一種變壓器組自調控系統的製作方法

2023-11-05 13:34:20

本發明涉及到電氣領域的變壓器，具體的說是一種變壓器組自調控系統。

背景技術：

變壓器是利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置，是供電系統中必備的電氣設備，其目的是將為了便於輸送的高壓電轉換成各用電器使用的低壓電。為了給某片區域的用電戶進行供電，傳統的供電方式為，將這片區域分成若干個小區域，然後每個小區域分配一臺變壓器，由該變壓器負責該小區域內的用電供給，各小區域之間相互獨立。但是這種供電方式，在用電低谷時，如夜間，整片區域的若干臺變壓器幾乎都處於低負載狀態，此時，有相當一部分變壓器自身的功耗大於其負載功耗，導致電能的利用率甚至不到10%，不僅造成了電能的浪費，而且也不利於變壓器的長期使用。

技術實現要素：

為解決現有的變壓器供電方式在用電低谷時導致的電能利用率低、變壓器損耗的問題，本發明提供了一種變壓器組自調控系統，該自調控系統首先將若干臺變壓器的低壓輸出電線相併聯，並通過低壓智能檢測裝置監控每臺變壓器的輸出功率，然後通過計算整個系統某段時間的總輸出功率，以此總輸出功率來決定開啟或關閉部分變壓器，從而充分利用了變壓器的有效負載，不僅解決了電能利用率低的問題，而且也可以延長變壓器的使用壽命。

本發明為解決上述技術問題所採用的技術方案為：一種變壓器組自調控系統，該系統包括若干臺分別向不同區域供電的變壓器，每臺變壓器的高壓接線端子和低壓接線端子分別通過高壓智能檢測裝置和低壓智能檢測裝置與高壓內置式智能真空斷路器和低壓外置式智能斷路器連接，且在每臺變壓器上設置有將變壓器高壓接線端子、低壓接線端子、低壓智能檢測裝置、高壓智能檢測裝置和高壓內置式智能真空斷路器密封在其內的密封罩，高壓電纜通過插拔式結構與高壓內置式智能真空斷路器連接，低壓外置式智能斷路器與低壓輸出電線連接，且每臺變壓器的低壓輸出電線之間並聯連接；所述每臺變壓器的低壓智能檢測裝置將檢測到的負載功率傳遞給控制中心，控制中心將接收到的負載功率匯總並以此為依據控制某臺或某幾臺變壓器的高壓內置式智能真空斷路器和低壓外置式智能斷路器斷開與連通。

所述插拔式結構包括相互配合的母頭和子頭，母頭包括一端開口另一端封閉的絕緣套筒、設置在絕緣套筒底部的導電卡座以及若干弧形固定板，其中，導電卡座的底部設置有引出絕緣套筒的導線，導電卡座的外邊緣和中心位置分別設置有環形擋板和圓形凸臺，所述若干弧形固定板的底部均活動設置在環形擋板和圓形凸臺之間形成的環形槽內，以使每塊弧形固定板均可在環形槽內沿環形槽的徑向活動；環繞所有弧形固定板外側的上部和下部均設置有環形彈簧，以使所有弧形固定板之間圍成供子頭插入的空腔，在弧形固定板與絕緣套筒側壁之間設置有彈性膠套，所述圓形凸臺伸入空腔內，且其端部設置有卡住子頭端部的弧形凹陷；所述子頭包括一絕緣皮套和一端插入絕緣皮套內的導電桿，導電桿位於絕緣皮套內的一端與電纜的金屬芯連接，另一端具有伸入到空腔並與弧形凹陷接觸的導電頭。

