一种自动储能预装箱式变电站的制作方法

1.本发明涉及变电站技术领域，具体为一种自动储能预装箱式变电站。


背景技术：

2.预装箱式变电站亦称组合变电站，简称箱变，是一种把高压开关设备、配电变压器和低压配电装置按一按照相应的接线方式组成一体的工厂预制型的户内、户外紧凑式配电设备。由于其损耗少、送电周期短、选址灵活、辐射较低、安装使用方便、易维护等优点，逐渐成为国家电网建设与改造中广泛应用的重要电力设备，但同时由于是将变压器、高压设备均装于同一个金属外壳箱中，其对变压器的散热提出了很高的要求，变压器运行时会源源不断的产生大量的热量，使室内温度不断升高，特别是环境温度较高时，更易于引起散热困难，进而影响出力，如果不及时进行降温，将导致电气设备无法正常运转，轻者使得电力系统瘫痪，严重的会引起火灾，产生较大的危害，另外，在温寒地域，温度过低对设备的正常运行也会产生不利的影响。因而使得设备在一定温度范围环境下工作，不仅能够使得设备正常运转，降低设备维修频次，还能够提高设备的使用寿命。但目前现有的温控方式效率较低、成本高，自动化程度也较低。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种自动储能预装箱式变电站，其具有自动进行温度控制调节的能力，保持箱内温度处于配电设备适宜工作温度范围内，其无需人工参与、大大提高了配电设备工作环境适应范围，降低了设备的维修频次，同时提高了配电设备的使用寿命。
4.为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
5.一种自动储能预装箱式变电站，包括金属箱体，在金属箱体内部且位于金属箱体的底座上端面中间位置设置有电气设备和自动控制装置，其中电气设备包括以品字形设置的高压进线柜、变压器柜、低压配电柜，在金属箱体的底座内部设置有储能装置，其特征在于：在金属箱体内设置有温度检测装置，在金属箱体外部的顶端一侧设置有供水箱，在金属箱体内部的侧壁上端设置有具有横截面为正方形空腔的环形支撑，该环形支撑一侧固定在金属箱体的侧壁上，另一侧固定设置有横截面为矩形的环形导轨，其中环形支撑的正方形空腔被分隔成左右两个腔室即左腔室和右腔室，左腔室和右腔室在下端通过通孔一连通，且在该通孔一内设置由电磁阀二，在左腔室的底端设置有加热器以及液位传感器一，以及在环形支撑的底端外部且位于左腔室的部分设置有散热片；右腔室的上端通过水管与供水箱连通且在水管上设置有电磁阀一；在环形导轨上滑动设置有冷却水箱，冷却水箱的下部设置有用于储水的空腔，在冷却水箱的外部下端设置有雾化喷头，雾化喷头与空腔连通；同时在空腔的内部底端设置有液位传感器二和制冷器，此外在右腔室的内部底端设置有出水孔，在出水孔内设置有电磁阀三，在空腔的内部上端设置有进水孔，该进水孔与右腔室内部底端的出水孔位置相对应。
6.优选地，所述自动控制装置为plc控制器，所述温度检测装置包括设置在箱体内部
多个位置的温度传感器。
7.优选地，在冷却水箱上部设置有与环形导轨相配合的矩形凹槽，且在矩形凹槽的上侧壁与环形导轨的上端面之间以及在矩形凹槽的下侧壁与环形导轨的下端面之间均设置有滚珠。
8.优选地，在右腔室底端外部且位于出水孔位置的一侧设置红外发射器，以及在空腔的上端外部且位于进水孔位置一侧设置红外接收器，红外发射器与红外接收器位置相对应。
9.优选地，在冷却水箱的中部设置有伺服电机一，在伺服电机一的输出端设置有齿轮，在环形导轨的下端面设置有环形齿条，齿轮与环形齿条啮合。
10.优选地，在冷却水箱的外部下端面上还设置有高压气泵、支撑座以及电动伸缩杆，雾化喷头铰接在支撑座上，通过电动伸缩杆来驱动雾化喷头的摆动，雾化喷头的尾部与高压气泵连通，雾化喷头的一侧部通过水管与空腔内设置的水泵连通。
