CN113890046A - 一种露天煤矿35kV配电线路快速调压系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种露天煤矿35kV配电线路快速调压系统，此调压系统包括调节单元和供能单元，其中，调节单元，其包括连接于母线上的补偿变压器、连接于所述补偿变压器输入端的旁路电源，以及连接于所述旁路电源输入端的功率单元柜，所述补偿变压器的输入端连接有电流互感器；供能单元，其包括连接于所述母线和功率单元柜之间上的供能变压器和连接于所述供能变压器输出端的断路器；可稳定负载电压，消除系统电压三相不平衡；可提高系统稳定性及输电能力；可消除电网电压波动及电压谐波等电能质量问题；可响应速度快、运行范围宽，可时刻保障电压稳定；功率单元故障可自动切换旁路运行状态，保证后级供电连续性。
Description
技术领域
本发明涉及配电线路调压技术领域，尤其涉及一种露天煤矿35kV配电线路快速调压系统。
背景技术
露天煤矿采掘场以35kV架空环坑线路为主干，35/6.3kV移动变电站环坑布置，由变电站馈出6kV电缆线路向各采剥工作平台挖掘机配电，因35kV配电系统上级电源不稳定（电压波动范围33500V～37500V）。大型煤矿挖掘机具有变频控制系统，对电源的敏感程度特别高，如：WK-20挖掘机采用西门子交-直-交的变频控制系统，网络电压直接作用于电力电子器件上，电压过高、过低都将导致PLC二次控制元件的烧毁。大型煤矿挖掘机的正常运转需稳定的电源提供保障。
现有技术中存在的缺陷或不足：1、35/6.3kV移动变电站分接开关调整需要将变电站停电，调整后需要对变压器做预防性试验，影响供电连续性；2、35/6.3kV移动变电站分接开关频繁调整会使接触不良点电阻变大，发热加巨，时间长会导致温度升高，可能会烧断绕组，同时也会引起变压器损耗增大。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有露天煤矿35kV配电线路存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明目的是提供一种露天煤矿35kV配电线路快速调压系统，其目的在于解决煤矿35KV配电系统电源不稳定以及调压系统与35kV母线接线难的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种露天煤矿35kV配电线路快速调压系统，此调压系统包括调节单元和供能单元，其中，调节单元，其包括连接于母线上的补偿变压器、连接于所述补偿变压器输入端的旁路电源，以及连接于所述旁路电源输入端的功率单元柜，所述补偿变压器的输入端连接有电流互感器；供能单元，其包括连接于所述母线和功率单元柜之间上的供能变压器和连接于所述供能变压器输出端的断路器。
作为本发明所述露天煤矿配电线路快速调压系统的一种优选方案，其中：还包括保护单元，其包括并联于所述母线输入侧和输出侧的高压旁路开关、串联于所述母线输入侧的高压输入开关，以及串联于所述母线输出侧高压输出开关；所述调节单元和供能单元并联于所述母线输入侧和输出侧之间区域；所述母线的输入侧还连接有电压互感器。
作为本发明所述露天煤矿配电线路快速调压系统的一种优选方案，其中：所述保护单元中还包括接地保护件，所述接地保护件分别连接于所述母线输入侧和输出侧线路上；所述接地保护件包括接地开关和并联于所述接地开关线路上的过电保护器。
作为本发明所述露天煤矿配电线路快速调压系统的一种优选方案，其中：所述补偿变压器、供能变压器和接地开关的输入端均通过接线器与所述母线相连。
作为本发明所述露天煤矿配电线路快速调压系统的一种优选方案，其中：所述接线器包括导电组件、设置于所述导电组件外侧的保护管、套设于所述保护管外侧的驱动管，以及设置于驱动管两端的束线组件。
