CN114597082A - 一种小型化有载调压开关及有载调压配电变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种小型化有载调压开关，包括驱动机构、金属固定板、选择开关组件、切换开关组件、过渡元件，绝缘安装主板，绝缘安装支架，其三相选择开关组件、切换开关组件、过渡元件是以三等分形式安装在绝缘安装主板上，其适用于任何结构的配电变压器，特别是立体巻鉄心变压器，安装在配电变压器中几乎不改变常规配变的形状和体积，大大降低了因开关体积大增加的生产成本，同时实现了带负荷情况下频繁的电压调整，稳定了供电电压，降低了损耗。

Description

一种小型化有载调压开关及有载调压配电变压器
技术领域
本装置涉及电力产品技术领域，具体而言，涉及一种小型化有载调压开关及有载调压配电变压器。
背景技术
配电变压器是供电网的最后一级变压器，应用于国计民生的各个领域，遍布城乡各个角落，数量庞大。现役配电变压器均是无励磁调压方式，调压时需要先切断电源，然后再手动调整无励磁调压开关，调整完毕后再恢复送电。由于需要停电才能调压，且不能做到及时调压，所以在实际供电网中配电变压器等于没有调压措施，造成了供电电压合格率低、稳定性差，使用电设备运行不正常，造成配电变压器本身和用电设备损耗增加。随着社会经济及电网的不断提升发展，对电压质量要求将会越来越高，因而对有载调压配变的可靠性要求会越来越高，为满足不同类型配电变压器的需求，对有载调压开关的可靠性、小型化及调压档位数等的要求也会不断增加。
近年，有将主变压器的有载调压开关应用于配电变压器实现有载调压的案例，但主变压器的有载调压开关体积大且需定期维护，不能满足配电变压器的可靠性要求，不适用数量庞大的配电变压器。市场上也有采用弹簧储能方式和永磁、电磁驱动方式的有载调压开关应用于配电变压器，虽也是采用真空灭弧，但采用此类型的驱动方式，其驱动传动时冲击力大，影响有载调压开关相关部件的使用寿命，使其寿命周期不能满足配电变压器的设计寿命周期，不适用在数量庞大的配电变压器中使用。近期也出现直线式的有载调压开关，其体积较小，但其用于立体巻鉄心配电变压器中会大大增加立体巻鉄心配电变压器的制造成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种小型化有载调压开关及有载调压配电变压器，解决现有技术中有载调压配电变压器因有载调压切换导致的需定期维护的问题，实现有载调压开关的长寿命、免维护的特性，使其寿命周期等同配电变压器本体寿命。同时解决现有技术中有载调压开关体积大、不便于安装的问题，实现有载调压开关小型化，其采用盘式结构，适用于任何结构类型的配电变压器，是立体巻鉄心变压器最适用的调压开关的结构方式，其安装在配电变压器中，几乎不需要改变常规配电变压器的体积和形状进行安装。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种小型化有载调压开关，其特征在于，包括驱动机构、金属固定板、选择开关组件、切换开关组件、过渡元件，绝缘安装主板，绝缘安装支架；
所述驱动机构包括电机、变速箱、驱动轴轮、传动齿轮、槽轮机构、驱动转盘；
每相所述选择开关组件包括两个动触头、若干个静触头；
每相所述切换开关组件包括两个真空灭弧室、两套驱动臂；
所述电机与所述变速箱连接，安装在所述变速箱上；
所述变速箱安装在所述金属固定板上；
所述驱动轴轮与所述变速箱连接；
所述驱动轴轮与所述传动齿轮啮合；
所述动触头安装在所述驱动转盘上；
若干个所述静触头、所述切换开关组件、所述过渡元件均安装在所述绝缘安装主板上；
