一种自耦式调压装置及其电力调压系统的制作方法

本实用新型涉及电气设备领域，特别涉及一种自耦式调压装置及其电力调压系统。

背景技术：

随着电能需求的快速增长，新农村城镇化建设进程的不断加快，特别是“家电下乡”等一系列惠农政策的实施，农村用电负荷日益攀升，特别是夏、冬、春等季节性负荷高峰期。农网末端用户电压可降低至160V以下，根本无法保证居民的基本生活用电需求，如电视、空调、电磁炉、电动机等无法正常使用。

造成农网低电压现象的主要原因是10kV或低压配电线路供电半径长、线径细，导致线路末端电压损耗大。针对农网线路末端低电压问题，通过更换大截面的导线不能确实解决长线路的低电压问题。在低电压台区增设10kV配电补点虽然能解决问题，但需要征地、延伸10kV线路、立杆架线等牵扯多方利益，且成本较高。

此外，一些厂家研发的低压线路动态调压器串联在低压线路末端，直接自动调节输出电压，有效解决几十户居民用电的低电压问题。但是当供电系统不能满足该设备正常工作要求时或设备发生故障时，该设备必须在连接线路断电后通过人工干预才能退出运行。个别低压调压设备由于调压开关挡位切换动作不同步，出现短时输出不合格电压，这会导致一些用电设备(比如电脑、电视等)发生重启现象，从而大大缩短了用电设备的使用寿命。

针对上述现象，本实用新型提出了一种自耦式调压装置及其电力调压系统，旨在解决上述存在的问题，适用于农网微型户，改善供电半径，解决传统改造需延伸10kV线路，新增布点代价比较大的问题。

技术实现要素：

为了满足上述要求，本实用新型的目的在于提供一种自耦式调压装置及其电力调压系统。目的在于实现对电网低压线路的末端低电压进行自动补偿，并稳定输出合格的正弦波电压。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种自耦式调压装置，包括控制电路，与控制电路连接并且用于接入输入电压的逻辑控制器；所述控制电路包括避雷器、断路器、换挡开关组、电流互感器和自耦变压器；所述避雷器接在低压线路末端相线，避雷器后端的低压线路末端相线上接有断路器，断路器后级与多级换挡开关并联，换挡多个并联的换挡开关的一端分别接在自耦变压器的初级绕组不同出口连接端，自耦变压器的绕组一端接在低压线路末端零线上；所述自耦变压器连接在多级换挡开关和零线之间，自耦变压器的初级线圈上并联有三个换挡开关；所述三个换挡开关均与输出端的火线连接。

进一步技术方案为，所述逻辑控制器包括电压信号变换电路，电流信号变换电路，用于实现自动控制的逻辑组件，换挡开关输出模块；所述逻辑组件通过电源模块连接后备电源；所述逻辑组件与输入电压信号和负荷电流信号连接；所述电压信号变换电路用于将交流电压信号调理成适配的转换信号并传递至逻辑组件处理；所述电流信号变换电路用于将交流电流信号调理成适配的转换信号传递至逻辑组件处理；所述换挡开关输出模块用于将逻辑组件发出的信号转换为可操作的开关电源信号。

进一步技术方案为，所述逻辑控制器包括用于接入直流模拟信号并输出若干个开关量信号的逻辑比较电路。

进一步技术方案为，所述开关量信号接入开关线路；所述的开关线路输出端连接输出电压；所述开关线路包括所述断路器和所述多级换挡开关，其中所述多级换挡开关与自耦变压器的初级线圈和次级线圈相连。

进一步技术方案为，所述换挡开关采用主触头为一常开一常闭的真空接触器，所述换挡开关的电磁线圈选用直流24V供电。

进一步技术方案为，所述避雷器采用金属氧化物避雷器，所述断路器采用塑壳断路器；

所述断路器在正常情况下处于闭合状态，当出现某两挡换挡开关同时闭合的故障状态时，所述断路器断开，所述三个换挡开关处于分开状态。

进一步技术方案为，所述自耦变压器采用自耦结构，其铁芯采用冷轧晶粒取向硅钢片制成的单相压叠式铁芯结构；

所述自耦变压器的铁芯接缝形式为45度全斜接缝，使磁通沿着硅钢片接缝方向通过；

所述自耦变压器的线圈采用耐温等级为F级的漆包扁铜线绕制。

进一步技术方案为，所述自耦变压器设有温度继电器，所述的温度继电器经直流24V接入逻辑控制器中；

当装置运行温度超出温度保护值时，所述温度继电器常闭触点断开，逻辑控制器接收信号，驱动温度继电器使所述换挡开关的接触器断开。

进一步技术方案为，所述温度继电器的触点为85℃常闭触点。

本实用新型还公开了一种电力调压系统，包括上述任一项所述的自耦式调压装置，供电线路，安装座；所述自耦式调压装置串联于供电线路末端，禁止并联运行；所述自耦式调压装置通过安装座固定，所述安装座为电杆。

