CN103325549A - 非电容式干式套管及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非电容式干式套管及其加工方法，该套管包括导电杆（1），套装在导电杆（1）上的绝缘体（2），所述导电杆（1）包括导电杆主体（11）和固定连接在导电杆主体（11）两端的连接头（12），所述导电杆主体（11）的热膨胀系数与绝缘体（2）的热膨胀系数相差10×10-6/℃以下，所述连接头（12）的硬度为100HV以上；该非电容式干式套管通过摩擦焊和压力凝胶技术加工而成，具有无需用油，成本低廉，结构简单，导电性好，使用寿命长，安全性高，而且加工工艺简单，容易操作等优点。

Description

非电容式干式套管及其加工方法
技术领域
本发明涉及变压器的零部件，特别提供了一种非电容式干式套管及其加工方法。
背景技术
目前，在我国35kV、10kV油浸电力变压器的制造中，全部采用充油套管作为高压及低压引出端子。由于充油套管以变压器油作为绝缘及散热器的载体，在使用中需要变压器提供高于套管的变压器油面，从而使用专用储油柜或管式油位表维持油面。现有充油套管在使用过程中，存在以下缺点：
    1）由于使用充油套管，变压器油面就需要人为升高，结构上采用储油柜或管式油位表以“压住”油面。这种传统结构既浪费了部分变压器油，又使产品结构复杂，成本增加。
    2）由于油面升高，油温及其油压随之升高，产品密封难度进一步加大，产品漏油的隐患加大。
3）变压器高低压引出端子充油，是一种客观存在的安全隐患。据电力公司统计，80%以上的配电变压器火灾是由于套管渗漏油引起的。
4）加工工艺复杂，成本高。
    因此，研发一种无油的干式套管，简化套管的结构和加工工艺，降低成本，消除安全隐患，成为人们亟待解决的问题。
发明内容                                       
鉴于此，本发明的目的在于提供一种非电容式干式套管及其加工方法，以至少解决以往套管存在的结构、加工工艺复杂，制作成本高，容易漏油、渗油，危险系数高等问题，以便为35KV、10KV油浸电力变压器提供一个安全可靠、运行简便、结构简单的干式套管作为引出端子。
本发明提供的非电容式干式套管，该套管包括导电杆1，套装在导电杆1上的绝缘体2，其特征在于：所述导电杆1包括导电杆主体11和固定连接在导电杆主体11两端的连接头12；
所述导电杆主体11的热膨胀系数与绝缘体2的热膨胀系数相差10×10-6/℃以下；
所述连接头12的硬度为100HV以上。
本发明中的非电容式干式套管，使用导电杆作为电能的引出端子，通过导电杆外部套装的绝缘体进行绝缘散热，彻底改变了以往充油套管的工作模式。同时，在研发的过程中发现干式套管极易出现干裂现象，即导电杆与绝缘体分离，而干裂后的干式套管使用就存在极大的安全隐患，便导致干式套管的使用寿命短，可实施性差，这就是即便充油套管存在众多问题，仍未退出历史舞台的原因。通过研究人员的科研努力，发现将导电杆的热膨胀系数与绝缘体的热膨胀系数之差控制在10×10-6/℃以下，即可有效解决干式套管的干裂问题。此外，由于干式套杆主要用于变压器的引出端子，因此需要考虑如何才能实现其与外界的连接，即需要对干式套管中导电杆的两端进行机械加工以便连接，因此对于导电杆两端的硬度有所要求，而为了满足上述要求，研究人员创造性的研究出由两种材质相连构成的新型结构导电杆，进而达到套管的各种性能要求。
优选，所述导电杆主体11为铝杆，金属铝为导电性较好的材质，同时其热膨胀系数与绝缘体材质的热膨胀系数较为接近。
进一步优选，所述连接头12为黄铜杆，黄铜的导电性较好，且其硬度较强，适于机械加工的要求。