所述绝缘安装主板通过三个所述绝缘安装支架与所述金属固定板连接；
所述驱动转盘位于所述绝缘安装支架上的压力轴承的下侧；
所述电机通过所述变速箱、所述驱动转轴驱动所述传动齿轮转动，所述传动齿轮带动所述槽轮机构动作，所述槽轮机构带动所述驱动转盘转动，所述驱动转盘有时序的带动所述动触头、所述驱动臂动作，所述动触头选择相应的所述静触头组件中的静触头，所述驱动臂带动所述真空灭弧室动作，完成调压档位的转换。
根据本发明优选的一种实施方式，所述槽轮机构包括拨杆和槽轮，所述拨杆与所述传动齿轮固定连接，所述槽轮的一侧设置有齿轮，与所述槽轮一体化，所述传动齿轮带动其上的所述拨杆转动，所述拨杆驱动所述槽轮转动，所述槽轮转动带动所述齿轮转动，所述齿轮与所述驱动转盘上的齿啮合，带动所述驱动转盘转动。
根据本发明优选的一种实施方式，所述驱动转盘上设置凸轮，所述凸轮带动所述驱动臂动作，进而带动所述真空灭弧室的开断。
根据本发明优选的一种实施方式，所述绝缘安装支架的凸出部分的中间设置贯通的方孔，所述方孔中设置压力轴承，所述驱动转盘位于所述压力轴承的下方，所述压力轴承对所述驱动转盘有一定压力。
根据本发明优选的一种实施方式，所述驱动臂包括臂杆A、臂杆B、连接轴，所述臂杆A位于所述绝缘安装主板的上侧，所述臂杆A的一端与所述连接轴连接，另一端与所述驱动转盘接触；所述连接轴贯穿安装在所述绝缘安装主板上；所述臂杆B位于所述绝缘安装主板的下侧，所述臂杆B的一端与所述连接轴连接，另一端与所述真空灭弧室的动触头连接；所述驱动转盘带动所述臂杆A动作，所述臂杆A通过所述连接轴带动所述臂杆B动作，所述臂杆B带动所述真空灭弧室动作。
根据本发明优选的一种实施方式，在所述绝缘安装主板上设置有凸起，所述凸起均设置在所述静触头之间，所述凸起均高于所述静触头的平面，防止所述动触头在移动过程中将相邻两个所述静触头短路。
根据本发明优选的一种实施方式，所述若干个静触头与变压器高压线圈的调压绕组抽头连接，每相的两个所述真空灭弧室分别与每相对应的所述动触头电气连接，所述过渡元件与每相的一个所述真空灭弧室电气连接。
根据本发明优选的一种实施方式，所述变速箱上设置用于通讯的连接器。
根据本发明优选的一种实施方式，三相所述选择开关组件、所述切换开关组件、所述过渡元件是以三等分所述绝缘安装主板的形式安装在所述绝缘安装主板上。
一种有载调压配电变压器，采用前述任一结构的小型化有载调压开关的有载调压配电变压器。
相对于现有技术，本发明的有益效果是发明了一种小型化有载调压开关及有载调压配电变压器，有载调压开关适用于任何结构的配电变压器，特别是立体巻鉄心变压器，安装在配电变压器中几乎不改变常规配变的形状和体积，大大降低了因开关体积大增加的生产成本；实现了其无故障、免维护连续调压动作60万次以上，在配电变压器寿命周期内可以做到免维护，提高了配电变压器有载调压的可靠性；实现了带负荷情况下频繁的电压调整，稳定了供电电压，降低了损耗。
附图说明
图1是本发明一种小型化有载调压开关的整体结构示意图；
图2是本发明一种小型化有载调压开关驱动机构的部分机构示意图；
图3是本发明一种小型化有载调压开关去除部分驱动机构的结构示意图a；
图4是本发明一种小型化有载调压开关去除部分驱动机构的另一面结构示意图b；
图5是本发明一种小型化有载调压开关的调压档位转换原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下所描述的实施方式仅用于更加清晰地说明本发明的技术方案（仅以调压档位为5档的小型化有载调压开关进行说明），是本发明选定的实施方式，而不是全部的实施方式，不能以此来限制本发明的保护范围。本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
