一種帶拔插式電容補償的低壓綜合配電箱的配電進線和補償櫃的製作方法
2023-06-23 06:50:41 1
本實用新型涉及一種新型的低壓綜合配電箱，尤其涉及一種帶拔插式電容補償的低壓綜合配電箱的配電進線和補償櫃。
背景技術：
低壓綜合配電箱是由生產的一種集電能分配、計量、保護、控制、無功補償於一體的新型綜合控制箱。是我公司根據國家電網智能化建設的要求，該產品不僅具有配電功能適用於廣大農村的產品特點，更具有了智能電網要求的電能信息採集與監控，電網負荷控制管理以及無功優化補償等功能，是城鄉電網的必備產品。
但是由於無功補償優化作為其主要功能之一，電容器作為無功補償優化手段的主要器件，本身又是易損耗器件。且目前的低壓綜合配電箱採用了無功優化補償的電容器固定在箱體內部。因此對於何時更換電容器且如何快速更換電容器是一件目前急破解決的事情。
技術實現要素：
本實用新型的目的在於提供一種帶拔插式電容補償的低壓綜合配電箱的配電進線和補償櫃。
本實用新型的目的是這樣實現的，所述的一種帶拔插式電容補償的低壓綜合配電箱的配電進線和補償櫃，包括櫃體、進線A相銅排、進線B相銅排、進線C相銅排、計量互感器、進線刀熔式隔離開關、氧化鋅避雷器、塑殼斷路器、指示燈、空氣開關和複合開關，其特徵在於：所述的進線A相銅排、進線B相銅排、進線C相銅排分別用於連接A相、B相、C相三相進線電纜；進線A相銅排、進線B相銅排、進線C相銅排分別套接有計量互感器，用於採集主線路A相、B相、C相的電流信息；進線刀熔式隔離開關的進線端子分別連接於進線A相銅排、進線B相銅排和進線C相銅排，出線端子分別連接於三相四線主母排，既具有隔離功能，同時也具備短路分斷功能；A相、B相、C相與地之間分別並聯有氧化鋅避雷器；通過指示燈指示當前設備三相電是否正常；塑殼斷路器安裝於櫃體的主開關，並通過銅導線與空氣開關連接；在空氣開關後面連接有複合開關，複合開關與拔插式電容器之間採用銅導線連接。
所述的拔插式電容器包括拔插式電容器的本體、靜觸頭和動觸頭，在拔插式電容器的本體上表面設有四個接口，分別為A/B/C/N的接線端子；在拔插式電容器的本體的下表面的單個接口作為接地端子，所述的動觸頭具有A、B、C、N四相的引出線，分別是A相引出線、B相引出線、C相引出線、N相引出線，其中引出線一側採用的接線鼻子與複合開關對接，該接線鼻子設計為正方形、長方形、圓形或橢圓形，另一側與靜觸頭對接，所述的靜觸頭接在拔插式電容器的本體上。
本實用新型的優點：
本實用新型具備計量、避雷、電容補償等低壓綜合配電功能。本實用新型的電容器採用公插與母插的連接進行快速安全插拔、防錯設計。更換電容器，只需要把本體取下，連接複合開關上的插拔件能循環利用，減少了更換時間，節約了生產成本和資源。
本實用新型還集成採用APP應用軟體、後臺主站與帶拔插式電容補償的低壓綜合配電箱構成一體化系統，方便使用者進行設置參數、手動控制、及獲取帶拔插式電容補償的低壓綜合配電箱的各種實時與歷史運行數據。
附圖說明
圖1是本實用新型實施例的配電進線和補償櫃結構示意圖。
圖2是本實用新型實施例的配電出線和計量櫃結構示意圖。
圖3是本實用新型實施例的控制拔插式電容器投切原理框圖。
圖4是本實用新型實施例的一種新型的綜合智能配電箱原理框圖。
圖5是本實用新型實施例的智能採集器原理框圖。
圖6為本實用新型實施例的拔插式電容器的分離圖。
圖7為本實用新型實施例的拔插式電容器的組合圖。
圖8為本實用新型與外部的接收設備的原理框圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本實用新型一種帶拔插式電容補償的低壓綜合配電箱工作原理及工作過程進行詳細說明：