所述圍成空腔的弧形固定板與圓形凸臺之間具有間隙；所述導電卡座通過其底部設置的連接臺與絕緣套筒的底壁螺紋連接。

所述環形擋板朝向弧形固定板的側壁為傾斜的坡面，且該坡面自底部向上朝向絕緣套筒的側壁傾斜。

所述彈性膠套的底部外側設置有插入環形擋板與絕緣套筒側壁間的延伸部，且延伸部與彈性膠套連接處形成卡在環形擋板上的卡臺結構。

所述弧形固定板外側壁的上部和下部分別設置有定位環形彈簧的弧形槽，弧形固定板內側壁的上部和下部分別設置有弧形凸起和矩形凸起，且弧形凸起和矩形凸起之間形成凹陷部；弧形固定板的底部通過支臺活動設置在環形槽內，且支臺和矩形凸起之間形成與圓形凸臺側壁相配合的卡臺；弧形固定板的頂部與弧形凸起之間為自下而上外擴的坡面，以使子頭的導電頭能夠在該坡面上滑動並克服環形彈簧的彈力後卡入到弧形凹陷內；所述子頭的導電桿上設置有環形的限位卡槽，該限位卡槽與弧形固定板上的弧形凸起相配合，以將導電頭鎖緊固定在空腔內。

環繞所述若干弧形固定板外側壁的上部和下部分別設置有限定弧形固定板最大擴展範圍的限位環。

所述導電桿插入絕緣皮套內的一端上設置有具有內螺紋的連接孔，該連接孔與高壓電纜內金屬芯端部的連接頭螺紋連接。

所述密封罩的側壁上設置電纜孔，電纜孔內設置有防水密封結構，該防水密封結構包括對稱卡在密封罩上電纜孔兩端的由矽膠材質製成的密封環，密封環中部的穿線孔與其中穿過電纜的外徑為過盈配合，兩個密封環之間為填充封閉膠凝固後形成的填充密封塞。

所述電纜孔的兩端外擴形成一直徑大於電纜孔直徑的卡環，且密封環由膨脹部和塞緊部兩部分構成，其中，膨脹部的外徑與電纜孔的內徑相同，塞緊部的外徑與卡環的內徑相同，塞緊部的厚度大於卡環的厚度。

本發明中，高壓智能檢測裝置用於控制高壓內置式智能真空斷路器的斷開或閉合；高壓內置式智能真空斷路器用於斷開或連接高壓與變壓器的初級；低壓智能檢測裝置用於控制低壓外置式智能斷路器的斷開或閉合，以及檢測並傳遞變壓器的負載功率（即輸出功率）到控制中心；低壓外置式智能斷路器用於斷開或連接低壓與變壓器的次級。

本發明所述的密封罩及變壓器外殼的材質為鋁合金。

本發明中，所述電纜孔內設置有外擴的環狀弧形凹陷，以使填充的封閉膠凝固後形成與此弧形凹陷相配合的凸起環；或者，電纜孔內沿其內徑分布有螺旋狀凹陷。

本發明中，所述環形彈簧有4條，且每兩條為一組，兩組環形彈簧分別環繞設置在弧形固定板外側的上部和下部。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

1）本發明通過將若干臺變壓器的低壓輸出電線相併聯，並通過低壓智能檢測裝置監控每臺變壓器的輸出功率，然後通過計算整個系統某段時間的總輸出功率，以此總輸出功率來決定開啟或關閉部分變壓器，從而充分利用了變壓器的有效負載，不僅解決了電能利用率低的問題，而且也可以延長變壓器的使用壽命；

2）本發明的電纜採用插拔式結構連接，不僅連接方便快速，而且連接緊密；插拔式結構的母頭通過採用若干弧形固定板和環形彈簧配合圍成供子頭插入的空腔，而且在空腔內設置有弧形凹陷，該弧形凹陷與子頭配合，從而不僅保證了接觸的緊密性，而且也提高了連接的緊固性，子頭克服環形彈簧的彈力後插入到空腔內後，在環形彈簧彈力作用下，能夠使弧形固定板卡緊子頭，從而提高了連接的緊固性；

3）弧形固定板的下端可在環形擋板和圓形凸臺之間形成的環形槽內活動，而且外部設置有彈性膠套，能夠使子頭在插入到空腔內後，空腔體積變大，進而對子頭產生一定的卡緊作用；

