CN117791393B - 一种带有光伏装置并应用于充电桩的双层预装式变电站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有光伏装置并应用于充电桩的双层预装式变电站，属于变电站技术领域，包括变电站本体，变电站本体自上而下依次由顶盖、顶部功能室、变压器室、高低压室组成，顶盖顶部采用轴杆与轴承铰接有至少两块光伏板，光伏板底部设有转动支架，转动支架的外形为以轴杆的轴心为圆心的圆弧形，转动支架外弧面设有传动轮齿，顶部功能室内设有驱动光伏板带动的驱动电机，变电站本体墙体内部设有排风通道并通过底部排风口与外界连通，顶部功能室内部顶端设有排风机与防火机构，本发明的光伏板朝向可随太阳光线照射角度的改变而调整，提高吸收太阳能的效率，同时，排风机、防火机构与排风通道配合可以降低变电站内温度并防止火灾蔓延。

Description

一种带有光伏装置并应用于充电桩的双层预装式变电站

技术领域

本发明涉及变电站技术领域，具体涉及一种带有光伏装置并应用于充电桩的双层预装式变电站。

背景技术

预装式变电站，又称为箱式变电站，是一种高压开关设备、配电变压器和低压配电装置，按一定接线方案排成一体的工厂预制户内、户外紧凑式配电设备，即将变压器降压、低压配电等功能有机地组合在一起，安装在一个钢结构箱内，随着新能源汽车的迅猛发展，新能源充电桩成为城市中各停车场的刚需，但是以往规划的停车场并没有设计安装有充电桩的停车位以及配套充电桩的变电站，由于预装式变电站安装便捷、灵活的特点，可以满足大部分停车场加装充电桩的需求，而部分安装于室外的预装式变电站会安装光伏板，顺应可再生能源的发展趋势。

公开号为CN115833723A的中国专利公开了一种光伏预装式变电站，包括调节组件，预装式变电站柜体的顶部内壁上固定连接有逆变柜、配电柜和变压柜，预装式变电站柜体的顶部固定连接有两个支撑块；预装式变电站柜体的顶部内壁上固定连接有逆变柜、配电柜和变压柜，该变电站的第一驱动电机通过第一齿轮带动齿板移动，齿板通过第一铰接杆带动滑块在T形滑轨上滑动并产生挤压力，在挤压力的作用下，使T形滑轨带动光伏板移动，光伏板在支撑块上转动，光伏板使太阳光辐射能直接转换为电能，交流电通过配电柜上的变压柜输送给用电器使用，可以根据地域和使用位置的不同调节光伏板与地面的角度。

但是上述变电站的光伏板只能调节至正面倾斜朝向一侧或者正面朝上，无法倾斜朝向另一侧，无法让光伏板一直保持最高的产电效率，并且预装式变电站通常采用金属钢制作而成，长期暴露在阳光下会是其内部温度过高而导致部分元件受损，甚至会导致短路而诱发火灾，采用风叶排出变电站内部热量的效率较低，难以使变电站内部温度降低至合适范围内，因此上述光伏预装式变电站仍有改进空间。

发明内容

针对背景技术中存在的技术缺陷，本发明提出一种带有光伏装置并应用于充电桩的双层预装式变电站，解决了上述技术问题以及满足了实际需求，具体的技术方案如下所示：

一种带有光伏装置并应用于充电桩的双层预装式变电站，包括变电站本体，所述变电站本体自上而下依次由顶盖、变压器室、高低压室组成，所述顶盖与变压器室之间设有顶部功能室；

所述顶盖顶部采用轴杆与轴承铰接有至少两块光伏板，所述光伏板顶部设有感应元件，所述光伏板底部设有转动支架，所述转动支架的外形为以轴杆的轴心为圆心的圆弧形，所述转动支架外弧面设有传动轮齿；所述顶部功能室内设有驱动电机，所述驱动电机输出端设有与传动轮齿啮合的驱动齿轮；

所述顶盖内壁设有排风通道，所述排风通道在变电站本体墙体内部延伸，所述高低压室外设有若干与排风通道连通的底部排风口；所述顶部功能室内部顶端设有排风机，所述排风机设有与排风通道连通的排风管；

所述顶部功能室内设有防火机构，所述防火机构设有与排风管连通的防火管道。

作为本发明进一步的技术方案，所述顶盖顶部设有若干与排风通道连通的顶部排风口，所述顶部排风口位于光伏板底部下方，所述顶部排风口设有若干挡板，所述挡板端部设有与顶盖固定连接的弹簧铰链。

