CN205911963U

CN205911963U - 配电盘、电力调节器和油浸式变压器

Info

Publication number: CN205911963U
Application number: CN201490001347.1U
Authority: CN
Inventors: 山口英正
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2014-02-07
Filing date: 2014-02-07
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2024-02-07
Also published as: WO2015118656A1; JP6244382B2; JPWO2015118656A1

Abstract

本实用新型提供小型、高效且安全性高的配电盘、电力调节器和油浸式变压器，该配电盘是具有电力调节器、高压断路器和继电器的一体式配电盘，其中，该电力调节器将太阳光的直流电转换为交流电，具有：内部封入了绝缘油的油浸式变压器；具有主元件的逆变器；和设置了上述主元件的散热片，散热片以一部分与绝缘油接触的方式设置在油浸式变压器的容器壁面，主元件设置在散热片的从容器壁面露出的部分。

Description

配电盘、电力调节器和油浸式变压器

技术领域

本实用新型涉及配电盘、电力调节器和油浸式变压器。

背景技术

在专利文献1中，公开有将从太阳光发电的太阳能电池等配电盘壳体之外流入的电流转换为低压交流电流，将该低压交流电流转换为更高电压的高压交流电流，将高压交流电流向配电盘壳体之外送出的配电盘。

近年来，在为了防止全球变暖而进行CO₂削减的国际性努力等环保意识提高的背景下，太阳光发电系统的普及在持续扩大。在该太阳光发电系统中，太阳的光能通过太阳能电池模块被转换为直流电，该直流电通过电力调节器被转换为交流电，输出至电力系统，从而能够进行电力销售。

电力调节器具有逆变器、过滤器、控制电路、变压器。具体而言，电力调节器具有接收太阳能电池的输出并将该输出转换为规定的交流的逆变器，利用逆变器将太阳光面板的输出电压转换为交流电压，利用变压器将输出转换为系统电压，输出至电力系统。

此处，根据2012年7月1日起日本实施的“可再生能源的固定价格购买制度”，在10kW以上的电力调节器的情况下，需要用于向6600V的电力系统连接的变压器和断路器等。专利文献1中记载的发明为在电力调节器中变压器、断路器等成为一体而得到的配电盘，由于各装置被分割，不仅设置工作变得复杂而且存在设置空间变大的问题。

此外，以IGBT(绝缘栅双极型晶体管)为代表的逆变器的主元件需要用于散热的散热片、冷却风扇。在专利文献1中记载的发明中，需要设置这些部件和驱动冷却风扇用的电源的空间，存在设备变大或损耗增大等问题。

而且，太阳光发电的售电期间一般为20年左右，以设备寿命为代表的环境耐性成为非常重要原因。在专利文献1中记载的发明中，由于冷却风扇吸进外部空气，存在由于盐害和尘埃的影响等而使环境耐性变低的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利5177782号

实用新型内容

本实用新型是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供小型、高效且安全性高的配电盘、电力调节器和油浸式变压器。

为了解决上述问题，本实用新型的特征在于：其是具有电力调节器、高压断路器和继电器的一体式配电盘，其中，上述电力调节器将太阳光的直流电转换为交流电，具有：内部封入了绝缘油的油浸式变压器；具有主元件的逆变器；和设置了上述主元件的散热片，上述散热片以一部分与上述绝缘油接触的方式设置在上述油浸式变压器的容器壁面，上述主元件设置在上述散热片的从上述容器壁面露出的部分。