4）本發明通過將變壓器的高壓接線端子、低壓接線端子、低壓智能檢測裝置、高壓智能檢測裝置和高壓內置式智能真空斷路器密封在密封罩內，而後用於接線的電纜通過密封罩上的電纜孔伸入到密封罩內，在電纜與電纜孔配合時採用特殊的防水密封結構，這樣通過防水密封結構與密封罩的配合，改善了變壓器的防水密封效果，實現了變壓器的防水功能；本發明的防水密封結構通過採用矽膠材質製成兩個密封環，電纜穿入這兩個密封環內後，由於兩者過盈配合，因此，電纜穿入密封環後再穿入電纜孔中時，由於擠壓變形，使得密封環與電纜孔以及密封環與電纜之間均形成緊密封閉結構，而且在兩個密封環之間填充封閉膠，這樣在封閉膠凝固後形成填充密封塞，進一步增強了密封效果，完全隔絕了水的滲透。

附圖說明

圖1為本發明中每臺變壓器的連接結構示意圖；

圖2為本發明插拔式結構母頭的結構示意圖；

圖3為本發明弧形固定板的結構示意圖；

圖4為本發明插拔式結構子頭的結構示意圖；

圖5為本發明防水密封結構的示意圖；

附圖標記：1、變壓器，2、密封罩，201、弧形凹陷a，202、卡環，3、插拔式結構，4a、高壓智能檢測裝置，4b、低壓智能檢測裝置，5a、高壓內置式智能真空斷路器，5b、低壓外置式智能斷路器，6、絕緣套筒，7、彈性膠套，701、延伸部，702、插入孔，703、遮蓋部，8、導電卡座，801、連接臺，802、圓形凸臺，803、導線，804、弧形凹陷，805、環形擋板，806、環形槽，9、弧形固定板，901、空腔，902、弧形槽，903、支臺，904、卡臺，905、矩形凸起，906、凹陷部，907、弧形凸起，908、坡面，10、環形彈簧，11、限位環，12、導電桿，1201、導電頭，1202、限位卡槽，1203、連接孔，1204、絕緣體，1205、導電芯，13、絕緣皮套，14、高壓電纜，1401、連接頭，15、防水密封結構，1501、密封環，1502、填充密封塞，1503、塞緊部，1504、膨脹部。

具體實施方式

如圖所示，一種變壓器組自調控系統，該系統包括若干臺分別向不同區域供電的變壓器1，每臺變壓器1的高壓接線端子和低壓接線端子分別通過高壓智能檢測裝置4a和低壓智能檢測裝置4b與高壓內置式智能真空斷路器5a和低壓外置式智能斷路器5b連接，且在每臺變壓器1上設置有將變壓器1高壓接線端子、低壓接線端子、低壓智能檢測裝置4b、高壓智能檢測裝置4a和高壓內置式智能真空斷路器5a密封在其內的密封罩2，高壓電纜14通過插拔式結構3與高壓內置式智能真空斷路器5a連接，低壓外置式智能斷路器5b與低壓輸出電線連接，且每臺變壓器1的低壓輸出電線之間並聯連接；所述每臺變壓器1的低壓智能檢測裝置4b將檢測到的負載功率傳遞給控制中心，控制中心將接收到的負載功率匯總並以此為依據控制某臺或某幾臺變壓器1的高壓內置式智能真空斷路器5a和低壓外置式智能斷路器5b斷開與連通。

以上為本發明的基本實施方式，可在以上基礎上做進一步的改進、優化和限定：

如，所述插拔式結構3包括相互配合的母頭和子頭，母頭包括一端開口另一端封閉的絕緣套筒6、設置在絕緣套筒6底部的導電卡座8以及若干弧形固定板9，其中，導電卡座8的底部設置有引出絕緣套筒6的導線803，導電卡座8的外邊緣和中心位置分別設置有環形擋板805和圓形凸臺802，所述若干弧形固定板9的底部均活動設置在環形擋板805和圓形凸臺802之間形成的環形槽806內，以使每塊弧形固定板9均可在環形槽806內沿環形槽806的徑向活動；環繞所有弧形固定板9外側的上部和下部均設置有環形彈簧10，以使所有弧形固定板9之間圍成供子頭插入的空腔901，在弧形固定板9與絕緣套筒6側壁之間設置有彈性膠套7，所述圓形凸臺802伸入空腔901內，且其端部設置有卡住子頭端部的弧形凹陷804；所述子頭包括一絕緣皮套13和一端插入絕緣皮套13內的導電桿12，導電桿12位於絕緣皮套13內的一端與電纜3的金屬芯連接，另一端具有伸入到空腔901並與弧形凹陷804接觸的導電頭1201；