作为本发明所述露天煤矿配电线路快速调压系统的一种优选方案，其中：所述导电组件包括导电管、设置于所述导电管两侧的第一导电块和第二导电块；所述第一导电块的一端具有弧形块，所述弧形块通过第一导电杆与第一滑块相连；所述第二导电块的一端具有圆管，所述圆管通过第二导电杆与第二滑块相连；所述第一滑块和第二滑块均滑动与所述导电管的腔内，且二者之间通过张紧弹簧相连。
作为本发明所述露天煤矿配电线路快速调压系统的一种优选方案，其中：所述保护管套接在所述导电组件的外侧，而所述弧形块延伸出所述保护管；所述保护管位于所述圆管的一端侧壁上开设有安装槽。
作为本发明所述露天煤矿配电线路快速调压系统的一种优选方案，其中：所述驱动管整体套设于所述保护管的外侧，其包括第一驱动管和第二驱动管，所述第一驱动管的一端配合套接于所述第二驱动管的一端；所述第二驱动管的腔内还具有限位弹簧，所述限位弹簧套设于所述第一导电杆上，且其端部分别与所述导电管及第二驱动管的腔体侧壁相连。
作为本发明所述露天煤矿配电线路快速调压系统的一种优选方案，其中：所述束线组件包括第一束线件和第二束线件，所述第一束线件包括若干组夹持块，各所述夹持块的一端铰接于所述安装槽内，其另一端包覆于所述圆管的自由端外侧；所述第一驱动管远离所述第二驱动管的一端具有圆弧面，其能够配合包覆于所述夹持块的外侧壁上；所述第二束线件包括对称设置的弧形夹板，所述弧形夹板一端通过铰接座铰接于所述第二驱动管的端部侧壁上。
作为本发明所述露天煤矿配电线路快速调压系统的一种优选方案，其中：所述弧形块位于两块所述弧形夹板之间，且所述弧形夹板的内环侧壁上具有放置所述弧形块的弧形槽。
本发明的有益效果：
1、可稳定负载电压，消除系统电压三相不平衡；2、可提高系统稳定性及输电能力；3、可消除电网电压波动及电压谐波等电能质量问题；4、可响应速度快、运行范围宽，可时刻保障电压稳定；5、功率单元故障可自动切换旁路运行状态，保证后级供电连续性；6、功率单元采用模块化并联方式，同等容量的情况下大大缩小设备体积，结构简单，维护方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明露天煤矿35kV配电线路快速调压系统的整体电气原理图。
图2为本发明露天煤矿35kV配电线路快速调压系统的具体连接示意图。
图3为本发明露天煤矿35kV配电线路快速调压系统的接线器连接场景结构示意图。
图4为本发明露天煤矿35kV配电线路快速调压系统的接线器立体结构示意图。
图5为本发明露天煤矿35kV配电线路快速调压系统的接线器初始状态剖面结构示意图。
图6为本发明露天煤矿35kV配电线路快速调压系统的接线器连接状态结构示意图。
图7为本发明露天煤矿35kV配电线路快速调压系统的接线器接线状态场景剖面示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
实施例1
参照图1和2，为本发明第一个实施例，提供了一种露天煤矿35kV配电线路快速调压系统，此调压系统包括调节单元100、供能单元200和保护单元300。35kV配电线路向负载供电，当配电线路系统出现电压波动时，调节单元100用于线路系统电压的动态调节，而供能单元200用于向调节单元100补偿电能，保护单元300则用于对此调压系统电路进行保护。
具体的，调节单元100，其包括连接于母线L上的补偿变压器101、连接于补偿变压器101输入端的旁路电源102，以及连接于旁路电源102输入端的功率单元柜103，补偿变压器101的输入端连接有电流互感器101a；其中，功率单元柜103、旁路电源102和补偿变压器101单向输出并接入母线L上，用于对母线L上出现的电压异常进行调节，功率单元柜103对旁路电源102提供所需电能，而旁路电源102则将储备的电能通过补偿变压器101补偿至母线L中，电流互感器101a用于变压器二次侧的电流采集，以监测调节单元100的补偿情况。