作为本发明进一步的技术方案，所述顶部排风口内设有第一防尘网，所述底部排风口内设有第三防尘网。

作为本发明进一步的技术方案，所述顶盖外侧底部设有与排风通道连通的中间排风口，所述中间排风口内设有第二防尘网。

作为本发明进一步的技术方案，所述顶部功能室内设有功能柜，所述功能柜内设有逆变器、蓄能电池、伺服系统、光伏变压器，所述功能柜底部设有红外线感烟探测器。

作为本发明进一步的技术方案，所述高低压室由相邻的高压腔室与低压腔室组成，所述高压腔室内设有高压柜，所述低压腔室内设有低压柜，所述变压器室内设有变压器，所述变压器两端电性连接高压柜与低压柜，所述变压器与高压柜、低压柜连接处均设有测温探头，所述低压柜设有温度传感器，所述测温探头电性连接温度传感器。

作为本发明进一步的技术方案，所述高压腔室与低压腔室之间设有电气隔板，所述高低压室底端设有若干连通高低压室内部与外界的通风百叶窗。

作为本发明进一步的技术方案，所述变压器顶部分别设有高压端子与低压端子，所述高压端子通过高压电缆连接高压柜，所述低压端子通过低压铜排连接低压柜。

作为本发明进一步的技术方案，所述测温探头分别位于高压电缆连接高压端子的一端以及低压铜排连接低压端子的一端。

本发明具有的有益效果在于：

本发明两块光伏板的朝向可随太阳光线照射角度的改变而调整，让光伏板始终处于最高效接收太阳能的状态，提高吸收太阳能的效率，光伏板吸收太阳能产生的电能在充电高峰期供充电桩使用，缓解变电站的负荷，光伏板产生的电能可储存起来在变电站出现短路、火灾等危急时候维持排风机的正常运行，排风机与防火机构配合可以通过干粉灭火剂进行灭火或者将阻燃泡沫填充至排风通道中阻止火灾向外蔓延，排风通道还可以使变电站的墙体内部始终具有流动的空气，从而降低太阳光线照射至变电站本体外侧后向其内部传递的热量，避免变电站内部温度过高而导致部分元件受损甚至导致短路而诱发火灾。

附图说明

图1是一种带有光伏装置并应用于充电桩的双层预装式变电站的变电站本体内部的结构示意图。

图2是一种带有光伏装置并应用于充电桩的双层预装式变电站的右视图。

图3是一种带有光伏装置并应用于充电桩的双层预装式变电站的主视图。

图4是一种带有光伏装置并应用于充电桩的双层预装式变电站处于调整状态的内部结构示意图。

图5是一种带有光伏装置并应用于充电桩的双层预装式变电站处于调整状态的右视图。

图6是一种带有光伏装置并应用于充电桩的双层预装式变电站处于调整状态的主视图。

图7是图2中F部分的示意图。

图8是图1中A部分的示意图。

图9是图1中B部分的示意图。

图10是图4中G部分的示意图。

图11是图1中C部分的示意图。

图12是图1中D部分的示意图。

图13是图1中E部分的示意图。

其中：变电站本体1、顶盖11、顶部功能室111、顶部排风口112、挡板113、弹簧铰链114、第一防尘网115、中间排风口116、第二防尘网117、变压器室12、变压器121、测温探头122、高压端子123、低压端子124、高压电缆125、低压铜排126、变压器室门127、电磁锁128、观察窗129、高低压室13、高压腔室131、低压腔室132、高压柜133、低压柜134、温度传感器135、电气隔板136、通风百叶窗137、底部排风口14、第三防尘网141、排风通道15、功能柜16、通风槽17、光伏板2、轴杆21、轴承22、转动支架3、传动轮齿31、驱动电机4、驱动齿轮41、排风机5、排风管51、防火机构6、防火管道61、感应元件7、红外线感烟探测器8。

具体实施方式

下面结合附图与相关实施例对本发明的实施方式进行说明，本发明的实施方式不局限于如下的实施例中，并且本发明涉及本技术领域的相关必要部件，应当视为本技术领域内的公知技术，是本技术领域所属的技术人员所能知道并掌握的。

