本技術涉及電源柜，具體為一種應用超級電容器的電源柜。

背景技術：

1、電源柜是電力系統中一種重要的電氣設備，用于將高壓輸電線路的電能轉變為低壓電能，以供給給各種電氣設備使用；電源柜通常位于發電廠、變電站或工業場合的電力配電室內，對于保障電力供應系統的可靠性和穩定性具有重要的意義和作用。電源柜中設有儲能裝置，當電網供電正常時，電源柜將電網提供的交流電轉換為直流電，并將電荷儲存在儲能裝置中以備將來使用；當電網出現故障時，便可通過儲能裝置來提供備用電源、平衡電壓波動，以此維持各種電氣設備的正常運行。因此，儲能裝置是電源柜結構中的重要組成部分，為適應現下正高速發展的用電需求，應使用具有高可靠性、高容量、長壽命等特點的高品質儲能裝置。

2、現有的大部分電源柜中，通常使用蓄電池作為儲能裝置；例如公開號為cn115360824a的中國專利提供了一種智能型通信直流電源柜，其中就包括蓄電池柜。但是，蓄電池類型的儲能裝置在實際應用中存在著頗多局限性，具體地：其一，由于蓄電池的功率密度較低，所以在需要快速響應和高功率輸出的場合，其難以迅速滿足需求，由此不利于保證電源柜的工作效果，還可能會影響電力供應系統的穩定性和可靠性。其二，蓄電池的充放電速度較慢，通常需要數小時，會使得電源柜的工作靈活性和效率有限。其三，蓄電池的循環壽命有限，無法滿足長時間的供電需求，需要更頻繁地更換蓄電池，增加了運行成本和維護工作量，也可能會對電源柜的供電穩定性造成不利影響。其四，蓄電池的工作溫度范圍相對較窄，一般是-15～40℃，使得其性能比較容易受到環境溫度的影響，進而會影響電源柜的工作效果；其五，蓄電池具有一定的燃燒和爆炸風險，例如鋰電池的化學性能很不穩定，在受到沖擊、擠壓或隔膜破損時，均可能導致內部短路，進而產生高溫并引發燃燒或爆炸，所以蓄電池不能完全滿足電源柜對高安全性的要求。其六，蓄電池多使用重金屬物質或具備毒性的其他物質，例如鉛、鎳、鎘、鈷等，具有較高的污染性，不利于環境保護和可持續發展。

3、綜上所述，本實用新型提供一種應用超級電容器的電源柜，可從多個維度改善蓄電池電源柜存在的問題，有助于全面提高電源柜的性能，從而能夠提高電力供應系統的可靠性和穩定性。

技術實現思路

1、本實用新型的目的在于提供一種應用超級電容器的電源柜，以解決上述背景技術中所提到的如下技術問題：現有技術中的電源柜多采用蓄電池作為儲能裝置，存在著功率密度低、充放電速度慢、循環壽命有限、易受環境溫度影響、安全性不高、污染性強的局限性，進而不利于實現電源柜的良好工作效果，從而會影響電力供應系統的可靠性和穩定性。

2、本實用新型是采用以下技術方案實現的：

3、一種應用超級電容器的電源柜，包括柜體和位于柜體內部的電路結構，所述電路結構包括依次連接的整流變壓器、超級電容器模組c和直流饋線回路，所述整流變壓器連接交流輸入端，所述直流饋線回路連接負載端，所述整流變壓器和超級電容器模組c之間還設有超級電容器保護電路。

4、本實用新型提供的電源柜中，采用超級電容器作為儲能裝置，并通過設置超級電容器保護電路來保證超級電容器的工作效果和性能。相對于傳統的蓄電池，使用超級電容器的電源柜具備以下優勢：其一，超級電容器的功率密度遠高于蓄電池，能夠提供瞬間的大功率輸出，所以在需要快速響應和高功率輸出的場合，超級電容器能夠更迅速地滿足需求，基于此有助于電源柜更有效地管理電力分配，從而可提高電力供應系統的穩定性和可靠性。其二，超級電容器能夠在極短的時間內完成充電和放電過程，通常只需幾秒到幾分鐘，所以其在需要頻繁充放電的場合具有明顯優勢，使得電源柜能夠更快速響應負載變化，有助于提高電源柜的工作靈活性和效率。其三，超級電容器的充放電循環次數可達數十萬次甚至上百萬次，所以其循環壽命遠超于蓄電池，由此意味著電源柜具備更低的運行成本和維護工作量，進而可提高電力供應系統整體的經濟性。其四，超級電容器能在較寬的溫度范圍內工作，一般為-40～70℃，所以其相比于蓄電池來說，受到環境溫度影響的可能性更低，有助于保證電源柜的工作效果。其五，超級電容器的工作機理不涉及化學反應，在過充或過放的情況下也能保持穩定，不易發生燃燒或爆炸等安全事故，可滿足電源柜對高安全性的要求。其六，超級電容器不含重金屬等污染物質，相對來說更加環保，符合可持續發展的理念。