供能单元200，其包括连接于母线L和功率单元柜103之间上的供能变压器201和连接于供能变压器201输出端的断路器202。供能单元200用于向功能单元柜103补偿电能，而断路器202则用于供能变压器201的断路保护。
保护单元300，其包括并联于母线L输入侧和输出侧的高压旁路开关301、串联于母线L输入侧的高压输入开关302，以及串联于母线L输出侧高压输出开关303；调节单元100和供能单元200并联于母线L输入侧和输出侧之间区域；母线L的输入侧还连接有电压互感器D。
保护单元300中还包括接地保护件304，接地保护件304分别连接于母线L输入侧和输出侧线路上；接地保护件304包括接地开关304a和并联于接地开关304a线路上的过电保护器304b。
在调节单元100和供能单元200接入母线L的线路两侧串接入高压输入开关302和高压输出开关303，形成补偿区域，且在此补偿区域的外侧还接入高压旁路开关301，用于电路保护。而接入的电压互感器D则用于母线L的电压实时监测，以实现补偿的准确。
补偿变压器101、供能变压器201和接地开关304a的输入端均通过接线器400与母线L相连。由于各支路均通过导线与母线L干路呈T形结构连接，因此采用适配此结构的接线器400快速连接。
结合附图1~2中所示，此调压系统可实现对系统电压的波动的快速补偿，稳定负载电压。控制过程为，通过电流互感器101a和电压互感器D实时监测35kV母线的线电压，在系统电压不满足要求时，功率单元柜103通过旁路电源102输出与系统相位相同的电压，并通过补偿变压器101与35kV系统电压相耦合，以达到稳定负载端电压的目的。同理，当实际输出电压偏高时，调节单元100输出与35kV存在一定相位差的电压通过变压器进行耦合，使输出电压达标，当系统电压中存在一定谐波时，调节单元100将输出大小相等方向相反的谐波电压与其抵消。此调压系统用于单向线路，也可用于三相电压不平衡的动态补偿。
实施例2
参照图3~7，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是：接线器400包括导电组件401、设置于导电组件401外侧的保护管402、套设于保护管402外侧的驱动管403，以及设置于驱动管403两端的束线组件404。其中，导电组件401用于线路缆芯的连接，而保护管402用于缆芯的绝缘保护，驱动管403用于驱动束线组件404方便母线L及支路线缆的连接。
具体的，导电组件401包括导电管401a、设置于导电管401a两侧的第一导电块401b和第二导电块401c；第一导电块401b的一端具有弧形块401b-1，弧形块401b-1通过第一导电杆401b-2与第一滑块401b-3相连；第二导电块401c的一端具有圆管401c-1，圆管401c-1通过第二导电杆401c-2与第二滑块401c-3相连；第一滑块401b-3和第二滑块401c-3均滑动与导电管401a的腔内，且二者之间通过张紧弹簧401d相连。
保护管402套接在导电组件401的外侧，而弧形块401b-1延伸出保护管402；保护管402位于圆管401c-1的一端侧壁上开设有安装槽402a。
驱动管403整体套设于保护管402的外侧，其包括第一驱动管403a和第二驱动管403b，第一驱动管403a的一端配合套接于第二驱动管403b的一端；第二驱动管403b的腔内还具有限位弹簧403c，限位弹簧403c套设于第一导电杆401b-2上，且其端部分别与导电管401a及第二驱动管403b的腔体侧壁相连。
束线组件404包括第一束线件404a和第二束线件404b，第一束线件404a包括若干组夹持块404a-1，各夹持块404a-1的一端铰接于安装槽402a内，其另一端包覆于圆管401c-1的自由端外侧；第一驱动管403a远离第二驱动管403b的一端具有圆弧面，其能够配合包覆于夹持块404a-1的外侧壁上；第二束线件404b包括对称设置的弧形夹板404b-1，弧形夹板404b-1一端通过铰接座铰接于第二驱动管403b的端部侧壁上。