11.优选地，雾化喷头包括进气管、阀芯一、整流罩、连接座、阀体以及阀芯组件，所述进气管中心具有进气孔且在侧壁上设置有进液孔一，其中阀芯一中心具有通孔二，其中通孔二的右端部分的结构由两端的圆锥形段部分和中间的圆柱段部分构成，其中圆柱段部分通孔的孔径小于通孔二左端部分通孔的孔径，阀芯一的左端螺纹安装在进气管内，通孔二的右端部分设置有进液孔二，进气管的进气孔与阀芯一的通孔二构成气体通道，整流罩的左端连接在进气管的外圈且整流罩的左端与阀芯一的右端面、进气管的右端面接触，并在阀芯一与进气管的右端之间设置密封装置，进液孔一与连接座的出口接头连接，连接座与阀体连接并形成内部腔室，在内部腔室中从上至下依次设置阀芯组件、弹簧。
12.优选地，阀芯组件包括设置在阀芯二上端的橡胶密封垫，在阀芯二上还固定设置有簧片，在阀芯二的下端还设置有进液孔三，且弹簧设置在阀芯二的下端与阀体之间，并在阀体位于弹簧两侧位置设置线圈，且相应的在阀芯二的下端位于弹簧两侧位置设置衔铁，阀体的下部设置有进口接头，进口接头通过水管与空腔内的水泵连接，进液孔一和阀芯一与进气管之间的间隙以及阀芯一的进液孔二构成冷却水通道。
13.优选地，在整流罩左端设置有与阀芯一右端通孔相连接的流道，流道具有圆锥形段部分和圆柱段部分，在圆柱段部分的内表面设置有锯齿，在整流罩右端设置有与流道连通的叶片腔，在叶片腔的右侧壁中位置处设置有伺服电机二，在伺服电机二的输出端设置有螺旋叶片，螺旋叶片朝向流道的出口处，且在叶片腔的右侧壁于伺服电机二的四周均匀分布有多个喷口。
14.与现有技术相比，本发明取得的有益效果如下：
15.本发明的自动储能预装箱式变电站通过对变电站内温度的自动控制即降温和升温，将箱体内温度保持在预设阈值范围内，使得电气设备处于最佳工作状态，能够适应不同气候环境，且能够大大降低设备维修频次，提高了设备的使用寿命，降低运营成本。特别是通过雾化喷头的设置，能够在对箱体内降温时均匀化，大大提高了降温效率。
附图说明
16.图1为本发明中一种自动储能预装箱式变电站的结构图；
17.图2为雾化喷头结构图。
具体实施方式
18.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
19.如附图1所示，一种自动储能预装箱式变电站，包括金属箱体1，在金属箱体1内部且位于金属箱体1的底座上端面中间位置设置有电气设备和自动控制装置2，其中电气设备包括以品字形设置的高压进线柜、变压器柜、低压配电柜，同时在金属箱体1的底座内部设置有储能装置，在金属箱体1内设置有温度检测装置，该温度检测装置包括设置在箱体内部多个位置的温度传感器，自动控制装置2为plc控制器，在金属箱体1外部的顶端一侧设置有供水箱3，在金属箱体1内部的侧壁上端设置有具有横截面为正方形空腔的环形支撑4，该环形支撑4一侧固定在金属箱体1的侧壁上，另一侧固定设置有截面为矩形的环形导轨8。其中环形支撑4的正方形空腔被分隔成左右两个腔室即左腔室10和右腔室11，左腔室10和右腔室11在下端通过通孔一连通，且在该通孔一内设置有电磁阀二18，在左腔室10的底端设置有加热器12以及液位传感器一14，且在环形支撑4的底端外部且位于左腔室10的部分设置有散热片13；右腔室11的上端通过水管与供水箱3连通且在水管上设置有电磁阀一9。在环形导轨8上滑动设置有冷却水箱5，在冷却水箱5上部设置有与环形导轨8相配合的矩形凹槽，且在矩形凹槽的上侧壁与环形导轨8的上端面之间以及在矩形凹槽的下侧壁与环形导轨8的下端面之间均设置有滚珠。同时在冷却水箱5的中部设置有伺服电机一6，在伺服电机一6的输出端设置有齿轮，在环形导轨8的下端面设置有环形齿条，齿轮与环形齿条啮合，实现冷却水箱的移动，冷却水箱5的下部设置有用于储水的空腔7，在冷却水箱5的下端面上设置有高压气泵19、支撑座20以及电动伸缩杆(图中未示出)，雾化喷头17铰接在支撑座20上，通过电动伸缩杆来驱动雾化喷头17以实现其喷洒角度的调整，雾化喷头17的尾部与高压气泵19连通，雾化喷头17的一侧部通过水管与空腔7内设置的水泵(图中未示出)连通，同时在空腔7的内部底端设置有液位传感器二16和制冷器21，此外在右腔室11的内部底端设置有出水孔，在出水孔内设置有电磁阀三15，在空腔7的内部上端设置有进水孔，该进水孔与右腔室11内部底端的出水孔位置相对应，同时在右腔室11底端外部且位于出水孔位置的一侧设置红外发射器(图中未示出)，以及在空腔7的上端外部且位于进水孔位置一侧设置红外接收器(图中未示出)，红外发射器与红外接收器位置相对应。