本實用新型所述的一種帶拔插式電容補償的低壓綜合配電箱的配電進線和補償櫃，包含有外殼、（A/B/C）進線銅排、計量互感器、進線刀熔式隔離開關、翻排、氧化鋅避雷器、指示燈、塑殼斷路器、空氣開關、複合開關、拔插式電容器、無功補償控制器、行程開關、表支架、智能採集器、熔斷器底座、三相四線（A/B/C/N）主母排、出線開關、低壓計量接線盒、低壓線路避雷器。
如圖1所示是本實用新型所述實施例的一種帶拔插式電容補償的智能低壓綜合配電箱配電進線和補償櫃的結構示意圖。圖中：進線A相銅排1、進線B相銅排2、進線C相銅排3、計量互感器4、進線刀熔式隔離開關5、翻排6、氧化鋅避雷器7、指示燈8、塑殼斷路器9、空氣開關10、複合開關11、拔插式電容器12。其中所述的進線A相銅排1、進線B相銅排2、進線C相銅排3分別用於連接A相、B相、C相三相進線電纜；進線A相銅排1、進線B相銅排2、進線C相銅排3分別套接有計量互感器4，用於採集主線路A相、B相、C相的電流信息。進線刀熔式隔離開關5的進線端子分別連接於進線A相銅排1、進線B相銅排2、進線C相銅排3，出線端子分別連接於三相四線（A/B/C/N）主母排，既具有隔離功能，同時具備短路分斷功能；A相、B相、C相與地之間分別並聯有氧化鋅避雷器7；指示燈8用來指示當前設備三相電是否正常；塑殼斷路器9安裝於補償櫃的主開關，並通過銅導線與空氣開關10連接，用於補償櫃出線短路過流等故障保護；空氣開關10連接於塑殼斷路器9及複合開關11之間，複合開關11安裝在補償櫃中空氣開關與電容之間，採用銅導線連接，方便在故障斷開及檢修，電容可採用常規電容或本實用新型所示的拔插式電容器；複合開關11採用動觸頭與拔插式電容器連接，是作為控制電容器投入與切除的投切開關；拔插式電容器12作為無功補償的最終執行單元，合理控制拔插式電容器12的投入與切除，實現提升線路功率因數。
如圖2所示是本實用新型所述實施例的一種帶拔插式電容補償的智能低壓綜合配電箱配電出線和計量櫃的結構示意圖。所述的計量櫃包括箱體和箱門，箱體內有出線櫃、無功補償控制器13、行程開關14、表支架15、智能採集器16、熔斷器底座17、風扇18、A相主母排19、B相主母排20、C相主母排21、N相主母排22，出線開關23、低壓計量接線盒24和低壓線路避雷器25。圖中：無功補償控制器13、行程開關14、表支架15、智能採集器16、熔斷器底座17、風扇18、三相四線（A/B/C/N）主母排指A相主母排19、B相主母排20、C相主母排21、N相主母排22，出線開關23、低壓計量接線盒24、低壓線路避雷器25。其中所述的無功補償控制器13安裝於一種帶拔插式電容補償的智能低壓綜合配電箱的補償櫃側，用於採集線路電壓、電流、有功功率、無功功率、功能因數等電能參數，並根據計算分析發出控制指令，控制拔插式電容器的投入與切除；行程開關14安裝在箱門與一種帶拔插式電容補償的智能低壓綜合配電箱內部支架之間是用於判別配電箱的箱門是否被開關或者未關緊，並將開啟的次數、時間點等狀態傳至智能採集器16；表支架15預先安裝於箱體內部，用於掛靠配變監測終端（根據用戶需求，最多可掛靠兩隻終端）；智能採集器16為現有技術也可以為採用本實用新型下面如圖5所述的專有技術。