CN108389688A - 矿用多功能电压组合式移动变电站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种矿用多功能电压组合式移动变电站，包括变压器、隔爆壳体和高压侧开关和低压侧开关，变压器安装在隔爆壳体内，在隔爆壳体的两侧安装分别安装高压侧开关、低压侧开关，所述变压器为双电压输出变压器，包括铁芯和线圈绕组，设置在铁芯外侧的线圈绕组为三绕组结构，线圈绕组包括低压绕组、中压绕组、高压绕组，铁芯外侧依次布置中压绕组、低压绕组、高压绕组，沿辐向排列。本发明的有益效果在于：本发明能达到煤矿井下工作面供电电压同时输出660V和1140V的目的，并有效降低矿井用电成本，满足煤矿环保、节能、高效的生产需求，适合推广使用。

Description

矿用多功能电压组合式移动变电站

技术领域

本发明属于矿用变电站技术领域，尤其涉及一种矿用多功能电压组合式移动变电站。

背景技术

随着煤矿生产机械化水平的不断提高，在装机容量、电压等级及安全保护功能方面，正逐步被矿用隔爆型移动式变电站(简称移动变电站，下同)取代。新技术、新工艺、新材料不断应用于移动变电站，目前正向着大容量、高电压、集约化、保护智能化的方向发展。

现有井下660V供电系统将逐步被更高效的1140V系统所取代。目前，煤矿井下低压设备供电电压多数采用660V，随着越来越多的用电设备升级到1140V供电，这就需要增加输出1140V电压的供电变压器。两台变压器同时使用，其不足之处在于：1、设备投资高；2、占用空间大；3、设备搬迁慢，工作面推进速度慢；4、安装维护量大灯缺点。这种由两台变压器分别提供1140V和660V电压的供电方式已不能满足矿井工作面向集约化和自动化发展的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决现有技术中的由两台变压器分别提供1140V和660V电压的供电难题，而提供一种设备投资低，占用空间小，安全高效的矿用多功能电压组合式移动变电站，适合推广使用。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案是：

一种矿用多功能电压组合式移动变电站，包括变压器1、隔爆壳体2和高压侧开关3和低压侧开关4，变压器1安装在隔爆壳体2内，在隔爆壳体2的两侧安装分别安装高压侧开关3、低压侧开关4，所述变压器1为双电压输出变压器，包括铁芯5和线圈绕组6，设置在铁芯5外侧的线圈绕组6为三绕组结构，线圈绕组6包括低压绕组、中压绕组、高压绕组，铁芯5外侧依次布置中压绕组、低压绕组、高压绕组，沿辐向排列。

所述的低压绕组、中压绕组、高压绕组均采用星形连接。

所述的铁芯5采用三相三柱式叠积结构，选用较大的铁芯5直径，以留有一定的容量裕度。

所述的铁芯5选用优质低耗晶粒取向性冷轧硅钢片。

所述的铁芯5采用45度阶梯全斜接缝结构，利用五阶梯步进剪片与单片叠片工艺，改善了接缝处的磁通分布，减少了铁芯的振动能量。铁芯进行一体固化工艺，有效地降低了空载电流和铁芯噪音，使双电压输出的矿用隔爆型变压器空载损耗得到了有效控制。

所述的铁芯5的铁芯柱和铁轭均为圆形。

所述的隔爆壳体2，采用椭圆形全波纹隔爆外壳结构形式，合理设计降低整机高度，连续式压波工艺，降低整机高度，提高了隔爆性能，该结构具有散热性能优良，机械强度高，结构紧凑等特点。

所述的低压侧开关4含有两路回路，每路供电回路可单独控制。

所述的低压绕组、中压绕组为两层分布。

所述的低压侧开关4采用两路真空断路器回路，分别对660V和1140V供电回路进行过载、短路、漏电、漏电闭锁、过压、欠压等故障保护，每路供电回路可单独控制。

本发明还公开一种矿用多功能电压组合式移动变电站的制作方法，包括如下步骤：

1）通过调研国内主要矿井工作面的设备电压和负荷情况，结合用电设备需用系数和功率因数，确定矿用多功能电压组合式移动变电站性能参数及确定性能参数的可靠度要求；

2）三绕组线圈的设计：合理选择线规；选择较大铁芯直径，绕组匝数减少，设计中、低压绕组结构由匝数三层分布改为两层分布的形式；低压绕组设计为两根导线并绕，并且两根导线均在轴向上；