弧形块401b-1位于两块弧形夹板404b-1之间，且弧形夹板404b-1的内环侧壁上具有放置弧形块401b-1的弧形槽H。
相较于实施例1，进一步的，由于母线L为裸露的缆芯，因此采用弧形块401b-1与弧形夹板404b-1的结合方式，弧形块401b-1方便与缆芯的外侧壁便于贴合接触，而弧形夹板404b-1在夹持母线L的外壁时，能够保持弧形块401b-1与母线L的稳定连接；而由于支线线缆为具有绝缘保持层的线芯结构，因此采用圆管401c-1与多组夹持块404a-1包覆的方式。线芯插接于圆管401c-1内，多组夹持块404a-1紧固夹持在线芯绝缘层的外侧，在保障稳定连接的前提下，也具有安全性高的特性。
驱动管403既作为保护导电组件401的外管，也作为驱动束线组件404的触发件，其采用第一驱动管403a和第二驱动管403b相互嵌套的方式，即第二驱动管403b的一端嵌套在第一驱动管403a的腔内一端，二者通过螺纹相互配合连接。进一步的，第一驱动管403a驱动呈环状分布的夹持块404a-1，使其自由端夹持在线芯绝缘层的外侧壁上；第二驱动管403b驱动两半环状的弧形夹板404b-1偏转，使其完整包覆在母线L的外壁上。
其余结构与实施例1的结构相同。
结合附图3~7中所示，此接线器400在初始状态下，由于张紧弹簧401d的存在，第一导电块401b和第二导电块401c于导电管401a内相互远离，弧形块401b-1延伸于两弧形夹板404b-1之间；由于限位弹簧403c的存在，第二驱动管403b的端部嵌套在第一驱动管403a的腔内，此时，位于第二驱动管403b端部的两弧形夹板404b-1处于自由状态，即张口状态，方便母线L的放入；而驱动管403套设于保护管402的外侧，由于两驱动管单体处于嵌套状态，总长度较小，使得第一驱动管403a远离第二驱动管403b的一端不挤压各夹持块404a-1的外侧壁，各夹持块404a-1呈自由状态展开，此时方便带有绝缘线缆的导线插入，线芯接入圆管401c-1内，绝缘层位于圆管401c-1的外侧。
当母线L和支路线缆放置好之后，转动第一驱动管403a，使得第一驱动管403a与第二驱动管403b之间的长度增加，此时，限位弹簧403c被拉伸，由于弧形块401b-1在两弧形夹板404b-1之间的限位作用，两弧形夹板404b-1的自由端逐渐靠拢，包覆在母线L的外壁上，弧形块401b-1用于电路连接。而第一驱动管403a的自由端逐渐向各夹持块404a-1靠近，由于二者接触面的弧形面设置，使得各夹持块404a-1产生偏转，并稳定夹持在线缆绝缘层的外壁上。
线缆的线芯与圆管401c-1相连，圆管401c-1用于电路连接，并使得支路线缆与母线L的干路相通。
当拆卸时，反向驱动第一驱动管403a，使其与第二驱动管403b之间的长度缩短至初始状态，即可实现母线L干路与支路的分离。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种露天煤矿35kV配电线路快速调压系统，其特征在于：包括，
调节单元(100)，其包括连接于母线(L)上的补偿变压器(101)、连接于所述补偿变压器(101)输入端的旁路电源(102)，以及连接于所述旁路电源(102)输入端的功率单元柜(103)，所述补偿变压器(101)的输入端连接有电流互感器(101a)；
供能单元(200)，其包括连接于所述母线(L)和功率单元柜(103)之间上的供能变压器(201)和连接于所述供能变压器(201)输出端的断路器(202)。
2.根据权利要求1所述的露天煤矿35kV配电线路快速调压系统，其特征在于：还包括保护单元(300)，其包括并联于所述母线(L)输入侧和输出侧的高压旁路开关(301)、串联于所述母线(L)输入侧的高压输入开关(302)，以及串联于所述母线(L)输出侧高压输出开关(303)；