其具有如下功能：智能採集器16可以通過三相電壓、電流採集模塊實現自動採集監測三相線路上的電壓、電流信息，合理分析計算當前線路的功率因數及無功需量，當線路無功需量大時，通過智能採集器16發出相應指令，自動控制複合開關11閉合，實現對拔插式電容器12的投入，進行無功補償，提高線路功率因數；熔斷器底座17安裝在一種帶拔插式電容補償的智能低壓綜合配電箱的出線櫃的支撐架導軌上是通過加裝熔斷絲，在出現短路過流時，進行分斷作用，同時方便檢修；風扇18安裝在一種帶拔插式電容補償的智能低壓綜合配電箱的出線櫃和電容補償櫃的頂部是用於對配電箱內部進行降溫作用，可接收智能採集器16的控制指令，控制風扇運行；三相四線（A/B/C/N）主母排即A相主母排19、B相主母排20、C相主母排21、N相主母排22連接於出線開關23上，出線開關23安裝在一種帶拔插式電容補償的智能低壓綜合配電箱的出線櫃，同時也可以供電於智能採集器16；出線開關23帶漏電保護，同時具有485通訊接口，智能採集器16可通過485埠對接，接線數據採集；低壓計量接線盒24預留接線埠，供用戶使用，當用戶需要接入配變監測終端時，可通過低壓計量接線盒24進行線路連接；低壓線路避雷器25是防止箱體內部遭受雷擊的影響，並可將實時狀態及數據傳送至智能採集器16中。
如圖3所示是本實用新型所述實施例的一種新型的綜合智能配電箱中控制拔插式電容器投切原理框圖。其中所述智能採集器連接複合開關驅動電路，複合開關驅動電路經複合開關連接拔插式電容器，複合開關驅動電路為一般技術人員能實現的技術，智能採集器16能通過三相電壓、電流採集模塊實現自動採集監測三相線路上的電壓、電流信息，合理分析計算當前線路的功率因數及無功需量，當線路無功需量大時，通過智能採集器16發出相應指令，控制複合開關驅動電路的工作並發出相應的投切控制信號，控制複合開關的開合閘，當線路無功需量大時，控制複合開關正常閉合，實現對拔插式電容器的投入，進行無功補償，提高線路功率因數。智能採集器16為現有技術也可以為採用本實用新型下面如圖5所述的專有技術。
如圖4所示是本實用新型所述實施例的一種新型的綜合智能配電箱的原理框圖，其中智能採集器可以利用自身採集模塊功能，採集並計算分析進線主母排的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數等電能參數。智能採集器同時具備485無線通訊接口功能，行程開關監測模塊、無功補償模塊、電能分配模塊、風扇監測模塊、低壓線路避雷器監測模塊的信號輸出端分別與智能採集器的485通訊接口進行連接。智能採集器通過485通訊接口可以接收行程開關的運行狀態、箱體開啟的時間點、次數等信息；可以接收無功補償模塊中的電壓、電流、功率因數、投入拔插式電容器的次數及容量、投入拔插式電容器時的電流及自身溫度等信息；可以接收電能分配模塊中n路出線開關的電壓、電流信息，實時監控電能分配的效果；可以接收採集當前箱內運行溫度，合理控制風扇的開啟與關閉，實時記錄風扇的運行狀態及運行效果；還可以接收低於線路避雷器的雷擊次數、運行狀態等信息。智能採集器還與GPRS無線通訊模塊和WIFI通訊模塊進行連接，其中GPRS無線通訊模塊為外置，WIFI通訊模塊內置與智能採集器中。通過GPRS無線通訊方式，實現智能採集器與後臺分析主站的數據交互，並可將數據接入微信公眾號；通過WIFI通訊方式，實現智能採集器與APP移動端應用軟體的數據交互，方便現場安裝調試。通訊模塊與智能採集器和後臺分析主站之間相互傳遞信號及數據交互，實現了一種新型的綜合智能配電箱的信息化和實時數位化管理。智能採集器分別採集主母排電壓、電流、功率因數等電能參數、行程開關狀態、無功補償模塊、電能分配模塊、風扇監測模塊、避雷器監測模塊的信號，並進行信號處理，實現可靠的無功補償動作及電能分配，同時具備對可拔插電容器的電流及溫度監測功能，能夠有效分析出拔插式電容器當前的使用壽命及運行情況，能夠快捷的對拔插式電容器的檢修與更換。上述具體各部件模塊及功能如下：