如图1-8所示，一种带有光伏装置并应用于充电桩的双层预装式变电站，包括变电站本体1，变电站本体1自上而下依次由顶盖11、变压器室12、高低压室13组成，顶盖11与变压器室12之间设有顶部功能室111；顶盖11顶部采用轴杆21与轴承22铰接有至少两块光伏板2，光伏板2顶部设有感应元件7，光伏板2底部设有转动支架3，转动支架3的外形为以轴杆21的轴心为圆心的圆弧形，转动支架3外弧面设有传动轮齿31；顶部功能室111内设有驱动电机4，驱动电机4输出端设有与传动轮齿31啮合的驱动齿轮41；顶盖11内壁设有排风通道15，排风通道15在变电站本体1墙体内部延伸，高低压室13外设有若干与排风通道15连通的底部排风口14；顶部功能室111内部顶端设有排风机5，排风机5设有与排风通道15连通的排风管51；顶部功能室111内设有防火机构6，防火机构6设有与排风管51连通的防火管道61；顶部功能室111内设有功能柜16，功能柜16内设有逆变器、蓄能电池、伺服系统、光伏变压器，功能柜16底部设有红外线感烟探测器8。

本发明的变电站本体1区别于常规变电站的一层布局，而改为上下双层布局，使变电站本体1内的组件更紧凑，减少变电站本体1的占地面积，让变电站本体1更灵活，更易于安装在空间受限的环境中；本发明处于复位状态中时，两块光伏板2以轴杆21与轴承22为顶端向下倾斜，使变电站本体1顶部形状呈悬山式，变电站安装的时候两块光伏板2分别倾斜朝向东方与西方，驱动电机4通过伺服系统控制且连接有继电器，驱动电机4在继电器的控制下可顺时针或逆时针转动并使驱动齿轮41转动，驱动齿轮41转动时会与传动轮齿31啮合传动，由于转动支架3的外形为以轴杆21的轴心为圆心的圆弧形，因此转动支架3会以轴杆21的轴心为轴摆动，从而使光伏板2同步摆动并调整其朝向而处于调整状态，如图4-6所示，感应元件7优选采用光电二极管传感器，光电二极管传感器可以感应太阳光线并感应太阳光线的照射角度，接着通过伺服系统控制驱动电机4工作调整光伏板2的朝向，使光伏板2与太阳光线的夹角始终为90°或最接近90°的状态，本发明的两块光伏板2角度调整范围约为90°，并且均可以跟随太阳光线照射从朝向东方调整至朝向西方，提高光伏板2吸收太阳能的效率，当夜晚、阴天、雨天等环境中感应元件7长期无法感应太阳光线时，两块光伏板2会调整至复位状态。

光伏板2产生的电能会优先通过蓄能电池储存并通过逆变器转变为交流电后提供给变电站中排风机5、防火机构6、驱动电机4等组件使用，蓄能电池储存的电能也可通过变压器升压后并入电网供用户使用，由于本发明的变电站主要应用于新能源充电桩，充电桩存在明显的使用峰谷期，部分车主会利用谷电时段低电价为新能源汽车充电，该时间段变电站需要承受较大负荷，而蓄能电池可以释放电能降低变电站的负荷。

本发明需要通过光伏板2吸收太阳能，因此需要安装在长期有太阳光线照射位置，但是太阳光线长期照射容易导致变电站本体1内部温度过高，本发明的顶部功能室111内设有排风机5，排风机5工作时抽取变电站本体1内部的空气并沿排风管51、排风通道15、底部排风口14排出变电站本体1外，从而促进空气流通降低变电站本体1内的温度，同时，排风通道15在变电站本体1墙体内部延伸，使变电站本体1的墙体内部始终具有流动的空气，可以降低太阳光线照射至变电站本体1外侧后向其内部传递的热量，从而使变电站本体1内部始终处于较低温度，避免其内部温度过高而导致部分元件受损甚至导致短路而诱发火灾。

本发明可通过红外线感烟探测器8感应变电站本体1内是否发生火灾，当发生火灾时，伺服系统会立马控制切断外界电源，蓄能电池为伺服系统、防火机构6、排风机5等供电，其中，防火机构6可采用泡沫发生器，防火机构6内通过碳酸氢钠和硫酸铝溶液混合产生大量具有阻燃功能的泡沫，泡沫通过防火管道61进入排风管51，接着在排风机5产生的风的作用下进入排风通道15内使泡沫填充在变电站本体1的墙体内部，避免火势向外蔓延；防火机构6也可采用自动干粉灭火器，排风机5可通过继电器等元件使其反向转动，使排风机5变为向变电站本体1内部吹风，此时防火机构6喷出的干粉灭火剂沿防火管道61进入排风管51后被排风机5吹至变压器室12与高低压室13内，通过干粉灭火剂扑灭火焰。