20.如附图2所示，雾化喷头17包括进气管22、阀芯一23、整流罩30、连接座24、阀体25以及阀芯组件，该进气管22中心具有进气孔32且在侧壁上设置有进液孔一31，其中阀芯一23中心具有通孔二，其中通孔二的右端部分的结构由两端的圆锥形段部分和中间的圆柱段部分构成，其中圆柱段部分通孔的孔径小于通孔二左端部分通孔的孔径，阀芯一23的左端外部设置有外螺纹，左端螺纹安装在进气管22内且在阀芯一23与进气管22之间通过设置密封圈进行密封，通孔二的右端部分设置有进液孔二33，且进液孔二33位于通孔二的右端圆柱段部分位置处，进气管22的进气孔32与阀芯一23的通孔二构成气体通道。整流罩30的左端螺纹连接在进气管22的外圈且整流罩30的左端与阀芯一23的右端面、进气管22的右端面接触，并在阀芯一23与进气管22的右端之间设置密封装置，进液孔一31与连接座24的出口接头34连接，连接座24与阀体25连接并形成内部腔室，在内部腔室中从上至下依次设置阀芯组件、弹簧27，阀芯组件包括设置在阀芯二26上端的橡胶密封垫36，在阀芯二26上还固定设置有簧片29，在阀芯二26的下端还设置有进液孔三44，且弹簧27设置在阀芯二26的下端
与阀体25之间，并在阀体25位于弹簧27两侧位置设置线圈28，且相应的在阀芯二26的下端位于弹簧27两侧位置设置衔铁43，阀体25的下部设置有进口接头35，进口接头35通过水管与空腔7内的水泵连接，在线圈28未通电时，簧片29保持自由状态，弹簧27顶推阀芯二26通过橡胶密封垫36将进液孔一31密封，当线圈28通电后，阀芯二26在电磁吸力下向下运动，将进液孔一31打开，实现冷却水的供给，进液孔一31和阀芯一23与进气管22之间的间隙以及阀芯一23的进液孔二33构成冷却水通道。
21.同时在整流罩30左端设置有与阀芯一23右端通孔相连接的流道37，流道37具有圆锥形段部分和圆柱段部分，该圆锥段部分与通孔二的右端部分的圆锥段部分形状大小一致，在圆柱段部分的内表面设置有锯齿38，锯齿纵断面倾角为7-11度，锯齿长度为3-4.6mm，高压气体由进气孔32进入后，冷却水在阀芯一23的进液孔二33的出口处与高速气流汇合，冷却水被冲击破碎发生雾化形成大雾滴，然后大雾滴团继续随高速射流进入流道37，锯齿38能够加剧流道37内的二相流体的不稳定性，进一步加强流道37内流体的波动，从而发生裂化即再次被雾化成小雾滴，此外在整流罩30右端设置有与流道37连通的叶片腔39，在叶片腔39的右侧壁中位置处设置有伺服电机二40，在伺服电机二40的输出端设置有螺旋叶片41，螺旋叶片41朝向流道37的出口处，且在叶片腔39的右侧壁于伺服电机二40的四周均匀分布有多个喷口42，由流道37而出的小雾滴经过螺旋叶片41时发生离心运动，在该离心力的作用下再一次被雾化，使得雾滴分布更加均匀，高速旋转的螺旋叶片使得雾滴团在喷射时更加均匀，在对金属箱体1内进行冷却时也更加的均衡，提高了降温效率，为电气设备提供了合适的工作环境。
22.所述电磁阀一9、电磁阀二18、电磁阀三15、加热器12、制冷器21、液位传感器一14、液位传感器二16、伺服电机一6、伺服电机二40、电动伸缩杆、温度传感器、线圈28、高压气泵19，水泵、红外线发射器和红外线接收器均与plc控制器信号连接。