1）行程開關監測模塊：此模塊為現有技術產品，如可以採用市售的TZ-7121型的行程開關。利用生產機械運動部件的碰撞使其觸頭動作來實現接通或分斷控制電路，達到一定的控制目的。本實用新型所述的行程開關監測模塊是用於判別配電箱的箱門是否被開啟或者未關緊，並實時將開啟的次數、時間點、箱門故障的信息傳輸至智能採集器。
2）無功補償模塊：此模塊為現有技術產品，如可以採用市售的JKWF-16型低壓無功補償控制器採集線路電壓、電流、無功功率、有功功率等電能參數，控制拔插式電容器的投入與切除，以提高電網功率因數，降低線路損耗改善電能質量。
3）電能分配模塊：此模塊為現有技術產品，如可以採用市售的SMC1型的剩餘電流動作斷路器，充分採用其自動重合閘及手動或自動合閘功能，對用電設備進行配電和控制，實現將一路（或兩路）電源進線分成若干路出線，每路出線都帶有計量和保護裝置，同時該模塊具備電路出現過載、短路和漏電時，提供斷電保護。
4）風扇監測模塊：此模塊為現有技術產品，如可以採用市售的KTC型的溫控開關機械式溫控儀，主要用於對箱內溫度進行監測及風扇的運行狀態控制，實時監測風扇運轉的速度、運行的時間等信息並記錄，合理控制風扇的運轉時效性，實現最大化的利用風扇，並保證風扇的運行壽命。
5）避雷器監測模塊：此模塊為現有技術產品，如可以採用市售的ES-2010型避雷器在線監測器，主要是用來監測保護一種新型的綜合智能配電箱中各種電子元件設備免受雷電過電壓、操作過電壓、工頻暫態過電壓衝擊而損壞的一種電子元器件。可通過智能採集器採集此模塊中的雷擊次數、雷擊時間、運行狀態等參數，能夠實現該模塊故障時的快速檢修。
6）進線母排監測模塊：此模塊為現有技術產品，如可以採用市售的FKGA42-KCG3型配電採集終端，能夠對實際運行線路中的電壓、電流、無功功率、有功功率、功率因數等電能參數的採集及計算，該數據信息將實時記錄並保存於智能採集器中。
7）GPRS無線通訊模塊：此模塊實現了一種新型的綜合智能配電箱與後臺分析主站的數據可靠傳輸，能夠將一種新型的綜合智能配電箱運行的歷史數據及當前數據傳送至後臺分析主站進行分析及存儲。
8）WIFI通訊模塊：此模塊實現了一種新型的綜合智能配電箱與APP移動端應用軟體的數據傳輸及控制，能夠實現就地對一種新型的綜合智能配電箱參數設置及狀態控制，方便現場安裝與維護。
如圖5所示是本實用新型所述實施例的一種新型的綜合智能配電箱中智能採集器的原理框圖。包括主控MCU、三相電壓採集模塊、三相電流採集模塊、數據存儲模塊、無線通信模塊（GPRS無線通訊和WIFI無線通訊）、電源模塊、485通訊模塊、人機界面，所述的三相電壓採集模塊、三相電流採集模塊、數據存儲模塊、無線通信模塊、電源模塊、485通訊模塊、人機界面分別與主控MCU連接，上述具體各部件模塊及功能如下：
1）主控MCU：採用現有市售產品，完成對採集的線路實時的電壓、電流、無功功率、功率因數等電能參數的分析與計算，實現傳輸與控制、並發出控制信號驅動開關控制電路，進行合理控制拔插式電容器的投入與切除，這些校準分析及計算程序為一般技術人員能實現的。
2）三相電壓採集模塊、三相電流採集模塊：它包括電能計量晶片和信號處理電路，電能計量晶片採用高精度AD晶片，高精度AD晶片作為電壓電流計量使用，信號處理電路的作用是將輸入的電壓電流信息調理成高精度AD晶片內能做精確模擬數字轉換及計算的信號，再將結果定時傳送給主控MCU，此部分採用了專業的高精度AD晶片。高精度AD晶片和信號處理電路為現有技術。
3）數據存儲模塊：此模塊對各種運行數據進行存儲及查詢，可以採用各類存儲介質，為現有技術。
