柱上變壓器低壓端快速連接器設計

柱上干式變壓器低壓端快速連接器設計蔣亞淼，甘雄濤，張慶生，金全仁家電網(wǎng)許繼集團有限公司摘 要：本論文以柱上干式變壓器為研究對象，以提高柱上干式變壓器安裝、更換效率為目的，對柱上干式變壓器的低壓端子進(jìn)行改進(jìn)設計。具體為研制一種適合柱上干式變壓器低壓端可插拔連接器，能夠滿(mǎn)足400kVA 及以下柱上干式變壓器的需要。在滿(mǎn)足設備安全的基礎上，簡(jiǎn)化作業(yè)流程，降低勞動(dòng)強度，減少作業(yè)人數，縮短作業(yè)時(shí)間。關(guān)鍵詞：柱上干式變壓器；低壓端連接器；快裝機構0 引言目前的柱上干式變壓器安裝、更換效率低、勞動(dòng)強度大、安全性差[1]。由于干式變壓器重量大，現場(chǎng)作業(yè)環(huán)境千差萬(wàn)別，因而配電臺區干式變壓器在安裝、更換過(guò)程中，一般需要1 臺吊車(chē)、4 ～ 5 人同時(shí)耗時(shí)2h 以上?，F場(chǎng)需要至少兩人站在橫擔上，用吊車(chē)吊裝，人力輔助確定精確位置，該方法勞動(dòng)強度大并需承擔隨時(shí)跌落和觸電的危險。為提高配線(xiàn)臺區的作業(yè)效率及安全性，降低勞動(dòng)強度，有必要對柱上干式變壓器進(jìn)行改進(jìn)，優(yōu)化設計，解決現有干式變壓器安裝過(guò)程中的不足。本文以400kVA 及以下柱上干式變壓器為研究對象，以降低柱上干式變壓器安裝效率，減少安裝過(guò)程中操作人數，減少安裝時(shí)長(cháng)，降低勞動(dòng)成本為目的，對400kVA 及以下柱上干式變壓器的低壓端子進(jìn)行改進(jìn)，具體為將目前400kVA 及以下柱上干式變壓器的低壓端子的緊固方式由螺釘緊固改為插拔式連接器結構。通過(guò)對400kVA 及以下柱上干式變壓器低壓端子的改進(jìn)，將很大地提升400kVA 及以下柱上干式變壓器的安裝、更換效率，并降低勞動(dòng)強度，節約勞動(dòng)成本。圖1 套管及防護罩1 提出問(wèn)題及設計要求1.1 柱上干式變壓器低壓端子現狀現有400kVA 及以下柱上干式變壓器的低壓端連接器的連接方式一般采用套管式端子進(jìn)行連接[2]，如圖1 所示。該端子的緊固方式采用螺釘緊固的方式，固定結束后加裝塑料材質(zhì)的防護罩，安裝和更換過(guò)程中需要操作人員使用操作工具直接接觸導電部件進(jìn)行。因此，安全性差[3]，同時(shí)安裝和更換的效率低下。據電力部門(mén)統計，400kVA 及以下柱上干式變壓器低壓端所采用套管式端子，使用過(guò)程中存在諸多安全隱患，且曾出現多起端子燒毀事故。經(jīng)對事故原因進(jìn)行分析，具體原因如下：1）存在操作人員在操作過(guò)程中，將低壓端端子插接不到位的情況。2）與端子連接的線(xiàn)纜與插頭連接處，因為密封不嚴而導致進(jìn)水，從而致使在使用過(guò)程中出現短路的現象。3）高壓且大電流的電纜上部與干式變壓器沒(méi)有共地，因此存在電壓差，導致線(xiàn)纜與插頭連接處存在放電現象，長(cháng)期的微放電導致絕緣失效，進(jìn)而出現燒毀的現象[4]。由于400kVA 及以下柱上干式變壓器的低壓端存在的諸多安全隱患，因而需要開(kāi)發(fā)一種適用于400kVA 及以下柱上干式變壓器低壓端輸出的高壓且大電流的快速連接器，以提高400kVA 及以下柱上干式變壓器安裝效率，減少燒毀事故的發(fā)生。1.2 低壓端快速連接器設計要求經(jīng)對400kVA 及以下柱上干式變壓器的低壓端快速連接器事故的分析，現對其進(jìn)行重新設計，提出了重新設計的400kVA 及以下柱上干式變壓器的低壓端快速連接器的設計要求，詳見(jiàn)表1。表1 400kVA及以下柱上干式變壓器低壓端連接器設計要求2 低壓端快速連接器設計目前，針對現有的400kVA 及以下柱上干式變壓器低壓端的事故原因與降低柱上干式變壓器安裝效率，減少安裝過(guò)程中操作人數，減少安裝時(shí)長(cháng)，降低勞動(dòng)成本的目的，對現有的400kVA 及以下柱上干式變壓器低壓端連接器進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)方案為采用肘型連接器取代套管式端子，設計圖如圖2所示。圖2 連接器插頭2.1 低壓端連接器設計為提高低壓端連接器的安裝效率和消除事故，現將低壓端連接器的電纜、插針、有機硅橡膠件設計為一次性注塑成型，在成型過(guò)程中三者結合為一個(gè)整體，如圖2 所示。因改進(jìn)后的線(xiàn)纜與有機硅膠有足夠的結合長(cháng)度并緊密結合，所以能夠保證改進(jìn)后的低壓端連接器的密封性，能夠徹底消除低壓端連接器進(jìn)水的可能性。表2 壓接端子接觸電阻實(shí)驗記錄表圖3 連接器鎖緊機構由于該連接器的外殼為絕緣橡膠，因而操作過(guò)程中，手與工具不需直接接觸導電部件，安全性顯著(zhù)增加。