23.当plc控制器接收到设置在金属箱体1内的温度传感器的检测结果时，会自动判断箱体内温度是否处于预设阈值范围内，若箱体内温度高于阈值范围，则启动制冷器21工作将冷却水箱5中空腔7内的水进行制冷，并启动水泵的同时将线圈28通电，向冷却水通道供应冷却水，并同时启动高压气泵19向气体通道供应高压气流，将冷却水进行三次雾化后经由喷口42喷出，对箱体内进行均匀降温，直至箱体内温度处于预设阈值范围内，则停止降温工作；若箱体内温度低于阈值范围，则启动加热器12工作将左腔室10内的水进行加热并通过散热片13散热以对箱体内的温度进行升高，直至箱体内温度处于预设阈值范围内，则停止升温工作；此外在冷却水箱5中空腔7内的水量不足时，液位传感器二16将信号传递给plc控制器，plc控制器则启动伺服电机一6工作驱动冷却水箱5沿环形导轨8移动，同时开启红外发射器和红外接收器，待红外接收器接收到信号后，plc控制器判断此时出水孔和进水孔的位置处于对齐状态后关闭伺服电机一6，并打开电磁阀一9和电磁阀三15放水至空腔7内，直至液位传感器二16回传液位信号至plc控制器，待监测到空腔7内液位加至预定液位值后关闭电磁阀一9和电磁阀三15，以此完成冷却水箱的自动补水。此外，在左腔室10内水量不足时，液位传感器一14将信号传递给plc控制器，plc控制器打开电磁阀一9和电磁阀二18放水至左腔室10内，直至液位传感器一14回传液位信号至plc控制器，待监测到左腔室10内液位加至预定液位值后关闭电磁阀一9和电磁阀二18，以此完成左腔室10的自动补水。
24.通过上述设备的应用，使得该变电站内温度能够自动调控，将箱体内温度保持在
预设阈值范围内，能够适应不同气候的工作环境，且能够大大降低设备维修频次，提高了设备的使用寿命，降低运营成本。
25.以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种自动储能预装箱式变电站，包括金属箱体(1)，在金属箱体(1)内部且位于金属箱体(1)的底座上端面中间位置设置有电气设备和自动控制装置(2)，其中电气设备包括以品字形设置的高压进线柜、变压器柜、低压配电柜，在金属箱体(1)的底座内部设置有储能装置，其特征在于：在金属箱体(1)内设置有温度检测装置，在金属箱体(1)外部的顶端一侧设置有供水箱(3)，在金属箱体(1)内部的侧壁上端设置有具有横截面为正方形空腔的环形支撑(4)，该环形支撑(4)一侧固定在金属箱体(1)的侧壁上，另一侧固定设置有横截面为矩形的环形导轨(8)，其中环形支撑(4)的正方形空腔被分隔成左右两个腔室即左腔室(10)和右腔室(11)，左腔室(10)和右腔室(11)在下端通过通孔一连通，且在该通孔一内设置由电磁阀二(18)，在左腔室(10)的底端设置有加热器(12)以及液位传感器一(14)，以及在环形支撑(4)的底端外部且位于左腔室(10)的部分设置有散热片(13)；右腔室(11)的上端通过水管与供水箱(3)连通且在水管上设置有电磁阀一(9)；在环形导轨(8)上滑动设置有冷却水箱(5)，冷却水箱(5)的下部设置有用于储水的空腔(7)，在冷却水箱(5)的外部下端设置有雾化喷头(17)，雾化喷头(17)与空腔(7)连通；同时在空腔(7)的内部底端设置有液位传感器二(16)和制冷器(21)，此外在右腔室(11)的内部底端设置有出水孔，在出水孔内设置有电磁阀三(15)，在空腔(7)的内部上端设置有进水孔，该进水孔与右腔室(11)内部底端的出水孔位置相对应。2.根据权利要求1所述的一种自动储能预装箱式变电站，其特征在于：所述自动控制装置(2)为plc控制器，所述温度检测装置包括设置在箱体内部多个位置的温度传感器。3.根据权利要求1所述的一种自动储能预装箱式变电站，其特征在于：在冷却水箱(5)上部设置有与环形导轨(8)相配合的矩形凹槽，且在矩形凹槽的上侧壁与环形导轨(8)的上端面之间以及在矩形凹槽的下侧壁与环形导轨(8)的下端面之间均设置有滚珠。4.根据权利要求1所述的一种自动储能预装箱式变电站，其特征在于：在右腔室(11)底端外部且位于出水孔位置的一侧设置红外发射器，以及在空腔(7)的上端外部且位于进水孔位置一侧设置红外接收器，红外发射器与红外接收器位置相对应。5.