3）双电压输出铁芯的设计：铁芯采用三相三柱式叠积结构，选用较大的铁芯直径，以留有一定的容量裕度，选用优质低耗晶粒取向性冷轧硅钢片，铁芯采用45度阶梯全斜接缝结构，利用五阶梯步进剪片与单片叠片工艺，改善了接缝处的磁通分布，减少了铁芯的振动能量，铁芯进行一体固化工艺，有效地降低了空载电流和铁芯噪音，使矿用多功能电压组合式移动变电站空载损耗得到了有效控制；

4）全波纹隔爆壳体的优化设计：全波纹隔爆壳体的优化设计，变压器采用椭圆形全波纹隔爆外壳结构形式，该结构具有散热性能优良，机械强度高，结构紧凑等特点，双电压输出变压器铁芯的铁芯柱和铁轭均为圆形，设计后，高度和长度比普通长圆形截面铁芯有所增加，变压器器芯三相绕组的宽度比普通变压器器芯的长度和宽度要大，依据器芯尺寸，合理选择半径与直线段比例尺寸，充分利用大直径圆弧度，使固定角钢位置降到最低，达到壳体高度降低的目的。

本发明的有益效果在于：本发明能达到煤矿井下工作面供电电压同时输出660V和1140V的目的，并有效降低矿井用电成本，满足煤矿环保、节能、高效的生产需求，适合推广使用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是双电压输出低压绕组匝数两层分布示意图；

图3是器芯壳体示意图；

图4是变压器器芯结构示意图。

其中，1-变压器，2-隔爆壳体，3-高压侧开关，4-低压侧开关，5-铁芯，6-线圈绕组。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1，参照图1-4，本具体实施方式所述的一种矿用多功能电压组合式移动变电站，包括变压器1、隔爆壳体2和高压侧开关3和低压侧开关4，变压器1安装在隔爆壳体2内，在隔爆壳体2的两侧安装分别安装高压侧开关3、低压侧开关4，所述变压器1为双电压输出变压器，包括铁芯5和线圈绕组6，设置在铁芯5外侧的线圈绕组6为三绕组结构，线圈绕组6包括低压绕组、中压绕组、高压绕组，铁芯5外侧依次布置中压绕组、低压绕组、高压绕组，沿辐向排列。

所述的低压绕组、中压绕组、高压绕组均采用星形连接。

所述的铁芯5采用三相三柱式叠积结构，选用较大的铁芯5直径，以留有一定的容量裕度。

所述的铁芯5选用优质低耗晶粒取向性冷轧硅钢片。

所述的铁芯5采用45度阶梯全斜接缝结构，利用五阶梯步进剪片与单片叠片工艺，改善了接缝处的磁通分布，减少了铁芯的振动能量。铁芯进行一体固化工艺，有效地降低了空载电流和铁芯噪音，使双电压输出的矿用隔爆型变压器空载损耗得到了有效控制。

所述的铁芯5的铁芯柱和铁轭均为圆形。

所述的隔爆壳体2，采用椭圆形全波纹隔爆外壳结构形式，合理设计降低整机高度，连续式压波工艺，降低整机高度，提高了隔爆性能，该结构具有散热性能优良，机械强度高，结构紧凑等特点。

所述的低压侧开关4含有两路回路，每路供电回路可单独控制。

所述的低压绕组、中压绕组为两层分布。

所述的低压侧开关4采用两路真空断路器回路，分别对660V和1140V供电回路进行过载、短路、漏电、漏电闭锁、过压、欠压等故障保护，每路供电回路可单独控制。

实施例2，本发明通过调研国内主要矿井工作面的设备电压和负荷情况，结合用电设备需用系数和功率因数，确定矿用多功能电压组合式移动变电站。

根据多功能组合式变压器1140V和660V双输出电压同时使用的技术要求,区别于以往的双绕组变压器，该变压器必须有高压、中压、低压三个绕组。变压器三绕组沿辐向依次由内向外，按中压、低压、高压绕组的顺序排列。这种结构必然会增加绕组辐向尺寸，增大阻抗电压，使其超过GB8286-2010中规定的4%的标准。因此要尽可能降低绕组辐向尺寸的增加。

在本发明中采用3种方法控制绕组辐向尺寸。

1.合理选择线规；

2.选择较大铁芯直径，绕组匝数减少，设计中、低压绕组结构由匝数三层分布改为两层分布的形式；

3.低压绕组设计为两根导线并绕，并且两根导线均在轴向上。

以上设计具有以下优点：

1.绕组辐向尺寸减少20%，有效缩小变压器整体宽度；

2.可使低压绕组轴向高度减小一根导线宽度，降低变压器高度；

3.减小导线长度，降低负载损耗；

4.线圈绕制过程不需要换位，降低工人劳动强度，提高劳动效率。

该变压器联结组别为Y，y0，y0，三个绕组均为星型连接。为了避免中压、低压绕组的引线接头都在上部引出，将中压绕组的头部和尾部接头放在下部引出，为了保证y0的时钟相位，将中压绕组的头部和尾部顺序交换引出。