2.2 連接器快速鎖緊機構設計400kVA 及以下柱上干式變壓器的低壓端連接器因為需要承受短路引起的電動(dòng)力，需要有一定的壓緊力。針對低壓連接器短路電流1.5kA 的情況，現增加一個(gè)快速鎖緊機構，該機構采用快速螺紋固定，只需要旋轉半周即可實(shí)現插頭與插座的鎖緊與解鎖，如圖3 所示。該設計所選用的材質(zhì)為金屬材質(zhì)，因此在使用過(guò)程中可以實(shí)現高壓且大電流的電纜上部與干式變壓器共地，消除因電纜與干式變壓器沒(méi)有共地而導致放電進(jìn)而導致的燒毀事故，同時(shí)可以實(shí)現低壓端連接器的快速鎖緊。3 低壓端連接器實(shí)驗及分析針對本文中所提到的400kVA 及以下柱上干式變壓器低壓端快速連接器，現對不同的設計工藝下的壓接端子進(jìn)行耐候性實(shí)驗，實(shí)驗過(guò)程中所采用的測量?jì)x器為FS-100/200 接觸電阻測試儀，精度為1Ω。實(shí)驗原理為在振動(dòng)、濕熱、鹽霧條件下測量壓接端子壓接電阻的變化，比較未處理、灌膠、灌錫3 種工藝下壓接端子的耐候性。實(shí)驗過(guò)程為：分3 組樣品進(jìn)行實(shí)驗，3 組端子分別通過(guò)未處理、灌膠、灌錫3 種工藝加工，然后經(jīng)過(guò)振動(dòng)實(shí)驗12h、濕熱實(shí)驗48h、鹽霧實(shí)驗48h，在每次實(shí)驗后測量接觸電阻。實(shí)驗中所測得的接觸電阻信息見(jiàn)表2。由表2 可知，未處理的壓接端子在振動(dòng)實(shí)驗后，壓接處的接觸電阻平均達到原來(lái)的3.9 倍，濕熱實(shí)驗后繼續增加到8.9 倍，鹽霧實(shí)驗后達到1.92 倍。經(jīng)過(guò)灌膠處理的端子，在振動(dòng)實(shí)驗后，壓接處的接觸電阻平均達到原來(lái)的5.1 倍，濕熱實(shí)驗后繼續增加到7.8 倍，鹽霧實(shí)驗后達到2.7 倍。經(jīng)過(guò)灌錫處理的端子，壓接處的接觸電阻在經(jīng)過(guò)振動(dòng)、濕熱、鹽霧實(shí)驗后，接觸電阻幾乎看不出變化。通過(guò)以上實(shí)驗，可以確定壓接工藝在長(cháng)期的振動(dòng)、濕熱、鹽霧環(huán)境下工作是不可靠的。在連接器插頭與導線(xiàn)的壓接處，增加一個(gè)灌錫工藝，可確保產(chǎn)品的長(cháng)期可靠性?？偨Y本文中所提到改進(jìn)設計的400kVA 及以下柱上干式變壓器低壓端連接器，較終得到通過(guò)對連接器接頭與導線(xiàn)壓接處進(jìn)行灌錫處理工藝的一體式低壓端連接器和快速鎖緊機構。4 結束語(yǔ)本文針對400kVA 及以下柱上干式變壓器低壓端連接器，先先描述低壓端連接器的現狀和針對低壓端出現的事故進(jìn)行了原因分析；然后分別設計了低壓端快速連接器和連接器快速鎖緊機構；較后通過(guò)不同工藝下的耐候性實(shí)驗，得到了一種能夠快速安裝且安全，同時(shí)能夠消除因放電而導致火災事故的400kVA 及以下柱上干式變壓器低壓端快速連接器，該連接器在干式變壓器低壓電流輸出端具有很高的推廣價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。參考文獻：【1】郝景昌,褚鵬,劉大慶.柱上干式變壓器組合式低壓控制柜[J].農村電氣化,2010(10):46-47.【2】孔垚,聞?wù)?趙光平,等.百萬(wàn)伏項目主變套管端子變形問(wèn)題分析[J].工程技術(shù)研究, 2019(6):117-119.【3】許小冬.干式變壓器高壓側套管試驗抽頭放電故障的分析和預防措施[J].2014(5):13-14.【4】李冰.疏水性超細氫氧化鋁的合成及其阻燃性能研究[D].吉林:吉林大學(xué),2014.【5】中華人民共和家質(zhì)量監督檢驗檢疫總局,中家標準化管理委員會(huì ).電力干式變壓器第5部分 承受短路的能力:GB1094.5-2008[S].2008.【6】中華人民共和家質(zhì)量監督檢驗檢疫總局, 中家標準化管理委員會(huì ).額定電壓1kV（ U m = 1 . 2 k V） 到3 5 k V（Um=40.5kV）擠包絕緣電力電纜及附件第4部分 額定電壓6kV（Um=7.2kV）到35kV（Um=40.5kV）電力電纜附件試驗要求:GB/T12706.4-2008[S].2008.【7】中華人民共和家質(zhì)量監督檢驗檢疫總局,中家標準化管理委員會(huì ).油浸式電力干式變壓器技術(shù)參數和要求:GB/T6451-2015[S].2015.【8】中華人民共和家質(zhì)量監督檢驗檢疫總局,中家標準化管理委員會(huì ).電力干式變壓器 第3部分：絕緣水平、絕緣試驗和外絕緣空氣間隙:GB/T1094.3-2017[S].2017.

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