CN104882891A - 低压配电调压设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低压配电调压设备，包括以下组成部分：一进线装置,设有连接进线供电线路的进线母排及进线断路器；一出线装置，设有连接负载线路的出线母排；一自耦调压变压器；一动作执行机构，包括多个接触器，各接触器的一端连接到自耦调压变压器的输入端，另一端各自连接到自耦调压变压器初级线圈对应不同匝数的档位上；一控制单元,动作执行机与所述控制单元构连接。本发明可方便的接入电网，在不增加10kV线路、不新增配电变压器、不改造低压线路的情况下，有效的解决农村配变台区低压线路中末端电压不合格的问题，对电网末端的低电压进行电压补偿，是一种解决农村电网中末端电压过低的较为经济的途径，且设备安全可靠。

Description

低压配电调压设备

技术领域

本发明涉及电力工程技术领域，特别涉及一种低压配网调压设备。

背景技术

现有配网中由于线路半径过长，线径过小，引起电压线损过大，导致用户末端电压偏低，电器设备无法正常运行。在偏远山区等农网线路中，低电压现象尤为普遍，用电高峰期尤为显著。解决此问题的一般治理措施有几下几种：

1）低压线路无功补偿升压，提高功率因数，减少线损，但受到功率因数影响大，调压效果有限；

2）调高台区变压器输出电压，但会引起配电首端用户电压较高，影响电器设备使用寿命，同时不能根本解决线路半径过长引起低电压问题；

3）新增配电变压器，但成本高，周期长。

发明内容

本发明的技术目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种无需改造现有低压线路，可直接接入电网的低压配电调压设备。

为实现上述技术目的，本发明公开的技术方案为：

一种低压配电调压设备，其特征在于，包括以下组成部分：

一进线装置,设有连接进线供电线路的进线母排及进线断路器；

一出线装置，设有连接负载线路的出线母排；

一自耦调压变压器，其输入端与所述进线装置的输出端连接，其输出端与所述出线装置的输入端连接，所述进线断路器串接在自耦调压变压器输入端与进线装置的连接线路上；

一动作执行机构，包括多个接触器，各接触器的一端连接到自耦调压变压器的输入端，连接点位于进线断路器的出线一侧，各接触器另一端各自连接到自耦调压变压器初级线圈对应不同匝数的档位上；

一控制单元,所述控制单元与动作执行机构连接，控制动作执行机构执行各接触器的通断。

在上述内容的基础上，进一步的改进方案还包括：

所述控制单元包括整流电路，外部交流电源通过所述整流电路与动作执行机构连接，将转换后的电能用作动作执行机构的驱动电源。

所述整流电路设有电容C1、整流二极管以及滤波电容C2，所述电容C1串接在连接外部交流电源的一条进线上，电容C1的两侧通过一条电路短接，各接触器分别择一常闭触点串接在该电路中。当动作执行机构各接触器均处于断开状态时，主触头断开,接触器的常闭触点(辅助触点)处于闭合状态，电容C1被短接，交流电压经过二极管整流出直流高压电驱动动作执行机构接触器的吸合，当任一接触器吸合后，其常闭触点断开，则短接电容C1的电路断开，之后由电容C1给二极管供电，此时二极管整流出的直流电压小，仅和电容C2维持直流低电压对动作执行机构接触器的线圈供电，维持接触器的吸合状态，并保证动作执行机构可靠吸合。采用这种方式，可以使用常规220V交流接触器，与使用低压直流接触器相比，可以节约成本。

本发明低压配电调压设备设有接触器线圈互锁结构，所述接触器线圈互锁结构包括对应每个接触器线圈设置的互锁电路；所述互锁电路上串接有一接触器的线圈与本接触器的一常开触点(辅助触点)、其它各接触器的一常闭触点(辅助触点)，对应各接触器线圈的互锁电路并联后接入动作执行机构的驱动电源电路中。当任一条互锁电路上的接触器线圈通电后，该接触器在互锁电路上的常开触点闭合，该接触器在其它互锁电路上的常闭触点断开，则使得各接触器的线圈无法同时通电，实现线圈间的互锁。

进一步的，所述控制单元还设有针对动作执行机构的电源供给互锁结构，所述电源供给互锁结构对应每个接触器设有一控制模块，各控制模块均包括连接动作执行机构驱动电源与对应本接触器线圈的互锁电路的第一开关、串接在其它各接触器互锁电路上的第二开关以及控制所述第一开关、第二开关通断的点动式电磁驱动机构；各模控制模块内的第一开关、第二开关为联动开关，在电磁驱动机构线圈未通电状态下，各控制模块的第一开关在连接动作执行机构驱动电源与本接触器线圈互锁电路的线路上处于断开状态，第二开关在其所在互锁电路上处于接通状态；电磁驱动机构线圈通电后，第一开关接通，第二开关断开。