進一步的，所述圍成空腔901的弧形固定板9與圓形凸臺802之間具有間隙；所述導電卡座8通過其底部設置的連接臺801與絕緣套筒6的底壁螺紋連接；

再進一步的，所述環形擋板805朝向弧形固定板9的側壁為傾斜的坡面，且該坡面自底部向上朝向絕緣套筒6的側壁傾斜；

再進一步的，所述彈性膠套7的底部外側設置有插入環形擋板805與絕緣套筒6側壁間的延伸部701，且延伸部701與彈性膠套7連接處形成卡在環形擋板805上的卡臺結構；

再進一步的，所述弧形固定板9外側壁的上部和下部分別設置有定位環形彈簧10的弧形槽902，弧形固定板9內側壁的上部和下部分別設置有弧形凸起907和矩形凸起905，且弧形凸起907和矩形凸起905之間形成凹陷部906；弧形固定板9的底部通過支臺903活動設置在環形槽806內，且支臺903和矩形凸起905之間形成與圓形凸臺802側壁相配合的卡臺904；弧形固定板9的頂部與弧形凸起907之間為自下而上外擴的坡面908，以使子頭的導電頭1201能夠在該坡面908上滑動並克服環形彈簧10的彈力後卡入到弧形凹陷804內；所述子頭的導電桿12上設置有環形的限位卡槽1202，該限位卡槽1202與弧形固定板9上的弧形凸起907相配合，以將導電頭1201鎖緊固定在空腔901內；

更進一步的，環繞所述若干弧形固定板9外側壁的上部和下部分別設置有限定弧形固定板9最大擴展範圍的限位環11；

更進一步的，所述導電桿12插入絕緣皮套13內的一端上設置有具有內螺紋的連接孔1203，該連接孔1203與高壓電纜14內金屬芯端部的連接頭1401螺紋連接；

又如，所述密封罩2的側壁上設置電纜孔，電纜孔內設置有防水密封結構15，該防水密封結構15包括對稱卡在密封罩2上電纜孔兩端的由矽膠材質製成的密封環1501，密封環1501中部的穿線孔與其中穿過電纜的外徑為過盈配合，兩個密封環1501之間為填充封閉膠凝固後形成的填充密封塞1502；

進一步的，所述電纜孔的兩端外擴形成一直徑大於電纜孔直徑的卡環202，且密封環1501由膨脹部1504和塞緊部1503兩部分構成，其中，膨脹部1504的外徑與電纜孔的內徑相同，塞緊部1503的外徑與卡環202的內徑相同，塞緊部1503的厚度大於卡環202的厚度；

最後，為了解決整個電纜的插拔式結構3的防水問題，可以採用如下結構：

首先，彈性膠套7的材質選用矽膠材質，其高度與弧形固定板9平齊，而且上部也具有相同材質的遮蓋部703，也就是說，彈性膠套7的頂部上設置有一體的遮蓋部703，在遮蓋部703上開一個供子頭通過的插入孔702，且插入孔702與子頭過盈配合；

然後，在絕緣套筒6的上部設置蓋板，蓋板將遮蓋部703以及彈性膠套7整個密封在其中，蓋板上具有與插入孔702位置和大小均相同的孔；

同時，子頭的導電桿12做成如下結構，內部為一根與導電頭1201連接的導電芯1205，導電芯1205的外部包裹絕緣體1204，導電芯1205另一端與高壓電纜14內的金屬芯接觸，絕緣體1204上設置有環形的限位卡槽1202，該限位卡槽1202與弧形固定板9上部內側壁上設有的弧形凸起907相配合；而且，在子頭插入到空腔901內，導電頭1201與弧形凹陷804卡接時，絕緣皮套13的端部能夠伸入到插入孔702內；

