專利名稱：緊湊模塊化變電站的制作方法
發明目的本發明涉及一種緊湊模塊化變電站，其目的顯然是把高壓電能轉換成低壓電能，以便配電和消費。
本發明的一個目的是提供一種變電站，其包括高壓保護和操作設備，變壓器及低壓配電盤，該變電站構成一個模塊化緊湊裝置，其消除了所述三部分之間的連接，以這種方式該變電站的安裝和配線操作被大大地簡化，因而該變電站在安裝、操作和維護期間的電力事故被最小化，所有這些都在尺寸被減小了的模塊中，因此變電站的成本也在很大程度上得以降低。
本發明的模塊化緊湊型變電站不是構成一個特別設計的整體，而是由在任一個變電站中使用的相同的單獨部件組成，這些部件被稱為變壓器，高壓設備和低壓配電盤，這些部件的每一個都分別保持各自的同一性，以這樣的方式就可能拆除該高壓裝置或低壓裝置，每個部件都保持在完好的使用狀態。與整體的或集成設計方案相比，這些特征顯著地增加了該變電站的適應性。
本發明的另外目的是對變壓器進行改進，改進目的是使該變壓器能夠支撐該高壓設備和該低壓配電盤，并允許對它們直接地連接。
背景技術：
變電站基本上由三個部件或基本部件構成，這些部件是相互獨立的，其中的一個部件由該高壓設備決定，而第二部件構成一個變壓器，第三部件由一低壓配電盤形成，這些部件是獨立的和可被電連接。
根據通常的構形，高壓設備包括一電壓輸入端和一輸出端，它們形成一環路，一個第三位置向變壓器供應低壓輸出，該低壓輸出被連接到低壓配電設備，從該低壓配電設備引出相應的配電輸出電纜，并且向相關的設施或建筑供電。
該高壓設備的前兩個位置接受該環路的電纜。通過操作該位置的開關設備，就可能改變該高壓電路構圖和特別地隔離事故區域，以便恢復/保持其余電路的正常運行。該設備的第三位置由變壓器保護裝置構成，該保護裝置通常使用保險絲和甚至使用自動電路斷路器。
保險絲的作用是防止可能在下游，即低壓配電網中，低壓配電盤中或變壓器內產生的電力事故影響該高壓網，或導致人生傷害或財產損壞，這樣來限制事故的范圍。
所以，該被高壓設備決定的裝置，該變壓器和該低壓配電盤，通常被安裝在一個封閉的空間內，該空間在大多數情況下對應于一個想要被供電的基礎或附屬建筑，或者是靠近該建筑的一個變電站，該變電站應當提供足夠的安全條件和人機工程學設計，以便有效地提供足夠的通道和工作空間，用于該設備的安裝和操作。
所述空間的主要需求是在該高壓和低壓開關裝置前具有一個自由的前方，其大約是一米寬，以及一個可接近通道和到帶電部件的安全距離，而且它們應該容易接近，便于操作。這意味著，實際上需要一個相對較大的空間(大約12平方米)，用于安置該變電站的所有部件，這對配電公司來說成本極高。這就是現在配電公司對設備占據日益減小的空間具有極大興趣的原因。
另外，在該高壓保護位置、變壓器之間，以及變壓器和低壓配電盤之間的電連接通過外部配線完成，該外部配線是暴露的，可能產生事故和斷路。另外，該配線是在“現場”完成的，這需要專門人員來正確完成不同的連接。
簡而言之，在該高壓操作裝置和變壓器之間的連接是通過在兩端帶有接線端的電纜實現的，該接線端通常在現場制作，因此沒有經過試驗來檢查接線端的質量。
同樣地，在該低壓配電盤和變壓器之間的連接是通過在兩端帶有接線端的電纜實現的。一種情況是，如果該接線端的制作質量差或這些接線端沒有被很好地緊固在該低壓配電盤上，這就可能導致這些接線端在正常操作條件下達到高溫。最終的結果通常是起火，這是在變電站最常出現的一個危險事故，這甚至能夠影響附近的房屋或建筑。
另外，存在更換或替換高壓保險絲的問題。該問題出現在維護操作中，其中的決定是在匆忙中作出的，而不是恰當地完成，例如這會導致保險絲安裝質量差，導致接觸不良，結果產生過熱，最終導致設備失效。該事故能夠導致整個高壓配電裝置的損壞。