所述出线装置设有用于将自耦调压变压器短接的手动旁路断路器，当自耦调压变压器或其它部件发生无法修复的故障时，需手动断开进线断路器切除进线供电电源，合上手动旁路断路器将自耦调压变压器暂时隔离，等故障恢复后再投入运行。

所述动作执行机构的接触器中包括一自动旁路接触器，所述自动旁路接触器吸合后，自耦调压变压器的输入电压等于输出电压。

进一步的，本发明低压配电调压设备还设有一电容器及一低压配电测控装置，所述低压配电测控装置与所述控制单元相连接，进行信息的交互；所述电容器设置在自耦调压变压器的输出侧，与低压配电测控装置相连接，由低压配电测控装置根据无功的缺额进行对电容器的投入与切出。

所述进线装置设有用于监测进线供电线路电信号的进线互感器，所述出线装置内设有用于监测负载线路电信号的出线互感器，所述进线互感器与出线互感器分别与所述控制单元连接，由控制单元根据供电电源侧或负载侧的电流/电压情况自动投入自耦调压变压器或将自耦调压变压器切入合理档位。

所述进线装置、出线装置内均设有避雷器。

本发明低压配电调压设备可方便的接入电网，在不增加10kV线路、不新增配电变压器、不改造低压线路的情况下，有效的解决农村配变台区低压线路中末端电压不合格的问题，对电网末端的低电压进行电压补偿，是一种解决农村电网中末端电压过低的较为经济的途径，在进一步技术方案的基础上，本发明低压配电调压设备可安全可靠的运行。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2为自耦调压变压器与接触器的电路结构示意图；

图3为控制单元整流电路的结构示意图；

图4为短接图3中电容C1的电路示意图；

图5为电源供给互锁结构的结构示意图；

图6为接触器线圈互锁结构的结构示意图。

具体实施方式

为了阐明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

如图1所示一种低压配电调压设备，包括散热风扇1、进线装置4、出线装置9、自耦调压变压器2、动作执行机构4、智能电容器19以及检测控制报警装置20等几个组成部分。所述进线装置4内设有进线电流互感器5、进线断路器6、进线母排7、进线避雷器8。所述出线装置9内设有出线电流互感器10、手动旁路断路器11、出线母排12、出线避雷器13。所述检测控制报警装置20内设有低压配电测控装置21、以微处理器为核心的控制单元22和运行状态指示灯23。所述自耦调压变压器2上设有红外测温传感器3。所述动作执行机构14内设有电压输出1档接触器16（以下以KM1代替）、电压输出2档接触器17(以下以KM2代替)、电压输出3档接触器18(以下以KM3代替)和自动旁路接触器15(以下以KM4代替)。

所述自耦调压变压器2的调压原理如如图2所示，自耦调压变压器2的输入端与所述进线装置4的输出端连接，所述进线断路器6（以下以K1代替）串接在二者的连接线路上，动作执行机构14的各接触器KM1、KM2、KM3、KM4的一端连接至进线断路器6的出线一侧，另一端各自连接到自耦调压变压器初级线圈对应不同匝数的档位上，当进线断路器6合上时，自耦调压变压器2从而连接于进线供电线路。

在图2中：

当K1合上，KM4吸合时输入电压Uin等于输出电压Uout；

当K1合上，KM1吸合时输出电压Uout等于输入电压Uin与自耦调压变压器的一档感应电压dU之和；

当K1合上，KM2、KM3分别吸合时与KM1吸合时电压类似，只是改变变压器初次级线圈的匝数比，获得更大的感应电压dU。

进线避雷器8、出线避雷器13起到防雷击、浪涌保护功能，进线避雷器8、出线避雷器13电源端分别与进线母排7、出线母排12相连接，接地端与地线相连接。

动作执行机构14采用直流高压吸合，所述控制单元22包括一整流电路，外部交流电源通过所述整流电路与动作执行机构14连接，将转换后的直流高压电能用作动作执行机构14的驱动电源。

