz skrajnych wysunięte są poza czołowe krawędzie płaskich płyt górnej i dolnej. W miejscu złącza, na wysunięte końcówki cylindrycznych osłon dwóch faz skrajnych dwóch sąsiednich segmentów nałożone są dwie pary korzystnie półcylindrycznych nakładek o wewnętrznej średnicy równej lub nieco większej od zewnętrznej średnicy cylindrycznych osłon faz skrajnych. Półcylindryczne nakładki są przyspawane obwodowo do wysuniętych końcówek i wzdłużnie między sobą tworząc w ten sposób szczelne złącze między segmentami dla faz skrajnych. Komora fazy środkowej w miejscu złącza dwóch sąsiednich segmentów jest domknięta poprzez spawanie metalowych korzystnie płaskich płyt równoległych umieszczonych korzystnie stycznie do cylindrycznych powierzchni osłon półcylindrycznych nakładek złącza faz skrajnych. Półcylindryczne nakładki i płaskie płyty mogą posiadać technologiczne wycięcia, zagięcia i przetłoczenia poprawiające sztywność i ułatwiające montaż i spawanie.

Szynoprzewód według wynalazku przy najmniejszym rozstawie przewodów fazowych uwarunkowanym odległościami izolacyjnymi dla danego poziomu napięcia pozwala na uzyskanie większej objętości komory przewodu fazy środkowej i większej powierzchni zewnętrznej tej komory we wspólnym ekranie w porównaniu do szynoprzewodu ze wspólnym ekranem prostokątnym i z płaskimi przegrodami między przewodami fazowymi co z kolei zapewnia lepsze warunki chłodzenia przewodu fazy środkowej i tym samym wyższą obciążalność, czyli możliwość przesyłu większego prądu przez szynoprzewód.

Szynoprzewód według wynalazku pozwala na połączenie cylindrycznych osłon rurowych dwóch faz skrajnych dwóch sąsiednich segmentów poprzez spawanie dwóch par półcylindrycznych nakładek - sposobu powszechnie stosowanego w innych rodzajach szynoprzewodów z cylindrycznym ekranem rurowym.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania został pokazany na rysunku, na którym fig. 1, fig. 2 przedstawiają rzut z przodu i rzut z góry końcowego fragmentu segmentu szynoprzewodu, fig. 3, fig. 4, fig. 5, fig. 6 przedstawiają rzut z góry, przekrój i szczegóły połączenia spawanego dwóch segmentów szynoprzewodu, fig. 7 przedstawia rzut perspektywiczny - eksplodujący połączenia spawanego dwóch segmentów szynoprzewodu, fig. 8 przedstawia przykładowy szynoprzewód zestawiony z różnych rodzajów segmentów łączący dwa urządzenia elektroenergetyczne bez uwzględnienia konstrukcji wsporczych szynoprzewodów.

Przewody fazowe skrajne 1a i środkowy 1b leżące w jednej płaszczyźnie umieszczone są we wspólnej metalowej obudowie 2. Obudowa 2 składa się z dwóch równoległych rurowych osłon cylindrycznych 3 połączonych poprzez spawanie równoległymi, korzystnie płaskimi płytami 6 korzystnie do nich stycznymi. Przewody dwóch faz skrajnych 1a są umieszczone współśrodkowo we wnętrzu 9 rurowych osłon cylindrycznych 3, a przewód fazy środkowej 1b jest umieszczony w komorze 8 utworzonej przez zewnętrzne powierzchnie 4 rurowych osłon cylindrycznych 3 i płaskie płyty 6. Przewody faz 1a i 1 b są zamocowane na izolatorach wsporczych 16 osadzonych we włazach dostępowych 18 za pomocą elementów mocujących 17. Końcówki 5 rurowych osłon cylindrycznych 3 są wysunięte poza krawędzie 7 płaskich płyt 6. Końcowy fragment segmentu jest korzystnie taki sam dla segmentów prostych 21 i segmentów kolanowych zagiętych w płaszczyźnie położenia przewodów fazowych 22 lub zagiętych w płaszczyźnie do niej prostopadłej 23.