根据本实用新型，能够提供环境耐性优异的小型的配电盘。

附图说明

图1是表示配电盘1的概略的图。

图2是配电盘1的油浸式变压器的立体图。

图3是配电盘1的冷却结构的概念图。

图4是配电盘1的变压器箱的主要部分透视图。

图5是表示第一实施方式的变压器箱的变形例的图。

图6(A)、图6(B)是表示配电盘1的外形的概略的图。

图7是表示配电盘1的内部结构的图。

图8是表示第二实施方式的配电盘1A中与电抗器成为一体的油浸式变压器的主要部分透视图。

图9是表示配电盘1A的概略的图。

图10是表示第二实施方式的油浸式变压器的变形例的图。

图11是表示第二实施方式的油浸式变压器的变形例的图。

图12是表示第二实施方式的油浸式变压器的变形例的图。

图13(A)、图13(B)是表示现有的配电盘的结构的概略图。

图14是表示现有的配电盘的电力调节器的设备配置的概略图。

具体实施方式

首先，为了明确与本实用新型的差异，对现有技术进行简单说明。图13(A)、图13(B)是表示现有的配电盘100的结构的概略图。图13(A)是侧视图，图13(B)是正视图。配电盘100是将变压器101、电力调节器102、高压断路器103、接地过电压继电器104等形成为一体的配电盘。

在屋外设置的情况下，配电盘100被划分为收纳高压断路器103、接地过电压继电器104、变压器101等的受电盘和收纳电力调节器102的盘。在配电盘100的前面设置有从外部吸气的通道105。

图14是表示现有的配电盘100的内部结构的概略图。图14是图13(B)的X-X剖视图。为了将逆变器106的主元件107冷却，逆变器106具有散热片108。此外，通过用于进行强制风冷的冷却风扇109，经由通道105从外部吸收的冷空气被供给至散热片108。

这样，在现有技术中，通过冷却风扇109将从外部吸收的空气供给至散热片108，将主元件107冷却。

以下，对作为本实用新型的实施方式的配电盘1进行详细说明。

＜第一实施方式＞

使用附图对本实用新型的实施例进行说明。图1表示配电盘的概略结构。在配电盘1，主要设置有高压断路器2、电力调节器3、接地过电压继电器4。在电力调节器3的内部，主要设置有逆变器31、交流电抗器32、配线用断路器33、油浸式变压器34、开关35、电解电容器36等。

在电力调节器3，逆变器31、交流电抗器32和配线用断路器33将在太阳光面板5产生的直流电转换为交流电。该阶段的电压为200V左右。油浸式变压器34将该200V左右的交流电转换为6600V左右，即与电力系统6相同的电压。由此，在太阳光面板5产生的电力被输送至电力系统6，能够进行电力销售。

由于与6600V的电力系统6相连接，在本实施方式中，作为油浸式变压器34采用油浸式变压器。特别是在被收纳在屋外设置的配电盘1的情况下，考虑到绝缘、环境耐性，优选采用油浸式变压器。

图2是表示油浸式变压器34(油浸式变压器)的图。油浸式变压器是指在箱内部封入有电绝缘油343的变压器。电绝缘油343用于进行收纳在箱内部的器件的绝缘和冷却。

油浸式变压器34主要具有变压器箱341和热交换部342。在变压器箱341的壁面，以散热片10的散热部分与电绝缘油343接触的方式安装有散热片10。散热片10的一部分在变压器箱341的外侧露出，在该露出的部分设置有主元件11。

图3是表示散热片10的安装部的详细情况的图。另外，图3的箭头表示电绝缘油343的流动。

在变压器箱341的壁面设置有孔341a，用于安装散热片10。安装时通过焊接、螺钉固定等(未图示)进行。由此，能够使得电绝缘油343不从孔341a泄露。

主元件11安装在散热片10，主元件11发出的热被传导至散热片10。散热片10与电绝缘油343接触，主元件11的热经由散热片10散热至电绝缘油343。被暖化后的电绝缘油343由于对流而向容器上方移动，在散热片10附近被供给新的电绝缘油343。由此，能够利用散热片10实现主元件11的冷却。

通过这样使用油浸式变压器，不需要用于将散热片10冷却的冷却风扇，能够实现成本、损耗的降低和设备空间的缩小。

此外，散热片10通过将薄的钢板材料以折叠的方式弯曲而形成。由此，能够扩大散热片10与电绝缘油343的接触面积，实现高效率的散热。

图4是变压器箱341的内部透视图，表示油浸式变压器34的内部结构。被封入变压器箱341内的电绝缘油343用于进行绝缘和冷却。

此外，在变压器箱341内设置有变压器器身344。进一步，在变压器箱341的壁面安装有散热片10。在变压器箱341的内部，如箭头所示那样产生电绝缘油343的对流，将内部设备(例如，变压器器身344和散热片10)冷却。