相比于现有技术,本实用新型的有益效果在于：本实用新型的自耦式调压装置当输入电压低处于设定值时，逻辑控制器控制换挡开关投合，根据升压情况使自耦变压器工作，稳定输出合格电压。当前输入电压高于设定值时，逻辑电路自动控制换挡开关动作，升压变压器不工作。当供电系统不能满足设备正常工作要求时或设备发生故障时，逻辑电路自动控制投合换挡开关，保证线路正常供电，设备自动退出运行且方便检修。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。

附图说明

图1为本实用新型一种自耦式调压装置控制电路的具体实施例示意图；

图2为本实用新型一种自耦式调压装置的组成模块连接示意图；

图3为本实用新型中逻辑控制器的控制单元结构示意图；

图4为本实用新型中逻辑控制器的逻辑控制电路的连接关系示意图；

图5为图1实施例中自耦调压装置加装的旁路运行指示和调压运行指示电路；

图6为本实用新型一种电力调压系统的组成模块示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，一种自耦式调压装置，包括如图1所示的控制电路，与控制电路连接并且用于接入输入电压的逻辑控制器；所述控制电路包括避雷器FV、断路器QF1、换挡开关组、电流互感器 1TA和自耦变压器TB；所述避雷器FV接在低压线路末端相线，避雷器FV 后端的低压线路末端相线上接有断路器QF1，断路器QF1后级与多级换挡开关并联，换挡多个并联的换挡开关的一端分别接在自耦变压器TB的初级绕组不同出口连接端，自耦变压器TB的绕组一端接在低压线路末端零线上；所述自耦变压器TB连接在多级换挡开关和零线之间，自耦变压器TB 的初级线圈上并联有三个换挡开关；所述三个换挡开关均与输出端的火线连接。

其中，第一重保护避雷器FV连接火线后接地与保护断路器QF1、多级换挡开关形成第一线路；主线采用1*50平方毫米的黑色电缆；主线与避雷器FV使用1*6平方毫米的黄绿线；

为了防止频繁操作的接触器主触点烧蚀，主回路触点的额定电流至少为工作电流的2倍。换挡开关的电磁线圈选用直流供电，可满足在供电电压较低时的可靠动作。并且选用的直流接触器的电磁线圈侧加装有散热器，防止电磁线圈长时间吸合或频繁动作产生大量热量，能够有效散热增加接触器的寿命。切换挡位时，逻辑电路发出指令使某两挡开关同时动作，即一个开断一个闭合同时进行，以保证输出正弦波电压。

如图2、图3以及图4所示的实施例中，所述逻辑控制器包括电压信号变换电路，电流信号变换电路，用于实现自动控制的逻辑组件，换挡开关输出模块；所述逻辑组件通过电源模块连接后备电源；所述逻辑组件与输入电压信号和负荷电流信号连接；所述电压信号变换电路用于将交流电压信号调理成适配的转换信号并传递至逻辑组件处理；所述电流信号变换电路用于将交流电流信号调理成适配的转换信号传递至逻辑组件处理；所述换挡开关输出模块用于将逻辑组件发出的信号转换为可操作的开关电源信号。

如图2所示的实施例中，为本实用新型自耦式调压装置的模块组成示意方框图，其中，装置包括五部分：逻辑控制器，以及分别与逻辑控制器连接的温度开关信号模块、输入电压采样模块、负荷电流采样模块；以上模块综合作用，实现装置的稳定调压功能。

优选地，所述逻辑控制器包括用于接入直流模拟信号并输出若干个开关量信号的逻辑比较电路；所述开关量信号接入开关线路；所述的开关线路输出端连接输出电压；所述开关线路包括如图1所示的所述断路器QF1 和所述多级换挡开关，其中所述多级换挡开关与自耦变压器TB的初级线圈和次级线圈相连。

如图1、图2以及图3、图4所示的实施例中，逻辑控制器的组成及工作原理如下：

输入电压经过采样电路调理成适配的转换信号，输入到图3中由逻辑控制器中的微型处理器进行处理，输出3个开关量信号相互组合，分别对应5个挡位，3个开关量信号通过运算放大电路进行放大后驱动继电器，分别对应Y01、Y02、Y03产生挡位开关量输出。

当调压器输入电压在240V～260V时，逻辑控制器驱动继电器使Y02产生挡位开关量输出，使接触器KM2吸合，此时装置处于降压状态。反之，当输入电压超出240V～260V范围时，使接触器KM2断开。

当调压器输入电压在208V～240V时，逻辑控制器不驱动继电器产生挡位开关量输出，使接触器KM1、KM2、KM3保持断开，此时装置处于旁路状态。

当调压器输入电压在186V～208V时，逻辑控制器驱动继电器使Y01产生挡位开关量输出，使接触器KM1保持吸合，同时驱动继电器使Y02产生挡位开关量输出，使接触器KM2保持吸合，此时装置处于升压状态。反之，当输入电压超出186V～208V范围时，逻辑控制器驱动继电器使接触器KM1、 KM2断开。

当调压器输入电压在164V～186V时，逻辑控制器驱动继电器使Y01产生挡位开关量输出，使接触器KM1保持吸合，同时驱动继电器使接触器KM2、 KM3断开。反之，当输入电压超出164V～186V范围时，逻辑控制器驱动继电器使接触器KM1断开。