为解决三绕组线圈工作时的电场和磁场环境较复杂，线圈的浸漆质量和浸漆厚度必须严格要求，本项目选用VPI真空压力浸渍工艺，制定三绕组线圈浸渍工艺流程，并进行两遍真空压力浸漆，以提高浸漆的质量。

由于该双电压输出隔爆变压器同时具有1140V和660V两种输出电压，因此在铁芯截面的选择上要考虑两种电压的满负荷运行情况。铁芯采用三相三柱式叠积结构，选用较大的铁芯直径，以留有一定的容量裕度。选用优质低耗晶粒取向性冷轧硅钢片。铁芯采用45度阶梯全斜接缝结构，利用五阶梯步进剪片与单片叠片工艺，改善了接缝处的磁通分布，减少了铁芯的振动能量。铁芯进行一体固化工艺，有效地降低了空载电流和铁芯噪音，使矿用多功能电压组合式移动变电站空载损耗得到了有效控制。

变压器采用椭圆形全波纹隔爆外壳结构形式，该结构具有散热性能优良，机械强度高，结构紧凑等特点。双电压输出变压器铁芯的铁芯柱和铁轭均为圆形，设计后，高度和长度比普通长圆形截面铁芯有所增加，变压器器芯三相绕组的宽度比普通变压器器芯的长度和宽度要大。依据器芯尺寸，合理选择半径与直线段比例尺寸，充分利用大直径圆弧度，使固定角钢位置降到最低，达到壳体高度降低的目的。

本发明中低压侧开关含有两路真空断路器回路，分别对660V和1140V供电回路进行故障保护，每路供电回路可单独控制。每路供电回路设置有各自的过载、欠压、短路等故障检测单元，当某回路负载发生故障时，通过切断该回路的真空断路器来实现保护，各回路的过压、欠压动作值、主回路电流整定和漏电闭锁、动作值等保护参数都可以通过显示屏对控制程序中的参数进行设置来完成。

综上所述，新型矿用多功能电压组合式移动变电站，可实现以下目标：

1、产品可同时输出660V和1140V供电电压，满足煤矿井下工作面供电系统不同电压等级设备供电电源的需求。

2、实现一台代替两台变压器提供生产的目标，有效降低设备采购成本和维护成本，降低矿井煤炭开采成本。

3、通过合理的铁芯计算和绕组结构设计，有效降低空载损耗和负载损耗，减少噪音，增强设备抗短路和过流能力。

4、通过变压器低压侧开关实现两路完全独立的供电和保护系统，实现日常检修维护时，两组供电回路互不影响的功能。

本发明的具体实施例不构成对本发明的限制，凡是采用本发明的相似结构及变化，均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种矿用多功能电压组合式移动变电站，其特征在于：包括变压器（1）、隔爆壳体（2）和高压侧开关（3）和低压侧开关（4），变压器（1）安装在隔爆壳体（2）内，在隔爆壳体（2）的两侧安装分别安装高压侧开关（3）、低压侧开关（4），所述变压器（1）为双电压输出变压器，包括铁芯（5）和线圈绕组（6），设置在铁芯（5）外侧的线圈绕组（6）为三绕组结构，线圈绕组（6）包括低压绕组、中压绕组、高压绕组，铁芯（5）外侧依次布置中压绕组、低压绕组、高压绕组，沿辐向排列。

2.如权利要求1所述的一种矿用多功能电压组合式移动变电站，其特征在于：所述的低压绕组、中压绕组、高压绕组均采用星形连接。

3.如权利要求2所述的一种矿用多功能电压组合式移动变电站，其特征在于：所述的铁芯（5）采用三相三柱式叠积结构，选用较大的铁芯（5）直径，以留有一定的容量裕度。

4.如权利要求3所述的一种矿用多功能电压组合式移动变电站，其特征在于：所述的铁芯（5）选用优质低耗晶粒取向性冷轧硅钢片。

5.如权利要求4所述的一种矿用多功能电压组合式移动变电站，其特征在于：所述的铁芯（5）的铁芯柱和铁轭均为圆形。

6.如权利要求1所述的一种矿用多功能电压组合式移动变电站，其特征在于：所述的隔爆壳体（2），采用椭圆形全波纹隔爆外壳结构形式。

7.如权利要求1所述的一种矿用多功能电压组合式移动变电站，其特征在于：所述的低压侧开关（4）含有两路回路，每路供电回路可单独控制。