图1至图4是本发明优选的一种小型化有载调压开关的结构示意图，参见图1至图4，一种用于三相有载调压变压器的小型化有载调压开关，包括驱动机构1、金属固定板2、选择开关组件3、切换开关组件4、过渡元件5，绝缘安装主板6，绝缘安装支架7（三个绝缘安装支架7.1、7.2、7.3），三相的选择开关组件3、切换开关组件4、过渡元件5、绝缘安装支架7以三等分的型式分布在绝缘安装主板6上。
驱动机构1包括电机1.1、变速箱1.2、驱动轴轮1.3、传动齿轮1.4、槽轮机构1.5、驱动转盘1.6，变速箱1.2上设置有用于通讯信息传递的连接器1.2.1。
每相选择开关组件3包括两个动触头3.1、3.2、若干个静触头3.3，图示中的是5个静触头3.3.1、3.3.2、3.3.3、3.3.4、3.3.5；每相切换开关组件4包括两个真空灭弧室4.1、4.2、两套驱动臂4.3、4.4。
电机1.1与变速箱1.2连接，电机1.1安装在变速箱1.2上；变速箱1.2安装在金属固定板2上；驱动轴轮1.3与变速箱1.2连接；驱动轴轮1.3与传动齿轮1.4啮合；槽轮机构1.5包括拨杆1.5.1和槽轮1.5.2，1.5.1拨杆与传动齿轮1.4固定连接；动触头3.1、3.2安装在驱动转盘1.6上；静触头3.3、切换开关组件4、过渡元件5均安装在绝缘安装主板6上；绝缘安装主板6上设置有凸起若干个6.1，凸起6.1均设置在静触头3.3之间，凸起6.1均高于静触头3.3的平面，防止动触头3.1、3.2在移动过程中将相邻两个静触头3.3短路；绝缘安装主板6通过三个绝缘安装支架7.1、7.2、7.3与金属固定板2连接；
槽轮1.5.2的一侧设置齿轮，齿轮与驱动转盘1.6上的齿啮合，槽轮1.5.2转动带动驱动转盘1.6转动；驱动转盘1.6上设置有若干个凸轮1.6.1；绝缘安装支架7.1、7.2、7.3上设置有压力轴承7.1.1、7.2.1、7.3.1，压力轴承7.1.1、7.2.1、7.3.1压在在驱动转盘1.6上，保证驱动转盘1.6上的动触头3.1、3.2与绝缘安装主板6上的静触头3.3能电气连接良好。
驱动臂4.3、4.4包括臂杆A 4.3.1、4.4.1、臂杆B 4.3.2、4.4.2、连接轴4.3.3、4.4.3，臂杆A 4.3.1、4.4.1位于绝缘安装主板的上侧，所述臂杆AA 4.3.1、4.4.1的一端与连接轴4.3.3、4.4.3连接，另一端与驱动转盘1.6接触；连接轴4.3.3、4.4.3贯穿安装在绝缘安装主板6上；臂杆B 4.3.2、4.4.2位于绝缘安装主板6的下侧，臂杆B 4.3.2、4.4.2的一端与连接轴4.3.3、4.4.3连接，另一端与真空灭弧室4.1、4.2的动触头连接；
电机1.1通过变速箱1.2、驱动转轴1.3驱动传动齿轮1.4转动，传动齿轮1.4带动其上的拨杆1.5.1转动，拨杆1.5.1驱动槽轮1.5.2转动，槽轮1.5.2带动驱动转盘1.6转动，驱动转盘1.6有时序的带动动触头3.1、3.2、驱动臂4.3、4.4动作，动触头3.1、3.2选择相应的静触头组件中的一个静触头3.3连接，驱动转盘1.6上设置有若干个凸轮1.6.1，凸轮1.6.1带动臂杆A 4.3.1、4.4.1动作，臂杆A 4.3.1、4.4.1通过连接轴4.3.3、4.4.3带动臂杆B4.3.2、4.4.2动作，臂杆B 4.3.2、4.4.2带动真空灭弧室4.1、4.2动作，完成调压档位的转换。