不能獲得合適的熔斷率(根據該變壓器的功率)。由于使用另外的熔斷率，該變壓器的保護不充分，存在斷電和產生事故的危險。
當一個保險絲熔斷時，在其余的任一個保險絲也已損壞的情況下，這些部件的制造商可能會建議更換該三相(三個保險絲)。然而，這個任務經常未被完成，因此從長遠來看可能發生沒有明顯原因無法預料的事故。
總之，可以說，前述型式的變電站存在幾個嚴重的問題，其中的一些列舉如下-變電站所有部件的定位需要充足的空間，并需要以經濟成本獲得或租用所述基礎或附屬建筑。
-在該變電站的不同零件或部件之間，即在單元(cell)，變壓器和低壓配電盤之間的配線是暴露的，這可導致事故和斷電。
-在變壓器單元之間，變壓器本身和該低壓配電盤之間的配線是在“現場”完成的，這需要專門人員來正確地完成不同的連接。
-保險絲的更換不能以合適的方式經常進行，因此導致該設備危險。
這些問題產生一個需求或趨勢，即取消在不同部件之間的外部連接，減小其尺寸，例如，現有的整體集成方案，也就是說，現有設備從外部具有一個單元外形，該單元結合有高壓和變壓功能元件、高壓功能元件， 并且保險絲位于該現有變壓器的外殼內和因而浸入絕緣液體中。
這些方案解決了上述的一些問題，但仍具有缺點，即它們必須針對每個需求專門設計和制造，這增加了其最終價格。另外，由于該高壓設備和變壓器構成一個整體單元，在損壞的情況下它們必須被取出和整體更換，這需要一個完全prominenceby的設備，而不能僅更換損壞的功能元件。另外還需要記住變電站根據需要具有不同的工作功率和電壓，因此，必須獲得一個完全范圍的prominenceby的變電站。
對于該保護功能元件，其通常由保險絲實現，如上所述，其位于現有變壓器外殼內，以便出現故障時反應迅速。該保險絲被絕緣液體(油)包圍，因此其制造必須采用油密封。在變壓器外殼內包含保險絲意味著存在著幾個人員和設備方面的潛在危險，原因如下-在保險絲，上游連接之間的電弧會產生巨大的能量，從而導致爆炸和點燃包含在變壓器外殼內的絕緣液體。
-如果保險絲熔化質量差，會產生過熱和達到的溫度會導致絕緣液體(油)的氣化，導致內部壓力增加，使變壓器的金屬外殼產生永久變形，進而會發展成該絕緣液體的泄漏點。
-保險絲的斷裂會導致在其內部上具有的材料的分離。該材料通常是含有絕緣液體的沙子，以及該變壓器的帶電零件。這就不可能使用磁芯和線圈修理變壓器。
另外，該高壓環路位置的操作開關裝置的致動，也包含在該外殼內，這會導致該絕緣液體產生分解物，從中期到長期來看，這會削弱絕緣性能，特別是變壓器。
發明內容
設想用所公開的變電站來解決前述問題，其基于一個簡單但并非效果不好的方案，該方案基于所述變壓器，高壓設備和低壓配電盤組合成一個尺寸減小的緊湊單元，但特別地是所述尺寸的減小以模塊為特征，并且基于該高壓設備和低壓配電盤被安裝在目前的變壓器上，該變壓器作為其它兩個單元的支撐元件，它們的每一個都保持各自的獨立性和功能性。
這三個部件之間的電連接是直接的，也就是說，沒有外部電纜帶或接線端，所述連接是在工廠被完成的，因此避免電纜暴露在空中，因而解決了由于配線帶來的問題。另外，這些連接是插頭型的，這使不同單元當需要時可被組裝或拆除，每個獨立單元保持其功能。
基于該三部件連接獲得的緊湊型變電站，將占據最小的空間，所以減小了安裝所需的空間，只有該高壓環路的輸入和輸出端和該低壓配電盤到供電網的輸出配線是可見的。
在目前的變壓器上組裝該高壓設備和該低壓配電盤，將直接在變壓器的蓋上完成，特別是該變電站工作所需的所有元件都位于在操作面板上的一個垂直平面內，這有利于操作和維護任務。在變壓器蓋上緊固元件，也可通過合適尺寸和形狀的支撐結構結合有關的固定裝置來實現。