5、進一步地，所述超級電容器保護電路包括防擊穿保護電路，所述防擊穿保護電路包括壓倉電阻r1和交流接觸器，所述交流接觸器的線圈jc1并聯到整流變壓器的一次側，所述交流接觸器的常開觸點no1和壓倉電阻r1連接成串聯支路，該串聯支路與超級電容器模組c并聯。

6、上述方案中，通過設置防擊穿保護電路來防止超級電容器發生擊穿，具體地：如果充電回路中不存在任何負荷而是只有超級電容器工作，那么超級電容器所承受的電壓很可能會超過其額定電壓，進而容易造成超級電容器擊穿；所以設置壓倉電阻r1作為負荷，以對超級電容器形成防擊穿保護。但是壓倉電阻r1不能在放電階段持續與超級電容器接通，否則其會將超級電容器的電放掉；所以設置交流接觸器進行通斷路控制，使得壓倉電阻r1只有在電網供電(即向超級電容器充電)時才接入充電回路中。

7、進一步地，所述超級電容器保護電路包括充電電流限制保護電路，所述充電電流限制保護電路包括限流電阻r2、直流接觸器和分壓電阻r3，所述分壓電阻r3和直流接觸器的線圈jc2連接成串聯支路，該串聯支路與超級電容器模組c連接成并聯支路，該并聯支路與限流電阻r2串聯，所述直流接觸器的常開觸點no2并聯在限流電阻r2兩端。

8、上述方案中，通過設置充電電流限制保護電路來限制向超級電容器的充電電流不會過大，具體地：超級電容器在充電之前的內阻很小可視作0，所以如果進行充電，那么向超級電容器的充電電流會比較大，尤其是在開始充電的瞬間理論上可接近無窮大，這會損害超級電容器的性能和壽命，并且會對電路安全性產生影響；因此通過在超級電容器的前側串聯限流電阻r2，可以控制向超級電容器的充電電流，起到保護的目的。但是限流電阻r2若長期持續工作，會出現壓降大、發熱量大的不利影響；由此，再結合超級電容器的充電電流末段為非線性曲線這一規律(即在超級電容器逐漸接近充滿時，充電電流會逐漸減小至趨于0)，可知能夠在充電電流大小減小至合適值的情況下，適當中止限流電阻r2的工作；通過設置分壓電阻r3和直流接觸器，使得當超級電容器的充電電壓到達合適值(充電電壓的變化與充電電流的變化相關聯，此時充電電流也對應到達合適值)后，對限流電阻r2進行短接以中止其分壓限流工作。

9、進一步地，所述分壓電阻r3為可調電阻。

10、上述方案中，分壓電阻r3的阻值大小影響著直流接觸器短接限流電阻r2的電壓，由于不必須等到超級電容器的充電電流為0時再中止限流電阻r2的工作，所以通過將分壓電阻r3設置為可調電阻，使得具體中止時間可由技術人員根據實際需求做靈活的動態調整。

11、進一步地，所述超級電容器模組c與斷路器開關s1串聯。

12、上述方案中，通過設置斷路器開關s1使得便于拆裝超級電容器，并且可以控制超級電容器的放電，具體地：該斷路器開關s1默認為閉合狀態，在電網供電斷開時，通過斷開斷路器開關s1可以阻止超級電容器放電，進而能夠實現電量保存效果，待需要使用超級電容器供電時再閉合斷路器開關s1即可。

13、進一步地，所述電路結構還包括絕緣監視繼電器kj，所述絕緣監視繼電器kj與直流饋線回路并聯。

14、上述方案中，通過設置絕緣監視繼電器kj，可以監測是否有接地故障發生并及時做出指示和報警，進而可以確保電源柜及其所連接的電氣設備的正常運行，有助于保障電力供應系統的可靠性和穩定性。

15、進一步地，所述整流變壓器的一次側形成三角形聯結繞組，所述整流變壓器的二次側分別形成星形聯結繞組和三角形聯結繞組。

16、上述方案中，通過同時設置星形聯結繞組和三角形聯結繞組，可以充分利用兩種聯結方式的優點，使得整流變壓器能夠更好地適應各種復雜的電網環境和負載需求，進而有助于提高電力供應系統的運行效率和穩定性。

17、本實用新型實現的有益效果是：

18、提供一種應用超級電容器的電源柜，通過設置超級電容器作為儲能裝置，替代了現有技術中的蓄電池方式，具備功率密度高、充放電速度快、循環壽命長、不易受環境溫度影響、安全性高、環保無污染的優點；并且通過設置超級電容器保護電路，可保證超級電容器的工作效果和性能。本實用新型能夠保障電源柜的良好工作效果，從而可提高電力供應系統的可靠性和穩定性。