如图3所示，所述整流电路设有电容C1、多个整流二极管以及滤波电容C2，所述电容C1串接在连接外部交流电源的一条进线上，电容C1的两侧通过如图4所示的一条电路短接，各接触器分别择一常闭触点（辅助触点）KMA1、KMA2、KMA3、KMA4串接在该电路中。当动作执行机构14的各接触器均处于断开状态时，KMA1、KMA2、KMA3、KMA4均处于闭合状态，图中KA5端与外部交流电源的UAIN端直通，短接电容C1，交流电压经过二极管整流出直流高电压驱动动作执行机构的吸合。当任一接触器吸合后，对应的常闭触点KMA1/KMA2/KMA3/KMA4断开，UAIN经过C1给KA5供电，此时二极管整流出的直流电压小，仅和电容C2维持直流低电压给吸合接触器的线圈供电，从而维持接触器的吸合状态，保证动作执行机构14在低电压下的可靠吸合。

动作执行机构14的四档开关位置需要互锁，同时只能一个吸合，多级保护，包含接触器之间线圈互锁，控制单元的电源供给互锁以及软件的输出口线互锁等。

接触器线圈互锁结构如图6所示，包括四条并联的互锁电路，动作执行机构14任一接触器的线圈与本接触器的一常开触点（辅助触点）、其它各接触器的一常闭触点（辅助触点）串联，构成一条所述互锁电路，对应各接触器的互锁电路并联后接入动作执行机构14的驱动电源电路。如图6所示，以对应电压输出1档接触器16的互锁电路为例，KM1线圈经过KM2、KM3、KM4的常闭触点连接至电源输入端OT1，当OT1有直流高压时，KM1线圈导通，KM1常开触点吸合，所有KM1的常闭触点断开，则KM2线圈、KM3线圈、KM4线圈失电，其它接触器线圈的互锁电路工作原理类似。

控制单元22针对动作执行机构14的电源供给互锁结构如图5所示，对应每个接触器设有一控制模块，各控制模块均包括连接动作执行机构驱动电源KZUA端与对应本接触器线圈的互锁电路的第一开关、串接在其它各接触器互锁电路上的三个第二开关以及控制所述第一开关、第二开关通断的点动式电磁驱动机构，各控制模块内的第一开关、第二开关为联动开关。

以其中对应电压输出1档接触器16的第一控制模块为例，其点动式电磁驱动机构包括12V电源及线圈J1，控制位于“8-4-12”之间的第一开关、位于“5-1-9”、“6-2-10”、“7-3-11”之间的三个第二开关的吸合或断开，当线圈J1通电时，第一开关吸合，使KZUA端与KC1端接通，三个第二开关断开，使J2-8连接J3-10、J3-8连接J2-10、J4-8连接J2-11的线路被拉断，使OT2、OT3、OT4不能得电，则切断其它接触器线圈的供电电源回路。第一控制模块中的J2-8表示该点与第二模块中的位置8连接， J3-8表示该点与第三模块中的位置8连接， J4-8表示该点与第四模块中的位置8连接，对其它符号如J3-10、J2-11等的解释同上。则第一控制模块的KZUA端与KC1端接通后，KC1端通过第二控制模块位于“5-1-9”之间的第二开关、位于第三控制模块“5-1-9”之间的第二开关、位于第四控制模块“5-1-9”之间的第二开关连接至接触器线圈互锁电路的OT1端，使图6中的OT1端有直流高压电，KM1线圈导通，KM1常开触点吸合，当KM1常开触点吸合后，点动式电磁驱动机构的线圈即失电，第一控制模块的第一开关恢复断开状态，第二开关恢复闭合状态。其它控制模块的工作原理等同。

红外测温传感器3检测自耦调压变压器2的实时温度传送给控制单元22，控制单元22根据温度驱动散热风扇1，有效降低设备内部的热量，提高设备运行可靠性，延长使用寿命。

智能电容器19连接于自耦调压变压器2的电压输出侧，与低压配电测控装置21连接，低压配电测控装置21根据无功的缺额进行对智能电容器19的投入与切除，在利用自耦调压变压器2调节电压的同时，进行合理的无功补偿，降低线路损耗。

低压配电测控装置21与控制单元22相连接，通过信息交互获知本设备内各部件的运行状态、配电参数等。低压配电测控装置21可通过登录到服务器后台，实现远程实时监测配电网用户侧的运行情况与电压的远程调节。

运行状态指示灯23为方便运行现场监测，在保护发生时输出保护信号，提醒工作人员及时维护。本发明调压设备包含多种保护方式，如输出过电流保护，过压保护、欠压保护，自耦调压变压器2过温保护，防雷击、浪涌保护，主回路、二次回路短路保护等。

手动旁路断路器11在本发明发生无法修复的故障时使用，只需手动断开进线断路器6切除进线供电电源，合上手动旁路断路器11短接T1出线线圈，达到电压无损输出即可完全隔离本发明低压配电调压设备的核心部件，不影响后侧用户的正常使用。自动旁路接触器15用在本发明发生暂时的故障时，通过低控制单元22控制吸合自动旁路接触器15，暂时隔离自耦调压变压器的调压功能，等故障恢复时，可立即投入运行。