进一步优选，所述导电杆主体11和连接头12均为圆柱体，且二者的直径相同，端面圆心在同一直线上；确使整个导电杆为一条直线，不发生弯曲，提高导电率和导电效果。
进一步优选，所述绝缘体2为环氧树脂，环氧树脂容易成型，且成本低廉。
进一步优选，所述导电杆主体11的表面设置有网状纹理111，通过该网状纹理的设计使导电杆主体能够与绝缘体更为紧密的结合，有效地进一步防止套管干裂现象的发生。
进一步优选，所述绝缘体2呈伞状，该形状的绝缘体的散热效果较佳。
本发明还提供了一种非电容式干式套管的加工方法，所述的加工方法具体为：
加工导电杆：选取一个导电杆主体和两个连接件，并将所述导电杆主体的两端和两个连接件的一端打磨光滑，将两个连接件的光滑端分别与导电杆主体的两端通过摩擦焊固定连接为一体；
加工干式套管：将上述导电杆放置于预设模具中，利用压力凝胶技术将绝缘体注入模具中，凝胶后，最终得到成品。
优选，在加工导电杆工序中，将导电杆主体和连接件连接为一体后，利用表面处理技术，将导电杆主体的表面加工成网状纹理。
本发明提供的非电容式干式套管及其加工方法，其优点在于：该干式套管无需用油，结构简单，导电性好，使用寿命长，安全性高，而且加工工艺简单，容易操作，制作成本低。
附图说明
图1为非电容式干式套管的结构示意图；
图2为非电容式干式套管的纵向剖面图；
图3为导电杆的结构示意图。
具体实施方式
实施方案一
如图1、图2所示为一种用于35KV变压器的非电容式干式套管，该干式套管主要有导电杆1和环氧树脂绝缘体2两部分构成，其中，环氧树脂绝缘体2套装在导电杆1的外部，且导电杆1与环氧树脂绝缘体2之间紧密连接；如图3所示，所述的导电杆1由三部分构成，分别为铝质导电杆主体11和两个黄铜质连接头12，所述的黄铜质连接头12固定连接于铝质导电杆主体11的两端，所述铝质导电杆主体11的表面上设置有网状纹理；其中，铝质导电杆主体11的热膨胀系数与环氧树脂绝缘体2的热膨胀系数相差10×10-6/℃，因此，铝质导电杆主体11与环氧树脂绝缘体2的热膨胀和冷收缩同步，进而有效避免干裂现象的产生；而黄铜质连接头12的硬度为100HV，方便进行机械加工，与外界相连。
上述非电容式干式套管的具体加工方法如下：
1）加工导电杆：选取一个铝质导电杆主体和两个黄铜质连接件，并将所述铝质导电杆主体的两端和两个黄铜质连接件的一端打磨光滑，将两个连接件的光滑端分别与导电杆主体的两端使用数控搅拌摩擦焊设备固定摩擦焊接为一体，其中，摩擦焊的具体工艺参数为：搅拌针旋转频率为1105r/min，焊接速度为90mm/min，轴臂直径为15mm，搅拌针直径为7mm，搅拌针长度为4.8mm，下压量0.15mm，主轴倾角为-2°的正转工艺，焊接好后，利用表面处理技术，将导电杆主体的表面加工成网状纹理。
    2）加工干式套管：将上述导电杆放置于预设模具中，将绝缘体加热至40~80℃，模具预热到140~160℃，通过压力凝胶设备的加压系统将绝缘体通过管道压入模具空腔内，且整个绝缘体的压入过程保持恒压，当整个空腔内的环氧树脂全部凝胶后，解除压力，打开模具得到成品。
实施方案二：
    如图1、图2所示为一种用于10KV变压器的非电容式干式套管，该干式套管主要有导电杆1和伞状的环氧树脂绝缘体2两部分构成，其中，环氧树脂绝缘体2套装在导电杆1的外部，且导电杆1与环氧树脂绝缘体2之间紧密连接；如图3所示，所述的导电杆1由三部分构成，分别为圆柱体的铝质导电杆主体11和两个圆柱体的黄铜质连接头12，所述的黄铜质连接头12固定连接于铝质导电杆主体11的两端，且黄铜质连接头12与铝质导电杆主体11的直径相同，端面圆心在同一直线上，其中，铝质导电杆主体11的热膨胀系数与环氧树脂绝缘体2的热膨胀系数相差8×10-6/℃，因此，铝质导电杆主体11与环氧树脂绝缘体2的热膨胀和冷收缩同步，进而有效避免干裂现象的产生；而黄铜质连接头12的硬度为120HV，方便进行机械加工，与外界相连。