4）無線通信模塊：此無線通信模塊包含了GPRS無線通訊和WIFI無線通訊。通過GPRS無線通訊和後臺分析主站進行實時數據交互。通過WIFI無線通訊和APP移動端應用軟體進行數據交互。此GPRS無線通訊和WIFI無線通訊為現有技術。
5）電源模塊：交流220V作為電源輸入，經過電源模塊轉換成多路直流電壓供各電路模塊使用。其中主控MCU、無線通信模塊等採用3.3V，三相電壓採集模塊、三相電流採集模塊工作電壓為5V。
6）485通訊模塊：485通訊模塊，是通過與行程開關、無功補償控制器、n路出線開關、風扇、低壓線路避雷器的接口相連接，用於採集接收其相關信息，並進行分析計算及控制，此技術為一般技術人員能實現的。
7）人機界面：該人機界面採用觸摸式控制及顯示，具有界面簡明、信息豐富、操作簡便、擴充性好、安全可靠性好等特點，此技術為一般技術人員能實現的。
如圖6、圖7所示的分別為拔插式電容器的分離圖及組合圖，二者結合在一起，構成一個完整的拔插式電容器。如圖6所示中，具有四個接口的為拔插式電容器的A/B/C/N的接線端子，其中N相端子設計的位置分布不同於A/B/C三相，防止動觸頭接入出錯。單個接口的為拔插式電容器的接地端子，圓柱體為拔插式電容器的本體30。如圖6所示中，具有A、B、C、N四相的引出線，分別對應A相引出線26、B相引出線27、C相引出線28、N相引出線29，其中引出線一側採用的接線鼻子與複合開關對接，該接線鼻子可設計為正方形、長方形、圓形、橢圓形等，另一側與拔插式電容器的靜觸頭對接。與靜觸頭對接的母插採用內孔彈簧31設計，既能夠保證可靠的供電，同時取消傳統樁頭螺絲螺母，對於扭力沒有約束，減少電容器接線過程中如果扭力過大會導致樁頭固封件出線裂紋或受損的風險，提高拔插式電容器的壽命。如圖7所示為拔插式電容器的組合圖，通過動觸頭與電容器本體相結合，能夠組合形成拔插式電容器。通過採用以上所述的技術特點，能夠有效地、合理地開發出拔插式電容器，能夠實現快速安全拔插。並且具備以下幾個特點：電容器在損壞情況下，只需要把將本體取下，上樁頭插拔件能循環利用，節約了生產成本和資源；節約更換電容器時間，提高工作效率；防錯措施設計，電極間ABCN採用不同位置分布，防止重新接入時的接線錯誤；上樁頭插件可以防止相間或相地短路，起到一定的保護作用；插件防止電極氧化，對導電性沒有影響，延長使用壽命。
如圖8所示，本實用新型採用一種新型的綜合智能配電箱、APP移動端應用軟體、後臺分析主站、微信公眾號構成一體化系統。APP移動端應用軟體可通過WIFI無線通信模塊與一種新型的綜合智能配電箱進行信息交互。後臺分析主站也可以通過GPRS通信模塊與一種新型的綜合智能配電箱進行無線通訊，同時後臺分析主站可以與微信公眾號進行數據接入，多種後臺進行數據分析及存儲。APP移動端應用軟體、後臺分析主站、微信公眾號可以同時對一種新型的綜合智能配電箱進行參數設置、歷史運行數據採集及狀態控制。所述的智能採集器採集並分析線路電壓、電流、功率因數等電能參數，接收行程開關、風扇、無功補償模塊、電能分配模塊、低於線路避雷器相關參數及運行狀態。本實用新型採用一種新型的綜合智能配電箱中的智能採集器採用圖5的技術時，包括主控MCU、三相電壓採集模塊、三相電流採集模塊、數據存儲模塊、無線通訊模塊、電源模塊、485通訊方式、人機界面等，所述的三相電壓採集模塊、三相電流採集模塊、數據存儲模塊、無線通訊模塊、電源模塊、485通訊方式、人機界面分別與主控MCU連接，所述的APP移動端應用軟體通過WIFI無線通信模塊與一種新型的綜合智能配電箱進行信息交互，後臺分析主站通過GPRS通訊模塊與智能採集器進行信息交互，後臺分析主站還可以與微信公眾號進行數據接入，通過主控MCU完成傳輸與控制，為一般技術人員能實現的技術。