根据权利要求1所述的一种自动储能预装箱式变电站，其特征在于：在冷却水箱(5)的中部设置有伺服电机一(6)，在伺服电机一(6)的输出端设置有齿轮，在环形导轨(8)的下端面设置有环形齿条，齿轮与环形齿条啮合。6.根据权利要求1所述的一种自动储能预装箱式变电站，其特征在于：在冷却水箱(5)的外部下端面上还设置有高压气泵(19)、支撑座(20)以及电动伸缩杆，雾化喷头(17)铰接在支撑座(20)上，通过电动伸缩杆来驱动雾化喷头(17)的摆动，雾化喷头(17)的尾部与高压气泵(19)连通，雾化喷头(17的一侧部通过水管与空腔(7)内设置的水泵连通。7.根据权利要求1-6任一项所述的一种自动储能预装箱式变电站，其特征在于：雾化喷头(17)包括进气管(22)、阀芯一(23)、整流罩(30)、连接座(24、阀体(25)以及阀芯组件，所述进气管(22)中心具有进气孔(32)且在侧壁上设置有进液孔一(31)，其中阀芯一(23)中心具有通孔二，其中通孔二的右端部分的结构由两端的圆锥形段部分和中间的圆柱段部分构成，其中圆柱段部分通孔的孔径小于通孔二左端部分通孔的孔径，阀芯一(23)的左端螺纹安装在进气管(22)内，通孔二的右端部分设置有进液孔二(33)，进气管(22)的进气孔(32)与阀芯一(23)的通孔二构成所述气体通道，整流罩(30)的左端连接在进气管(22)的外圈且整流罩(30)的左端与阀芯一(23)的右端面、进气管(22)的右端面接触，并在阀芯一(23)与
进气管(22)的右端之间设置密封装置，进液孔一(31)与连接座(24)的出口接头(34)连接，连接座(24)与阀体(25)连接并形成内部腔室，在内部腔室中从上至下依次设置阀芯组件、弹簧(27)。8.根据权利要求7所述的一种自动储能预装箱式变电站，其特征在于：阀芯组件包括设置在阀芯二(26)上端的橡胶密封垫(36)，在阀芯二(26)上还固定设置有簧片(29)，在阀芯二(26)的下端还设置有进液孔三(44)，且弹簧(27)设置在阀芯二(26)的下端与阀体(25)之间，并在阀体(25)位于弹簧(27)两侧位置设置线圈(28)，且相应的在阀芯二(26)的下端位于弹簧(27)两侧位置设置衔铁(43)，阀体(25)的下部设置有进口接头(35)，进口接头(35)通过水管与空腔(7)内的水泵连接，进液孔一(31)和阀芯一(23)与进气管(22)之间的间隙以及阀芯一(23)的进液孔二(33)构成所述冷却水通道。9.根据权利要求8所述的一种自动储能预装箱式变电站，其特征在于：在整流罩(30)左端设置有与阀芯一(23)右端通孔相连接的流道(37)，流道(37)具有圆锥形段部分和圆柱段部分，在圆柱段部分的内表面设置有锯齿(38，在整流罩(30)右端设置有与流道(37)连通的叶片腔(39)，在叶片腔(39)的右侧壁中位置处设置有伺服电机二(40)，在伺服电机二(40)的输出端设置有螺旋叶片(41)，螺旋叶片(41)朝向流道(37)的出口处，且在叶片腔(39)的右侧壁于伺服电机二(40)的四周均匀分布有多个喷口(42)。

技术总结
本发明提供一种自动储能预装箱式变电站，包括金属箱体，在金属箱体内部设置有电气设备和自动控制装置，在金属箱体的底座内部设置有储能装置，在金属箱体内设置有温度检测装置，在金属箱体内部的侧壁上端设置有具有横截面为正方形空腔的环形支撑，该环形支撑一侧固定在金属箱体的侧壁上，另一侧固定设置有横截面为矩形的环形导轨，其中环形支撑的正方形空腔被分隔成左右两个腔室即左腔室和右腔室，在左腔室的底端设置有加热器以及液位传感器一，以及在环形支撑的底端外部且位于左腔室的部分设置有散热片；在环形导轨上滑动设置有冷却水箱，在冷却水箱的外部下端设置有雾化喷头。在冷却水箱的外部下端设置有雾化喷头。在冷却水箱的外部下端设置有雾化喷头。


技术研发人员：李宏伟 赵健勇 巩鲁洪 裴晓锋 齐锋 许冰 焦超 吴珂 谭联 李晓亮 韦子林
受保护的技术使用者：郑州祥和集团电气设备有限公司
技术研发日：2023.06.07
技术公布日：2023/8/14