Końcowe fragmenty sąsiednich segmentów szynoprzewodu 20 składających się na połączenie między urządzeniami elektroenergetycznymi 19a i 19b są połączone ze sobą poprzez spawanie odpowiednich złącz 12 pomiędzy przewodami fazowymi i złącz 24 pomiędzy metalowymi obudowami 2. Złącze 24 pomiędzy metalowymi obudowami składa się z dwóch par półcylindrycznych nakładek 10 i dwóch korzystnie płaskich płyt 11. Para półcylindrycznych nakładek 10 składa się z nakładki 10a i 10b mogących różnić się od siebie technologicznymi wycięciami, zagięciami i przetłoczeniami poprawiającymi sztywność i ułatwiającymi montaż i spawanie. Dwie pary półcylindrycznych nakładek 10 zakładane są na wysunięte końcówki 5 rurowych cylindrycznych osłon 3 sąsiednich segmentów i są do nich spawane spoinami obwodowymi 13 oraz między sobą spoinami wzdłużnymi 14. W miejscu złącza komora 8 przewodu fazy środkowej jest zamknięta od spodu i od góry płytami 11 spawanymi spoiną 15 do nakładek 10 i płyt 6.

Dla zbudowania szynoprzewodu 20 łączącego urządzenia elektroenergetyczne 19a i 19b należy zastosować odpowiednią ilość segmentów prostych 21, segmentów kolanowych zagiętych w płaszczyźnie położenia przewodów fazowych 22 i kolanowych zagiętych w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny położenia przewodów fazowych 23, w których należy dobrać odpowiednie długości odcinków prostych, i w których dla uzyskania ciągłości połączenia przewody fazowe będą połączone złączem spawanym 12, a metalowe osłony złączem spawanym 24.

Claims (4)

1. Szynoprzewód trójfazowy tworzący ciągłe połączenie między urządzeniami elektroenergetycznymi, zestawiony z dowolnej ilości połączonych ze sobą poprzez spawane złącza segmentów prostych lub zagiętych - kolanowych, w którym przewody faz skrajnych i fazy środkowej na odcinkach prostych rozmieszczone są we wspólnej metalowej obudowie w jednej płaszczyźnie, znamienny tym, że przewody dwóch faz skrajnych (1a) umieszczone są współosiowo we wnętrzu (9) indywidualnych dla danej fazy metalowych rurowych osłon cylindrycznych (3), a przewód fazy środkowej (1b) znajduje się w komorze (8) ograniczonej z boków zewnętrznymi powierzchniami (4) cylindrycznych osłon faz skrajnych (3), a z góry i z dołu metalowymi korzystnie płaskimi płytami równoległymi (6) umieszczonymi korzystnie stycznie do cylindrycznych powierzchni (4) osłon faz skrajnych (3).

2. Szynoprzewód trójfazowy według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że w poszczególnych segmentach prostych (21) i zagiętych kolanowych (22) i (23) wspólna osłona metalowa (2) przewodów faz skrajnych (1a) i fazy środkowej (1 b) na odcinkach prostych jest utworzona poprzez połączenie spawane korzystnie płaskich i równoległych płyt (6) do cylindrycznych rurowych osłon przewodów dwóch faz skrajnych (3).

3. Szynoprzewód trójfazowy według zastrzeżenia 1 i 2, znamienny tym, że w poszczególnych segmentach prostych (21) i zagiętych kolanowych (22) i (23) końcówki (5) cylindrycznych osłon przewodów faz skrajnych (3) są wysunięte poza czołowe krawędzie (7) płaskich płyt górnej i dolnej (6).

4. Szynoprzewód trójfazowy według zastrzeżenia 1 i 2, znamienny tym, że wspólne osłony metalowe (2) sąsiednich segmentów prostych (21) lub zagiętych kolanowych (22) lub (23) zestawione dla wykonania ciągłego połączenia (20) między urządzeniami elektroenergetycznymi (19a) i (19b) połączone są między sobą złączami (24) poprzez spawanie par półcylindrycznych nakładek (10a) i (10b) na wysuniętych końcówkach (5) cylindrycznych osłon faz skrajnych (3), a komora fazy środkowej (8) w miejscu złącza (24) domknięta jest z góry i z dołu poprzez spawanie metalowych korzystnie płaskich płyt górnej i dolnej (11) do cylindrycznych powierzchni osłon nakładek złącza faz skrajnych (10a) i (10b) oraz do płaskich płyt (6) komór fazy środkowej sąsiednich segmentów.