該高壓設備被完全安裝在變壓器蓋上，連接被直接在該設備的第三位置之間作出，該結合保護功能元件(一般利用保險絲)的位置，和該變壓器，及單元被垂直安裝，其中控制裝置在前面，以便容易接近和操作。
意欲解決更換保險絲期間的前述問題的其它連接可能性，是該高壓設備結合一可拆式保護模件，該模件支撐三相保險絲，該模件是準備好的，用于以快速容易的方式同時實現三個保險絲的更換，所以能夠防止在維護操作期間出現組裝錯誤。該保護模件也作為該高壓設備和變壓器之間的連接元件。
在這種情況下，可以預知，通過一個支座，該變壓器蓋結合有一個后坐(set-back)型凸出物，該高壓設備安裝在該凸出物上，并且該凸出物在其前部結合有接線端，通過插入保護模件進行連接。至于該保護模件和該高壓設備之間的連接，可以預知三相連接，同樣通過快速插入式接線端。
該保護模件因而結合有用于連接該高壓設備和變壓器的接線端，每相的接線端通過相應的保險絲從內部連接。所以該保護模件結合有三個保護保險絲，并且是這樣的構造，即當一個保險絲熔化時，根據制造商的說明同時更換三相，因此不可能產生任何的錯誤。
該保護模件、高壓設備和變壓器之間的電連接優選地通過凹座或插座和連接裝置實施，例如象本申請人的歐洲專利0520933中描述的那樣。
該保護模件可選擇地包括與變流器相關的完成該系統的保險絲功能的繼電器，提供一些情況的保護功能，諸如接地故障，超載，低壓短路，一個保險絲熔斷時在一相或兩相下工作，變壓器中的測定電流，測定電壓和功率和甚至溫度和油位。該繼電器可選擇地可與一用于遙控集成系統聯系，該系統可允許查詢變電站的狀態，允許或不允許所希望的獨立保護功能。
同樣地，在變壓器蓋上的后坐(set back)凸出物上安裝高壓調節器和高壓開關，這些元件位于操作面板上的一垂直平面內，從前面提供通道，所以能夠比較舒適地操作。
另外，在變壓器和低壓配電盤之間的連接通過一種垂直臺架實現，該臺架充滿絕緣液體，該臺架也作為該變壓器的延續，是該變壓器的一部分，所述連接通過該臺架的正面到達臺架的外面，該低壓模件的導電條被直接擰到該臺架，該導電條通常被安裝在配電盤的后部上，以使該低壓配電盤垂直設置，從該臺架懸掛，使所有控制元件位于前面，這樣允許容易和舒適地接近和操作。正如所述，連接是直接完成的，沒有任何形式的配線，而是通過一種搭扣配合連接系統，該系統允許低壓配電盤被快速和舒適地組裝和拆除。
所以，在所公開的模塊化和緊湊型變電站中形成的部件是，一高壓設備，其可以具有任何形式的電路圖，和一低壓配電盤，其結構和作用是迄今為止的傳統形式，但正是變壓器經過了改進從而能結合支撐功能元件和直接配線元件，這些改進是該變壓器蓋結合了一個延伸部分或延續部分，即一種成臺架形式的垂直部分，用于支撐和連接低壓配電盤，和一第二后坐(set back)型延伸物，用于通過一支座，連接和支撐該高壓設備。
明顯地，這三個插入變電站的基本部件統一為一個單元，使空間減小，也增加了安全性，因為連接在工廠制作，所以投入運行的時間縮短，足以把該單元安裝在為其準備的地方，總之，避免了在前面部分提出的問題和缺點。
另外，由于該變電站的構成是模塊化形式，也就是說，通過幾個獨立單元的相互連接，當出現事故時，就可能快速地更換損壞的單元，就可能在實際的變電站實現這種更換，或優選地在工廠實現。在這種情況下，在更換或修理損壞單元期間，對變電站應當更換一個備用元件，但是，這里系統的模塊化意味著，對每一需求不需要不同的變電站，相反地，只需要幾個能夠組合的單獨單元，針對每一情況，組合成所需的緊湊型變電站。同樣地，通過僅更換損壞單元而不是整體，發生故障的變電站容易重新使用。