电绝缘油343与空气相比导热率大10倍以上，即使自然冷却也具有足够的冷却能力。因此，不需要冷却主元件11的冷却风扇。进一步，与气冷的情况相比，能够使散热片10的大小变小。

另外，电绝缘油343的热通过热交换部342向空气中散热。热交换部342以多个突起从变压器箱341突出的方式设置(详细情况未图示)，能够实现高效的散热。

此处，散热片10优选设置在比线圈344a的位置更靠近变压器箱341的底部的位置(以下，称为下方)。例如，在图4，散热片10的中心10A配置在比变压器器身344中的线圈344a的中心344A更靠下方。与作为变压器箱341的主要发热源的线圈344a相比，将散热片10配置在下方，由此，能够向散热片10的附近供给没有被暖化的电绝缘油343。

另外，在图4，将散热片10的中心10A配置在线圈344a的中心344A之下，不过散热片10的位置并不限定于此。例如，也可以将散热片10配置在比图4所示的位置更靠下方的位置。此外，例如也可以如图5所示那样，以散热片10的上端与线圈344a的上端为大致相同的位置的方式配置。不过，为了利用散热片10提高冷却效率，优选尽量将散热片10配置在靠近变压器箱341的底部的位置。

图6(A)、图6(B)是内置有具有油浸式变压器34的电力调节器3的配电盘1的概略图。图6(A)是侧视图，图6(B)是正视图。

油浸式变压器34通过连接法兰7与电力调节器3具有的其它结构部件连接。连接法兰7为具有防水性能的结构，因此配电盘1能够设置在屋外。此外，在配电盘1的正面，以能够确认配电盘1的内部的方式设置有门8。在门8的周围设置有填料(未图示)等，以使得水不从门8的周围进入。

图7是表示配电盘1内的设备配置的概略图，为图6(A)的内部透视图。

在配电盘1内收纳有作为构成电力调节器3的部件的逆变器31的主元件11、交流电抗器32、油浸式变压器34、开关35、电解电容器36等。此外，在配电盘1内收纳有高压断路器2、接地过电压继电器4等。另外，图7所示的配电盘1的内部结构是一个例子，内部的结构并不限定于此。

由于油浸式变压器34具有冷却主元件11的作用，因此没有取入外部空气的必要，不需要冷却风扇和外部空气取入用的开口部。

根据本实施方式，使用电绝缘油进行冷却，由此，冷却风扇变得不需要。因此，配电盘的设备结构变得简略，能够实现配电盘的小型化。此外，使用电绝缘油进行冷却，从而能够提高主元件的冷却性能。因此，控制盘的额定容量增大，当以该容量进行比较时，能够获得相应的小型化。

此外，根据本实施方式，由于不需要驱动冷却风扇，所以能够降低损耗。

进一步，根据本实施方式，由于不需要取入外部空气，所以能够将配电盘内部与外部空气遮断。因此，在令配电盘长时间运转的情况下，不会因含有盐分的空气和尘埃等附着在配电盘内部而影响到绝缘性能。因此，能够提高环境耐性，提高安全性，延长配电盘的寿命。

＜第二实施方式＞

第一实施方式中，填充于油浸式变压器34内的电绝缘油343进行变压器器身344和主元件11的冷却，不过电绝缘油343能够冷却的部件并不限定于此。

第二实施方式是电绝缘油343进行变压器器身344、交流电抗器32和主元件11的冷却的方式。以下，对第二实施方式的配电盘1A进行说明。另外，对与第一实施方式相同的部分，标注相同的附图标记，省略说明。

图8是表示在内部设置有变压器器身344和交流电抗器32的油浸式变压器34A的内部的概略图。

交流电抗器32与主元件11均为电力调节器3的主要的发热体之一。变压器器身344与交流电抗器32中的使用部件大致相同，均能够作为油浸式设备的结构部件。

此外，在变压器箱341安装有用于冷却主元件11的散热片10，能够进行主元件的冷却。

图9是使用在内部设置有交流电抗器32的油浸式变压器34A的配电盘1A的设备配置的概略图。在配电盘1A内收纳有电力调节器3，在电力调节器收纳有开关35、电解电容器36、主元件11等。