进一步地，光伏板2顶部可设置风速传感器用于感应当前环境中的风速，并设置一个最高风速阈值，当环境中的风速高于阈值时控制两块光伏板2调整至复位状态或接近复位状态，降低变电站整体的风阻，避免大风损坏光伏板或者变电站本体1。

进一步地，本发明将变压器121室移到二层，更适合空气流动散热，同时变压器室12与高低压室13之间设有通风槽17，利用热空气上升的原理使热空气被变电站本体1内顶部的排风机5抽取并排出外界，增加空气流通速度，以解决双层变电站因占地面积小而导致空气流通量与散热性能不足的问题。

如图1、4-6、9、10所示，作为本发明的优选实施例之一，顶盖11顶部设有若干与排风通道15连通的顶部排风口112，顶部排风口112位于光伏板2底部下方，顶部排风口112设有若干挡板113，挡板113端部设有与顶盖11固定连接的弹簧铰链114。

本发明通过排风机5抽取的热空气可通过顶部排风口112排出外界，剩下未及时排除的热空气可通过底部排风口14排出外界，根据热空气上升的原理，顶部排风口112可以提供热空气排出的效率，从而提高变电站本体1内部降温的效果，光伏板2处于复位状态时，光伏板2的底部与挡板113抵接使挡板将顶部排风口112盖住，光伏板2通常是在夜间、阴天、雨天、大风等环境中才会处于复位状态，而这些情况中变电站的散热需求较低，因此不会导致变电站本体1内部的温度明显上升，当驱动电机4运行光伏板2摆动抬起时，挡板113会在弹簧铰链114的作用下弹起至挡板113处于水平状态，从而使顶部排风口112打开排出热空气；需要说明的是，挡板113摆动至水平后无法继续摆动，可以一定程度避免外界灰尘进入顶部排风口112内部。

如图1、4、8-10所示，作为本发明的优选实施例之一，顶部排风口112内设有第一防尘网115，底部排风口14内设有第三防尘网141。

本发明的第一防尘网115可以避免外界灰尘从顶部排风口112进入排风通道15内部，第三防尘网141可以避免外界灰尘从底部排风口14进入排风通道15内部，让排风通道15保持通畅，使变电站维持良好的散热性能。

如图1、11所示，作为本发明的优选实施例之一，顶盖11外侧底部设有与排风通道15连通的中间排风口116，中间排风口116内设有第二防尘网117。

本发明的中间排风口116可以在光伏板2处于复位状态排出排风通道15内的热空气，使变电站保持较高的散热性能，第二防尘网117可以避免外界灰尘从中间排风口116进入排风通道15内部，让排风通道15保持通畅，使变电站维持良好的散热性能。

如图1、4所示，作为本发明的优选实施例之一，高低压室13由相邻的高压腔室131与低压腔室132组成，高压腔室131内设有高压柜133，低压腔室132内设有低压柜134，变压器室12内设有变压器121，变压器121两端电性连接高压柜133与低压柜134，变压器121与高压柜133、低压柜134连接处均设有测温探头122，低压柜134设有温度传感器135，测温探头122电性连接温度传感器135。

本发明的测温探头122与温度传感器135优先选用无线连接的方式进行连接，变压器121设有测温探头122并与温度传感器135电性连接，可以很方便地掌控变压器室12内与高低压室13内的温度情况，防止因螺丝松动导致器件接触不良发热，提高变电站的安全性。

如图1、3、4、6所示，作为本发明的优选实施例之一，高压腔室131与低压腔室132之间设有电气隔板136，高低压室13底端设有若干连通高低压室13内部与外界的通风百叶窗137。

本发明高压腔室131与低压腔室132之间的电气隔板136用于将高压柜133与低压柜134分隔，高压柜133与低压柜134在运行时存在不同的电压和电流，采用电气隔板136分隔可以有效地实现二者电气隔离并防止发生电击等事故的发生，提高变电站运行的安全性，通风百叶窗137可以让外界空气进入变电站本体1内部，实现空气流通。

如图1、12、13所示，作为本发明的优选实施例之一，变压器121顶部两端分别设有高压端子123与低压端子124，高压端子123通过高压电缆125连接高压柜133，低压端子124通过低压铜排126连接低压柜134，测温探头122分别位于高压电缆125连接高压端子123的一端以及低压铜排126连接低压端子124的一端。