所述调节单元(100)和供能单元(200)并联于所述母线(L)输入侧和输出侧之间区域；
所述母线(L)的输入侧还连接有电压互感器(D)。
3.根据权利要求1或2所述的露天煤矿35kV配电线路快速调压系统，其特征在于：所述保护单元(300)中还包括接地保护件(304)，所述接地保护件(304)分别连接于所述母线(L)输入侧和输出侧线路上；
所述接地保护件(304)包括接地开关(304a)和并联于所述接地开关(304a)线路上的过电保护器(304b)。
4.根据权利要求3所述的露天煤矿35kV配电线路快速调压系统，其特征在于：所述补偿变压器(101)、供能变压器(201)和接地开关(304a)的输入端均通过接线器(400)与所述母线(L)相连。
5.根据权利要求4所述的露天煤矿35kV配电线路快速调压系统，其特征在于：所述接线器(400)包括导电组件(401)、设置于所述导电组件(401)外侧的保护管(402)、套设于所述保护管(402)外侧的驱动管(403)，以及设置于驱动管(403)两端的束线组件(404)。
6.根据权利要求5所述的露天煤矿35kV配电线路快速调压系统，其特征在于：所述导电组件(401)包括导电管(401a)、设置于所述导电管(401a)两侧的第一导电块(401b)和第二导电块(401c)；
所述第一导电块(401b)的一端具有弧形块(401b-1)，所述弧形块(401b-1)通过第一导电杆(401b-2)与第一滑块(401b-3)相连；
所述第二导电块(401c)的一端具有圆管(401c-1)，所述圆管(401c-1)通过第二导电杆(401c-2)与第二滑块(401c-3)相连；
所述第一滑块(401b-3)和第二滑块(401c-3)均滑动与所述导电管(401a)的腔内，且二者之间通过张紧弹簧(401d)相连。
7.根据权利要求6所述的露天煤矿35kV配电线路快速调压系统，其特征在于：所述保护管(402)套接在所述导电组件(401)的外侧，而所述弧形块(401b-1)延伸出所述保护管(402)；
所述保护管(402)位于所述圆管(401c-1)的一端侧壁上开设有安装槽(402a)。
8.根据权利要求7所述的露天煤矿35kV配电线路快速调压系统，其特征在于：所述驱动管(403)整体套设于所述保护管(402)的外侧，其包括第一驱动管(403a)和第二驱动管(403b)，所述第一驱动管(403a)的一端配合套接于所述第二驱动管(403b)的一端；
所述第二驱动管(403b)的腔内还具有限位弹簧(403c)，所述限位弹簧(403c)套设于所述第一导电杆(401b-2)上，且其端部分别与所述导电管(401a)及第二驱动管(403b)的腔体侧壁相连。
9.根据权利要求8所述的露天煤矿35kV配电线路快速调压系统，其特征在于：所述束线组件(404)包括第一束线件(404a)和第二束线件(404b)，
所述第一束线件(404a)包括若干组夹持块(404a-1)，各所述夹持块(404a-1)的一端铰接于所述安装槽(402a)内，其另一端包覆于所述圆管(401c-1)的自由端外侧；所述第一驱动管(403a)远离所述第二驱动管(403b)的一端具有圆弧面，其能够配合包覆于所述夹持块(404a-1)的外侧壁上；
所述第二束线件(404b)包括对称设置的弧形夹板(404b-1)，所述弧形夹板(404b-1)一端通过铰接座铰接于所述第二驱动管(403b)的端部侧壁上。
10.根据权利要求9所述的露天煤矿35kV配电线路快速调压系统，其特征在于：所述弧形块(401b-1)位于两块所述弧形夹板(404b-1)之间，且所述弧形夹板(404b-1)的内环侧壁上具有放置所述弧形块(401b-1)的弧形槽(H)。
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