採用上述結構後，在子頭的導電桿12通過插入孔702插入到空腔901內後，由於子頭與空腔901為過盈配合，所以使弧形固定板9外擴進而擠壓彈性膠套7，由於彈性膠套7是矽膠材質的，因此，彈性膠套7變形，進而使插入孔702變小，從而提高了防水密封性能。

所述電纜孔內設置有外擴的弧形凹陷a201，以使填充的封閉膠凝固後形成與此弧形凹陷a201相配合的凸起環，凸起環的存在，改變了電纜孔內壁與填充密封塞1502間的接觸面，從而進一步增強了防水密封的性能，或者，所述電纜孔內沿其內徑分布有螺旋狀凹陷，螺旋狀凹陷存在的意義，實際上也是為了改變電纜孔內壁與填充密封塞1502間的接觸面，從而進一步增強防水密封的性能；上述防水密封結構15的施工方法為：首先將電纜穿過位於密封罩2上電纜孔外側的密封環1501，並將其穿入電纜孔後伸入密封罩內部，而後再將位於電纜孔內側的密封環1501套在電纜上，並將該密封環1501塞入到電纜孔的內側，接著從電纜孔的外側向電纜孔內注入封閉膠，最後再將電纜上穿設的另一密封環1501塞入到電纜孔中。

本發明採用上述防水密封結構15、插拔式結構3以及對插拔式結構3進行防水改進後，能夠使變壓器1成為防水變壓器；此時可以將防水變壓器設置在街邊地下的坑道內，然後在坑道內設置抽水機抽出坑道內下雨的積水，設置排風機進行散熱；在坑道表面鋪上蓋板不會佔用任何的地表面積，而且也美觀，也可以在坑道的地表設置廣告牌。

本發明中，控制中心將接收到的負載功率匯總並以此為依據控制某臺或某幾臺變壓器1的高壓內置式智能真空斷路器5a和低壓外置式智能斷路器5b斷開與連通，其實際操作為：控制中心根據所有變壓器1反饋的負載功率匯總得出系統中某段時間的總用電負荷，然後計算出需要幾臺變壓器1分配這些負荷，並按照輸出功率從低到高的順序依次關閉或啟動若干變壓器1，從而使保持工作的變壓器1滿足該系統總用電負荷的同時，各臺工作變壓器的輸出功率為其額定功率的75-85%；下面舉例對其進行說明：

以某片商業區為例，假定該商業區有a、b、c、d四個區域，每個區域均有五臺變壓器為各自的區域供電；

現有的供電方法為，a區域的五臺變壓器a1-a5分別單獨負責a區域的五個部分的用電需求；b區域的五臺變壓器b1-b5分別單獨負責b區域的五個部分的用電需求；c區域的五臺變壓器c1-c5分別單獨負責c區域的五個部分的用電需求；d區域的五臺變壓器d1-d5分別單獨負責d區域的五個部分的用電需求；

本發明的方法為，首先將整片商業區的每臺變壓器進行如上述結構的改造，並設置控制中心，控制中心實際上用電腦進行處理，可以人工也可以編程自動控制；控制中心分別控制每臺變壓器的高壓內置式智能真空斷路器5a和低壓外置式智能斷路器5b，該商業區所有變壓器的低壓輸出電線相併聯；

當晚上十點以後，整片商業區的用電負荷降低（多數商鋪關門，只有少數的幾家仍在營業），此時用電負荷大幅降低，但是由於營業的商鋪分布於整片商業區，因此，若以常規的供電方法，所有的25臺變壓器均需要工作；

而本發明中，控制中心通過計算出此時的用電負荷，如果該用電負荷能夠由十臺變壓器承載的話，即將輸出功率低的十五臺變壓器關閉，由於變壓器低壓輸出電線並聯，因此，這十臺工作變壓器可以承擔整個商業區的用電負荷；

當用電負荷進一步降低時，可以繼續關閉若干臺變壓器，從而使這個區域由聊聊幾臺變壓器進行供電；

而當用電負荷逐漸增大時，現有的變壓器已不能滿足負荷，則控制中心控制關閉的變壓器逐次啟動。