变电站需要定期进行检修，但是检修无法完全避免变电站过热、短路等突发情况，因此在高压电缆125连接高压端子123的一端、低压铜排126连接低压端子124的一端等容易发热的地方装上测温探头122，并将其测得的温度信号集中到低压柜134上温度传感器135中，温度传感器135可以通过无线通讯模块将测量得到的温度信息发送至监控人员的接收设备中，监控人员可以远程实时监测变压器121各端口的情况，防止因螺丝松动导致高压电缆43或低压铜排44接触不良发热。

进一步地，变压器室12一侧设有变压器室门127，变压器室门127上设有电磁锁128与观察窗129，电磁锁128设于变压器室门127内侧，电磁锁128利用电磁铁通电产生磁性的原理，当电流通过硅钢片时，电磁锁128会产生强大的吸力牢固地吸附在铁板上达到锁门的效果，观察窗129优选采用透明的玻璃覆盖，工作人员对变电站进行检修前可以通过观察窗129观察变压器室12内情况。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种带有光伏装置并应用于充电桩的双层预装式变电站，其特征在于，包括变电站本体（1），所述变电站本体（1）自上而下依次由顶盖（11）、变压器室（12）、高低压室（13）组成，所述顶盖（11）与变压器室（12）之间设有顶部功能室（111）；

所述顶盖（11）顶部采用轴杆与轴承铰接有至少两块光伏板（2），所述光伏板（2）顶部设有感应元件（7），所述光伏板（2）底部设有转动支架（3），所述转动支架（3）的外形为以轴杆的轴心为圆心的圆弧形，所述转动支架（3）外弧面设有传动轮齿（31）；所述顶部功能室（111）内设有驱动电机（4），所述驱动电机（4）输出端设有与传动轮齿（31）啮合的驱动齿轮（41）；

所述顶盖（11）内壁设有排风通道（15），所述排风通道（15）在变电站本体（1）墙体内部延伸，所述高低压室（13）外设有若干与排风通道（15）连通的底部排风口（14）；所述顶部功能室（111）内部顶端设有排风机（5），所述排风机（5）设有与排风通道（15）连通的排风管（51）；

所述顶部功能室（111）内设有防火机构（6），所述防火机构（6）设有与排风管（51）连通的防火管道（61）；

所述顶部功能室（111）内设有功能柜（16），所述功能柜（16）内设有逆变器、蓄能电池、伺服系统、光伏变压器，所述功能柜（16）底部设有红外线感烟探测器（8）；

所述高低压室（13）由相邻的高压腔室（131）与低压腔室（132）组成，所述高压腔室（131）内设有高压柜（133），所述低压腔室（132）内设有低压柜（134），所述变压器室（12）内设有变压器（121），所述变压器（121）两端电性连接高压柜（133）与低压柜（134），所述变压器（121）与高压柜（133）、低压柜（134）连接处均设有测温探头（122），所述低压柜（134）设有温度传感器（135），所述测温探头（122）电性连接温度传感器（135）。

2.根据权利要求1所述的带有光伏装置并应用于充电桩的双层预装式变电站，其特征在于，所述顶盖（11）顶部设有若干与排风通道（15）连通的顶部排风口（112），所述顶部排风口（112）位于光伏板（2）底部下方，所述顶部排风口（112）设有若干挡板（113），所述挡板（113）端部设有与顶盖（11）固定连接的弹簧铰链（114）。

3.根据权利要求2所述的带有光伏装置并应用于充电桩的双层预装式变电站，其特征在于，所述顶部排风口（112）内设有第一防尘网（115），所述底部排风口（14）内设有第三防尘网（141）。

4.根据权利要求1所述的带有光伏装置并应用于充电桩的双层预装式变电站，其特征在于，所述顶盖（11）外侧底部设有与排风通道（15）连通的中间排风口（116），所述中间排风口（116）内设有第二防尘网（117）。

5.根据权利要求1所述的带有光伏装置并应用于充电桩的双层预装式变电站，其特征在于，所述高压腔室（131）与低压腔室（132）之间设有电气隔板（136），所述高低压室（13）底端设有若干连通高低压室（13）内部与外界的通风百叶窗（137）。

6.根据权利要求1所述的带有光伏装置并应用于充电桩的双层预装式变电站，其特征在于，所述变压器（121）顶部分别设有高压端子（123）与低压端子（124），所述高压端子（123）通过高压电缆（125）连接高压柜（133），所述低压端子（124）通过低压铜排（126）连接低压柜（134）。

7.根据权利要求6所述的带有光伏装置并应用于充电桩的双层预装式变电站，其特征在于，所述测温探头（122）分别位于高压电缆（125）连接高压端子（123）的一端以及低压铜排（126）连接低压端子（124）的一端。