另外，作為該系統模塊化的結果，當新的需求出現時該系統的構造能夠隨時間而變化，例如對高壓設備加入新位置，這意味著不用全部更換該變電站，而整體式變電站需要整體更換。這表示斷開或重新連接低壓和高壓側上的所有外部電纜所需的時間得以非常實質性地減少。
為了完成所作描述和目的，幫助更好地理解本發明的特征，根據實際實施例的一個優選例子，所述描述附有一組附圖，作為該整體描述的一部分，以下附圖代表圖1表示一個傳統變電站，包括一高壓設備，變壓器，低壓配電盤和連接件，在該變壓器和該高壓設備和低壓配電盤之間使用了相應的配線和接線端。
圖2表示根據本發明目的實現的緊湊型變電站的整體透視圖。
圖3表示前圖所示同一變電站的平面視圖。
圖4表示前兩圖所示變電站的側面正視圖。
圖5以透視圖形式表示根據本發明目的變壓器蓋的延伸部分的細節。
圖6表示構成可拆式保護模件之部件的透視圖。
圖7表示該可拆式保護模件的后視圖。
圖8表示根據本發明目的，結合了一個可拆式保護單元的變電站的透視圖。
圖9表示一模塊化和緊湊型變電站移去了保護單元的細節，可以清楚地看到變壓器和中間電壓元件的連接接線端。
圖10表示該保護元件合適地連接到該變電站的細節圖。
具體實施例方式
圖1代表一典型構造的變電站，由高壓開關裝置(1)，一變壓器(2)和一低壓配電盤(3)構成，該高壓設備(1)通過相應的配線(21)和接線端(22)被連接到該變壓器，該低壓配電盤(3)也通過配線(20)和接線端(23)被連接到該變壓器。在該圖中還表示該高壓環路的輸入端(8)和輸出端(9)，還有低壓配電電纜，該電纜從該配電盤(3)引出，用于向相應的設備供電。
所以，所公開的緊湊型變電站包括，一高壓設備(1)，一變壓器(2)和一低壓配電盤(3)，本發明的新穎性在于，所述三個部件被共同安裝而形成一個緊湊型模塊，其中該高壓設備(1)和該實際低壓配電盤(3)被直接安裝在該變壓器(2)上，特別地安裝在該變壓器(2)的實際蓋(5)上，該裝置是模塊化的，也就是說，每個部件發揮各自的特征和功能。
該變電站包括一臺架(6)，由該變壓器的延伸部分構成，所述變壓器(2)和該低壓配電盤(3)通過該臺架連接，而該高壓設備(1)和該變壓器(2)之間的配線在代表性結構中是直接通過其構成保護功能元件的第三位置(1)實現的。
在本發明的圖中，已表示的高壓設備由三個高壓單元或位置(1′)，(1″)和(1)構成，但是，從邏輯上講，根據所需要的電力布局，可以使用更多或更少數量的所述單元或位置。另外，所說的保護功能元件通過保險絲實現，其連接到該第三位置(1″)，然而，如果使用自動斷路器來實現該保護功能，本發明的發變電站也一樣有效。
如圖5所見，該臺架(6)的構成是該變壓器(2)的一個垂直的延續部分，所以它也充滿絕緣液體，它到該變壓器的連接位于其內部，通過相應的接線端(12)，經過該臺架(6)的正面，到達其外部，該低壓配電盤(3)的母線就直接旋入所述連接端(12)。這些母線被安裝在該低壓配電盤(3)的后部，所以該低壓配電盤精確地懸掛于該臺架(6)，并且它的所有控制元件位于前面，以這種方式能夠容易和舒適地接近并操作。
對于該高壓設備(1)，它直接安裝在該變壓器蓋(5)上，在該變壓器和結合該保護功能元件的單元或位置之間的電連接是直接地和內部地完成的。
然而，在圖6，7，8，9和10中所示的優選實施例中，在該高壓設備(1)和變壓器(2)之間的連接，是通過一保護模件(7)完成的，該保護模件結合了該三相保險絲，因此該保護模件直接地相互連接了該高壓設備元件(1)和該變壓器(2)。顯然，在利用自動斷路器實現保護功能的情況下，將不需要使用該可拆式保護模件(7)。