上述非电容式干式套管的具体加工方法如下：
    1）加工导电杆：选取一个铝质导电杆主体和两个黄铜质连接件，并将所述铝质导电杆主体的两端和两个黄铜质连接件的一端打磨光滑，将两个连接件的光滑端分别与导电杆主体的两端使用数控搅拌摩擦焊设备固定摩擦焊接为一体，其中，摩擦焊的具体工艺参数为：搅拌针旋转频率为1105r/min，焊接速度为90mm/min，轴臂直径为15mm，搅拌针直径为7mm，搅拌针长度为4.8mm，下压量0.15mm，主轴倾角为-2°的正转工艺。
2）加工干式套管：将上述导电杆放置于预设模具中，将绝缘体加热至40~80℃，模具预热到140~160℃，通过压力凝胶设备的加压系统将绝缘体通过管道压入模具空腔内，且整个绝缘体的压入过程保持恒压，当整个空腔内的环氧树脂全部凝胶后，解除压力，打开模具得到成品。
    性能试验：
将上面实施方案一和实施方案二中的非电容式干式套管进行性能测试，具体如表1：
表1：性能参数表
序号 工作电流 爬电距离 工频耐压 使用寿命
35KV干式套管 5~100A 25mm/kV 95kV 20年
35KV充油套管 5~100A 25mm/kV 95kV 10年
10KV干式套管 10~700A 25mm/kV 42kV 20年
10KV充油套管 10~700A 25mm/kV 42kV 10年
    由表1可见，本发明中的干式套管完全能够达到传统的充油套管性能要求，而且其使用寿命长，降低了成本，同时也消除了安全隐患。

Claims (9)

1.一种非电容式干式套管，该套管包括导电杆（1），套装在导电杆（1）上的绝缘体（2），其特征在于：所述导电杆（1）包括导电杆主体（11）和固定连接在导电杆主体（11）两端的连接头（12）；
所述导电杆主体（11）的热膨胀系数与绝缘体（2）的热膨胀系数相差10×10-6/℃以下；
所述连接头（12）的硬度为100HV以上。
2.按照权利要求1所述非电容式干式套管，其特征在于：所述导电杆主体（11）为铝杆。
3.按照权利要求1所述非电容式干式套管，其特征在于：所述连接头（12）为黄铜杆。
4.按照权利要求2或3所述非电容式干式套管，其特征在于：所述导电杆主体（11）和连接头（12）均为圆柱体，且二者的直径相同，端面圆心在同一直线上。
5.按照权利要求1所述非电容式干式套管，其特征在于：所述绝缘体（2）为环氧树脂。
6.按照权利要求1或4所述非电容式干式套管，其特征在于：所述导电杆主体（11）的表面设置有网状纹理（111）。
7.按照权利要求1或5所述非电容式干式套管，其特征在于：所述绝缘体（2）呈伞状。
8.一种按照权利要求1所述非电容式干式套管的加工方法，其特征在于，所述的加工方法具体为：
加工导电杆：选取一个导电杆主体和两个连接件，并将所述导电杆主体的两端和两个连接件的一端打磨光滑，将两个连接件的光滑端分别与导电杆主体的两端通过摩擦焊固定连接为一体；
加工干式套管：将上述导电杆放置于预设模具中，利用压力凝胶技术将绝缘体注入模具中，凝胶后，最终得到成品。
9.按照权利要求8所述非电容式干式套管的加工方法，其特征在于：在加工导电杆工序中，将导电杆主体和连接件连接为一体后，利用表面处理技术，将导电杆主体的表面加工成网状纹理。
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