根据本实施方式，通过使得交流电抗器与变压器成为一体，能够使设备进一步小型化。此外，提高冷却能力，从而能够实现大容量化。关于环境耐性能等，与第一实施方式相同。

另外，在本实施方式中，将交流电抗器32设置在变压器箱341中，不过设置交流电抗器32的位置并不限定于此。图10～图12是关于设置交流电抗器32的位置的变形例。

如图10至图12所示，交流电抗器32也可以设置在变压器器身344的上方。在该情况下，散热片10的配置位置变得自由，因此，既可以如图10所示那样将散热片10配置在与交流电抗器32大致相同的高度，也可以如图11所示那样将散热片10设置在变压器箱341的底部附近。此外，还可以如图12所示那样，将散热片10设置在多个不同高度。

不过，为了提高通过散热片10进行的主元件11的冷却效果，优选将散热片10设置在比变压器器身344的线圈344a和交流电抗器32的线圈32a的位置更靠近变压器箱341的底部的位置。

另外，本实用新型并不限定于上述的实施方式，而包括各种各样的变形例。例如，关于上述实施方式，为了将本实用新型说明得容易明白而进行了详细的说明，但是并不一定限定于包括所说明的所有结构。此外，对各实施方式的结构的一部分进行追加、削除、替换等后的结构也包含于本实用新型中。此外，本实用新型并不限定于作为配电盘提供的情况，也可以作为配电盘的一部分的结构例如电力调节器、变压器来提供。

附图标记的说明

1、1A：配电盘，2：高压断路器，3：电力调节器，4：接地过电压继电器，5：太阳光面板，6：电力系统，7：连接法兰，8：门，10：散热片，11：主元件，31：逆变器，32：交流电抗器，32a：线圈，33：配线用断路器，34、34A：变压器，35：开关，36：电解电容器，341：变压器箱，341a：孔，342：热交换部，343：电绝缘油，344：变压器器身，344A：中心。

Claims

1.一种配电盘，其特征在于：

其是具有电力调节器、高压断路器和继电器的一体式配电盘，其中，所述电力调节器将太阳光的直流电转换为交流电，具有：内部封入了绝缘油的油浸式变压器；具有主元件的逆变器；和设置了所述主元件的散热片，

所述散热片以一部分与所述绝缘油接触的方式设置在所述油浸式变压器的容器壁面，

所述主元件设置在所述散热片的从所述容器壁面露出的部分。

2.如权利要求1所述的配电盘，其特征在于：

所述电力调节器具有交流电抗器，

所述交流电抗器以浸于所述绝缘油中的方式设置在所述油浸式变压器的内部。

3.如权利要求1所述的配电盘，其特征在于：

所述油浸式变压器在内部设置变压器器身，

所述散热片设置在比所述变压器器身具有的线圈的位置更靠近所述油浸式变压器的容器底部的位置。

4.如权利要求2所述的配电盘，其特征在于：

所述油浸式变压器在内部设置变压器器身，

所述散热片设置在比所述变压器器身具有的线圈和所述交流电抗器的线圈的位置更靠近所述油浸式变压器的容器底部的位置。

5.一种将太阳光的直流电转换为交流电的电力调节器，其特征在于，包括：

内部封入了绝缘油的油浸式变压器；

具有主元件的逆变器；和

设置了所述主元件的散热片，

6.如权利要求5所述的电力调节器，其特征在于：

具有以浸于所述绝缘油中的方式设置在所述油浸式变压器的内部的交流电抗器。

7.如权利要求5所述的电力调节器，其特征在于：

所述油浸式变压器在内部设置变压器器身，

8.如权利要求6所述的电力调节器，其特征在于：

所述油浸式变压器在内部设置变压器器身，

9.一种油浸式变压器，其特征在于：

绝缘油被封入在容器内，

在所述容器的壁面设置有散热片，所述散热片的一部分与所述绝缘油接触，

在所述散热片的从所述容器壁面露出的部分设置有将太阳光的直流电转换为交流电的电力调节器所具有的逆变器的主元件。