該保護模件(7)優選地由一金屬底盤構成，該底盤結合了一些座(13)，用于與該高壓設備和一些座(14)連接，以便與該變壓器連接，適當的保險絲(18)被安裝在每副座之間，相應于相同的電相。邏輯上講，該變壓器(2)和該高壓設備(1)都具有一些電連接端，這些電連接端成座的形式，所述電連接端通過相應的連接裝置建立了與該保護模件(7)的電氣連接。
所以，當一個保險絲燒壞時，該保護模件(7)就被拆走，并安裝一個新的保護模件，因此該三相保險絲的更換是同時的，因此避免了操作時可能出現的錯誤。在圖6和7中表示了一種方案，其中該保護模件(7)通過一個不可分割的底座構成，該底座帶有三相保險絲(18)和它們相應的連接端(13)和(14)，顯然，盡管每個保險絲與其相應的插入式連接端可被構成一個獨立的單元，但在這種情況下使用的裝置允許這三個單元相互固定，以便經常操作實現這三個保險絲的同時更換。
簡單地說，并回到圖5，為了該模件(7)與該變壓器(2)的結合，將在變壓器蓋(5)上，通過一支座，設有一后坐(set back)型凸出物(17)，在其上將安裝前述的座或連接端(15)，而該中間電壓模件(1)的座(16)被安裝在所述單元或位置(1)的正面，與座(15)在一個相同的垂直平面內，以這種方式，通過一個簡單的插入動作和一個很容易接近的前面位置，該保護模件(7)被快速地連接或斷開，如在圖8和9中所能見到的。
如能夠在圖10中所見，該保護模件(7)結合了一個把手(17)，以利于操作，一些橫向銷(18)防止更換錯誤的模件。
該保護模件(7)可選擇地結合一個有關變流器的繼電器，該繼電器通過保險絲實現該系統的保護功能，提供以下保護功能，諸如接地事故，過載，低壓短路，一個保險絲熔斷時在一相或兩相下操作，測定電流，測定電壓和功率和甚至變壓器的溫度。
在一優選實施中，該變流器通過一些環狀線圈構成，其圍繞變壓器(2)和保護模件(7)之間的連接端安裝，因此該模件具有一與座(14)相應的環或套管(19)，在其內部安裝所述環狀線圈。
另外，該繼電器可選擇地與遙控裝置的集成系統通信，該遙控裝置允許查詢該變電站狀態，也獨立地允許或不允許所希望的保護功能。
同樣地，在該變壓器蓋的后坐(set back)型凸出物(17)上，安裝高壓調節器(24)和高壓開關(25)，這些元件位于該操作面板上的一垂直平面內，提供的是前面，因此能夠比較舒適地接近并操作。
另外，注意所有操作和控制裝置優選地容易接近而操作，可以預知，該變壓器的溫度計(26)被安裝在該變電站的前面部分。
最后，已經說過，該緊湊模塊化裝置形成一個在該變電站內容易移動的單元，因為該變壓器被安裝在輪(11)上。
權利要求
1.模塊緊湊型變電站，其包括一高壓設備，該設備具有保護功能，一變壓器和一低壓配電盤，該高壓設備(1)被連接到該變壓器(2)和該變壓器被連接到該低壓配電盤，從該低壓配電盤顯露有關的電纜，用于以低壓向設備或建筑配電和供電，其特征在于，相應于該高壓設備(1)，該變壓器(2)和低壓配電盤(3)的三個部件，被共同安裝形成一個緊湊和模塊化單元，以其為基礎該高壓設備(1)和低壓配電盤(3)被安裝在該變壓器(2)本身上，其用作支撐元件支撐另兩個元件(1)和(3)，在所述三個部件之間的電連接以直接的方式實現，該連接方式不需使用外部電纜帶條。
2.根據權利要求1的模塊緊湊型變電站，其特征在于，該高壓設備(1)和該低壓配電盤(3)被直接安裝在該變壓器(2)的蓋上，該單元(1)和該配電盤(3)都在一相同的垂直平面上，使該變電站的所有需要操作和維護的元件大致被安裝在一相同的垂直的和前面的平面內，這樣有利于所述元件的接近和操作，在該前面的平面上包括有高壓調節器(24)，高壓開關(25)，變壓器溫度計(26)的讀取和調節件和電子控制繼電器的讀取和調節件。