当调压器输入电压在120V～164V时，逻辑控制器驱动继电器使Y01产生挡位开关量输出，使接触器KM1保持吸合，同时驱动继电器使Y03产生挡位开关量输出，使接触器KM3保持吸合。反之，当输入电压超出120V～ 164V范围时，逻辑控制器驱动继电器使接触器KM1、KM3断开。

以上逻辑比较电路实现的结果如下：

输入电压为240V～～260V时，接触器KM2闭合，KM1、KM3断开；

输入电压为208V～～240V时，接触器KM1、KM2、KM3断开；

输入电压为186V～～208V时，接触器KM1、KM2闭合，KM3断开；

输入电压为164V～～186V时，接触器KM1闭合，KM2、KM3断开；

输入电压为120V～～164V时，接触器KM1、KM3闭合，KM2断开。

如图1所示的实施例中，所述换挡开关(换挡开关KM1、KM2、KM3)采用主触头为一常开一常闭的真空接触器，所述换挡开关的电磁线圈选用直流24V供电。

可选地，所述避雷器FV采用金属氧化物避雷器，所述断路器QF1采用塑壳断路器；

所述断路器QF1在正常情况下处于闭合状态，当出现某两挡换挡开关 (换挡开关KM1、KM2、KM3其中两个)同时闭合的故障状态时，所述断路器QF1断开，所述三个换挡开关(换挡开关KM1、KM2、KM3)处于分开状态。该控制过程可保证线路不断电，也能防止两挡转换开关同时接通产生的环流对设备造成损害。

优选地，所述自耦变压器TB采用自耦结构，其铁芯采用冷轧晶粒取向硅钢片制成的单相压叠式铁芯结构；

所述自耦变压器的铁芯接缝形式为45度全斜接缝，使磁通沿着硅钢片接缝方向通过；

所述自耦变压器的线圈采用耐温等级为F级的漆包扁铜线绕制。即线圈采用耐温等级为F级(120℃)漆包扁铜线绕制，排列紧密且均匀，外表不包绝缘层，散热性能好，过负载能力强，强迫风冷时可提高容量运行。该升压变压器能够实现升压30％，降压10％，调节挡位为5挡。该自耦变压器配备完美的温度检测和保护系统。采用信号温度监控系统，可自动启动、停止风机，并有过载保护、过温保护、过压保护、短路保护、跳闸等功能。

如图4所示的实施例中，所述自耦变压器设有温度继电器，所述的温度继电器经直流24V接入逻辑控制器中；

当装置运行温度超出温度保护值时，所述温度继电器常闭触点断开，逻辑控制器接收信号，驱动温度继电器使所述换挡开关的接触器断开。

具体地，参见图4，自耦变压器加装的温度继电器，为85℃常闭触点，经直流24V接入逻辑控制器中，当装置运行温度超出温度保护值时，温度继电器常闭触点断开，逻辑控制器接收信号后，驱动继电器使Y01、Y02、 Y03释放，使接触器KM1、KM2、KM3断开，装置处于旁路状态。

参见图4，自耦调压装置加装有循环散热风机，当装置工作在调压模式时或温度继电器动作时，逻辑控制器接收信号后，驱动继电器使Y05动作，风机开始运行，装置处于循环散热状态。

参见图5，自耦调压装置加装有旁路运行指示和调压运行指示，当装置工作在旁路模式时，接触器KM1、KM2、KM3断开，旁路运行指示灯点亮，当装置工作在调压模式时，接触器KM1、KM2、KM3中有任意一个吸合，调压运行指示灯点亮。

参见图5，自耦调压装置的运行模式——接触器分合表。0挡：对应的接触器状态KM1分、KM2合、KM3分，装置工作在降压10％模式；1挡：对应的接触器状态KM1分、KM2分、KM3分，装置工作在旁路模式；2挡：对应的接触器状态KM1合、KM2和、KM3分，装置工作在升压10％模式；3挡：对应的接触器状态KM1合、KM2分、KM3分，装置工作在升压20％模式；4 挡：对应的接触器状态KM1合、KM2分、KM3合，装置工作在升压30％模式。

如图6所示，本实用新型还公开了一种电力调压系统，包括上述任一项所述的自耦式调压装置，供电线路，安装座；所述自耦式调压装置串联于供电线路末端，禁止并联运行；所述自耦式调压装置通过安装座固定，所述安装座为电杆。其中，安装材料含槽钢支架两套和螺栓四对，安装前核对安装点后的负载，确保负载小于自身额定容量。

综上所述，本实用新型的自耦式调压装置当输入电压低处于设定值时，逻辑控制器控制换挡开关投合，根据升压情况使自耦变压器工作，稳定输出合格电压。当前输入电压高于设定值时，逻辑电路自动控制换挡开关动作，升压变压器不工作。当供电系统不能满足设备正常工作要求时或设备发生故障时，逻辑电路自动控制投合换挡开关，保证线路正常供电，设备自动退出运行且方便检修。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其他各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。