参见图5是本发明一种小型化有载调压开关进行调压选择切换过程的7个步骤，图中N、N+1表示调压绕组两个相邻的线圈分接头，A、B代表选择开关组件3中的两个动触头3.1、3.2，R代表过渡元件5，D1、D2代表切换开关组件4中的两个真空灭弧室4.1、4.2；从调压绕组的N+1分接头切换至N分接头的时序：
步骤1：动触头A、B均与N+1分接头接通，真空灭弧室D1、D2均接通。电流由N+1分接头经动触头A、真空灭弧室D2流过；
步骤2：真空灭弧室D2断开，动触头A与N+1分接头断开，动触头B仍与N+1分接头接通，电流由N+1分接头经动触头B、真空灭弧室D1、过渡元件R流过；
步骤3：动触头B仍与N+1分接头接通，动触头A由N+1分接头无电流转换到N分接头，电流由N+1分接头经动触头B、灭弧室D1、过渡元件R流过；
步骤4：动触头B仍与N+1分接头接通，真空灭弧室D2闭合，动触头A与N分接头接通，电流由N+1分接头经动触头B、真空灭弧室D1、过渡元件R流过，电流由N分接头经动触头A、真空灭弧室D2流过，此时在N+ 1分接头和N分接头间有短暂的环流产生；
步骤5：真空灭弧室D1断开，动触头B与N+1分接头断开，动触头A仍与N分接头接通，电流由N分接头经动触头A、真空灭弧室D2流过；
步骤6：动触头A仍与N分接头接通，动触头B由N+1分接头无电流转换到N分接头，电流由N分接头经动触头A、真空灭弧室D2流过；
步骤7：动触头A仍与N分接头接通，真空灭弧室D1接通，动触头B与N分接头接通，电流由N分接头经动触头A、真空灭弧室D2流过；
以上针对有载调压开关调压选择切换过程进行了说明，以上整个选择切换过程，电弧只产生在真空灭弧室内，选择开关组件均是在无电流状态下进行相应触头的移动或选择，不会对变压器油产生污染，不需要定期进行滤油维护或更换滤芯，大大节省了运行维护成本，对于本技术领域的技术人员已熟知，不再进行说明。
本发明在进行小型化有载调压开关设计时，从小型化、免维护，寿命等同变压器的设计寿命进行研制。本发明的驱动机构1采用的是电机1.1驱动，并采用柔性驱动策略，大大减小小型化有载调压开关再驱动传动过程中对其相关部件（切换开关组件、选择开关组件）的冲击力，提高开关各部件的实使用寿命及可靠性；电机1.1外设置有电机防护外壳，电机防护外壳属于全防护设计结构，且在变速箱上设置全防护的通讯连接器，此种设计位置防水防尘效果好；切换开关组件4中设置有两个真空灭弧室4.1、4.2，调压档位切换时，两个真空灭弧室4.1、4.2均只动作一次，相较于其他只设置一只真空灭弧室每次档位切换需动作两次，且需较复杂的机械机构配合，若选用同类型的真空灭弧室，本发明较其他只选用一只真空灭弧室的寿命延长一倍，提高开关的可靠性；使有载调压开关的免维护使用寿命可以等同变压器本体的使用寿命。本发明采用一个耐受强度足够的绝缘安装主板进行各部件的固定安装，以减小有载调压开关的整体高度；同时有载调压开关的选择开关组件和切换开关组件均设置在同一个绝缘安装主板上，且其驱动传动机构均为同一机构有时序进行控制，使本发明的结构设计简单、紧凑，开关的整体设计归于小型化。通过选用前述方案，本发明实现了有载调压开关的小型化、免维护、可靠性高的特点，适用于数量庞大的配电变压器。在本技术领域内可根据本发明优选的实施方式进行改进，例如可用伺服电机或直线电机或步进电机等马达机构代替本发明的电机结合控制程序进行驱动，也属于本发明的保护范围。本发明中的优选实施方式是以调压档位为5档的小型化有载调压开关进行结构及原理说明，对于其他调压档位数（3档、7档、9档、17档等等）根据本发明进行的改进的开关，也属于本发明的保护范围。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干变化和改进，这些变化和改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种小型化有载调压开关，其特征在于，包括驱动机构、金属固定板、选择开关组件、切换开关组件、过渡元件，绝缘安装主板，绝缘安装支架；