3.根據權利要求1的模塊緊湊型變電站，其特征在于，在該變壓器(2)和該高壓設備(1)之間的配線由在該變壓器蓋上的一后坐型凸出物(17)實現，該凸出物構成一種豎立的支座，該高壓設備(1)被安裝在該支座上，通過一些插入式連接端(15)建立電連接，使該單元(1)的所有操作元件被安裝在前面，從而利于接近和操作。
4.根據權利要求1的模塊緊湊型變電站，其特征在于，在該變壓器(2)和該低壓配電盤(3)之間的配線由一臺架(6)實現，該臺架構成該變壓器蓋的垂直延續部分并用絕緣液體填充，在該臺架內部是該變壓器(2)的連接件，所述連接件通過一些連接端(12)通向臺架(6)的外面，該連接端被安裝在該臺架(6)的前部，并且該低壓配電盤(3)本身的電接頭直接旋向所述連接端，該配電盤被垂直懸掛于該臺架，使控制元件被設置在前面，從而有利于接近和操作。
5.根據權利要求1的模塊緊湊型變電站，其特征在于，該高壓保護功能元件由一可拆式保護模件(7)實現，在該變壓器(2)和該高壓設備(1)之間的內部連接通過所述保護模件(7)建立。
6.根據權利要求1和5的模塊緊湊型變電站，其特征在于，該可拆式保護模件(7)結合了三個插入式連接端(13)，用于它們與該高壓設備(1)的連接，和結合了相同數量的另外的插入式連接點(14)，用于與該變壓器(2)連接，在它們之間，以固定方式，安裝有相應的保險絲(18)，因而通過更換整個保護模件來實現一個或幾個保險絲的更換，因此該變壓器具有一些連接端(15)和有相應連接端(16)的中間電壓單元(1)。
7.根據權利要求1，5和6的模塊緊湊型變電站，其特征在于，該可拆式保護模件(7)包括與一繼電器相關的變流器，該繼電器實現該系統的熔線保護，對接地故障、過載、低壓短路、在一保險絲已熔斷時在一相電或兩相電下操作、測定電流、測定電壓和功率和甚至溫度提供保護，已經預知，該繼電器可與一遙控集成系統通信，這使該變電站的狀態可被查詢，也單獨地允許或不允許希望的保護功能。
8.根據權利要求1，5和6的模塊緊湊型變電站，其特征在于，該插入式連接通過凹座或插座和連接裝置的形式實現。
9.根據權利要求1，5和6的模塊緊湊型變電站，其特征在于，在該變壓器(2)的蓋(5)的后坐型凸出物(17)上，定位有高壓調節器(24)和高壓開關(25)，這些元件位于操作面板上的一垂直平面內，有利于在前面和因此比較舒適地接近和操作。
10.根據前述權利要求的模塊緊湊型變電站，其特征在于，該變壓器(2)被安裝在輪(11)上，這有利于裝配件或由該高壓設備(1)、該變壓器(2)和該低壓配電盤(3)形成的單獨緊湊單元的移動性。
全文摘要
本發明涉及一種變電站，該變電站包括一高壓設備(1)，一變壓器(2)和一低壓配電盤(3)，它們以所述順序相互連續連接，使所述三個部件形成一組合或緊湊單元，其中該高壓設備(1)和低壓配電盤(3)被直接地安裝在該變壓器蓋上。在該高壓設備(1)和該變壓器(2)借助保護模件(7)直接連接，而且該變壓器(2)和該低壓配電盤(3)也通過一臺架(6)形式的,該變壓器蓋的垂直延續部分直接連接。該變壓器的連接件(12)在外部借助該臺架與變壓器接觸，并且該低壓配電盤(3)的母線被直接連接到該連接件。
文檔編號H02B7/06GK1559096SQ01823751
公開日2004年12月29日 申請日期2001年10月5日 優先權日2001年10月5日
發明者哈維爾·奧馬薩爾·奧塞林, 哈維爾 奧馬薩爾 奧塞林 申請人:奧馬薩瓦爾集團股份有限公司