控制单元22可通过互感器检测自耦调压变压器2低压侧线路电压（进线侧），当线路电压低于设定投入门限值时，自动投入自耦调压变压器2的不同档位，当线路电压高于切除门限时自动将自耦调压变压器2切入合理的档位，使得线路电压达到合格范围，从而使用户侧电压质量得到有效提升。

据使用场合，本发明低压配电调压设备可以分为单相调压、三相调压以及分相调压。单相、三相调压中，调压动作执行机构14只需包含一组接触器15-18，分相调压动作执行机构14需要包含完全相同的3组接触器15-18。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种低压配电调压设备，其特征在于，包括以下组成部分：

一进线装置（4）,设有连接进线供电线路的进线母排（7）及进线断路器（6）；

一出线装置（9），设有连接负载线路的出线母排（12）；

一自耦调压变压器（2），其输入端与所述进线装置（4）的输出端连接，其输出端与所述出线装置（9）的输入端连接，所述进线断路器（6）串接在自耦调压变压器(2)输入端与进线装置(4)的连接线路上；

一动作执行机构（14），包括多个接触器，各接触器的一端连接到自耦调压变压器（2）的输入端，连接点位于进线断路器（6）的出线一侧，各接触器另一端各自连接到自耦调压变压器初级线圈对应不同匝数的档位上；

一控制单元（22）,所述控制单元（22）与动作执行机构（14）连接，控制动作执行机构（14）执行各接触器的通断。

2.根据权利要求1所述的一种低压配电调压设备，其特征在于，所述控制单元（22）包括整流电路，外部交流电源通过所述整流电路与动作执行机构（14）连接，将转换后的电能用作动作执行机构（14）的驱动电源。

3.根据权利要求2所述的一种低压配电调压设备，其特征在于，所述整流电路设有电容C1、整流二极管以及滤波电容C2，所述电容C1串接在连接外部交流电源的一条进线上，电容C1的两侧通过一条电路短接，各接触器分别择一常闭触点串接在该电路中。

4.根据权利要求1所述的一种低压配电调压设备，其特征在于，设有接触器线圈互锁结构，所述接触器线圈互锁结构包括对应每个接触器线圈设置的互锁电路；

所述互锁电路上串接有一接触器的线圈与本接触器的一常开触点、其它各接触器的一常闭触点，对应各接触器线圈的互锁电路并联后接入动作执行机构（14）的驱动电源电路中。

5.根据权利要求4所述的一种低压配电调压设备，其特征在于，所述控制单元（22）设有针对动作执行机构(14)的电源供给互锁结构，所述电源供给互锁结构对应每个接触器设有一控制模块，各控制模块均包括连接动作执行机构驱动电源与对应本接触器线圈的互锁电路的第一开关、串接在其它各接触器线圈互锁电路上的第二开关以及控制所述第一开关、第二开关通断的点动式电磁驱动机构；

各模控制模块内的第一开关、第二开关为联动开关，在电磁驱动机构线圈未通电状态下，各控制模块的第一开关在连接动作执行机构驱动电源与本接触器线圈互锁电路的线路上处于断开状态，第二开关在其所在互锁电路上处于接通状态；电磁驱动机构线圈通电后，第一开关接通，第二开关断开。

6.根据权利要求1所述的一种低压配电调压设备，其特征在于，所述出线装置（9）设有用于将自耦调压变压器（2）短接的手动旁路断路器（12）。

7.根据权利要求1所述的一种低压配电调压设备，其特征在于，所述动作执行机构（14）的接触器中包括一自动旁路接触器（15），所述自动旁路接触器（15）吸合后，自耦调压变压器（2）的输入电压等于输出电压。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种低压配电调压设备，其特征在于，设有一电容器及一低压配电测控装置（21），所述低压配电测控装置（21）与所述控制单元（22）相连接，进行信息的交互；所述电容器设置在自耦调压变压器（2）的输出侧，与低压配电测控装置（21）相连接，由低压配电测控装置（21）根据无功的缺额进行对电容器的投入与切出。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的一种低压配电调压设备，其特征在于，所述进线装置（4）内设有用于监测进线供电线路电信号的进线互感器，所述出线装置（9）内设有用于监测负载线路电信号的出线互感器，两互感器分别与控制单元（22）连接。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的一种低压配电调压设备，其特征在于，所述进线装置（4）、出线装置（9）内均设有避雷器。