所述驱动机构包括电机、变速箱、驱动轴轮、传动齿轮、槽轮机构、驱动转盘；
每相所述选择开关组件包括两个动触头、若干个静触头；
每相所述切换开关组件包括两个真空灭弧室、两套驱动臂；
所述电机与所述变速箱连接，安装在所述变速箱上；
所述变速箱安装在所述金属固定板上；
所述驱动轴轮与所述变速箱连接；
所述驱动轴轮与所述传动齿轮啮合；
所述动触头安装在所述驱动转盘上；
若干个所述静触头、所述切换开关组件、所述过渡元件均安装在所述绝缘安装主板上；
所述绝缘安装主板通过三个所述绝缘安装支架与所述金属固定板连接；
所述驱动转盘位于所述绝缘安装支架上的压力轴承的下侧；
所述电机通过所述变速箱、所述驱动转轴驱动所述传动齿轮转动，所述传动齿轮带动所述槽轮机构动作，所述槽轮机构带动所述驱动转盘转动，所述驱动转盘有时序的带动所述动触头、所述驱动臂动作，所述动触头选择相应的所述静触头组件中的静触头，所述驱动臂带动所述真空灭弧室动作，完成调压档位的转换。
2.根据权利要求1所述的一种小型化有载调压开关，其特征在于，所述槽轮机构包括拨杆和槽轮，所述拨杆与所述传动齿轮固定连接，所述槽轮的一侧设置有齿轮，与所述槽轮一体化，所述传动齿轮带动其上的所述拨杆转动，所述拨杆驱动所述槽轮转动，所述槽轮转动带动所述齿轮转动，所述齿轮与所述驱动转盘上的齿啮合，带动所述驱动转盘转动。
3.根据权利要求1所述的一种小型化有载调压开关，其特征在于，所述驱动转盘上设置凸轮，所述凸轮带动所述驱动臂动作，进而带动所述真空灭弧室的开断。
4.根据权利要求1所述的一种小型化有载调压开关，其特征在于，所述绝缘安装支架的凸出部分的中间设置贯通的方孔，所述方孔中设置所述压力轴承，所述驱动转盘位于所述压力轴承的下方，所述压力轴承对所述驱动转盘有一定压力。
5.根据权利要求1所述的一种小型化有载调压开关，其特征在于，所述驱动臂包括臂杆A、臂杆B、连接轴，所述臂杆A位于所述绝缘安装主板的上侧，所述臂杆A的一端与所述连接轴连接，另一端与所述驱动转盘接触；所述连接轴贯穿安装在所述绝缘安装主板上；所述臂杆B位于所述绝缘安装主板的下侧，所述臂杆B的一端与所述连接轴连接，另一端与所述真空灭弧室的动触头连接；所述驱动转盘带动所述臂杆A动作，所述臂杆A通过所述连接轴带动所述臂杆B动作，所述臂杆B带动所述真空灭弧室动作。
6.根据权利要求1所述的一种小型化有载调压开关，其特征在于，在所述绝缘安装主板上设置有凸起，所述凸起均设置在所述静触头之间，所述凸起均高于所述静触头的平面，防止所述动触头在移动过程中将相邻两个所述静触头短路。
7.根据权利要求1所述的一种小型化有载调压开关，其特征在于，所述若干个静触头与变压器高压线圈的调压绕组抽头连接，每相的两个所述真空灭弧室分别与每相对应的所述动触头电气连接，所述过渡元件与每相的一个所述真空灭弧室电气连接。
8.根据权利要求1所述的一种小型化有载调压开关，其特征在于，所述变速箱上设置用于通讯的连接器。
9.根据权利要求1所述的一种小型化有载调压开关，其特征在于，三相所述选择开关组件、所述切换开关组件、所述过渡元件是以三等分所述绝缘安装主板的形式安装在所述绝缘安装主板上。
10.一种有载调压配电变压器，其特征在于，采用前述权利要求中任一结构的小型化有载调压开关的有载调压配电变压器。
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