CN103413656A - 用于高海拔地区的地下式变压器 - Google Patents

Abstract

一种用于高海拔地区的地下式变压器，包括箱体、箱盖、铁芯和线圈，箱盖上设置有高压电缆连接器，高压电缆连接器包括电缆连接底座和电缆连接插头，电缆连接底座由环氧树脂绝缘体构成，电缆连接底座包括有内腔，内腔的底端密封设置有三个相线连接端子和绝缘墙，绝缘墙将任意相邻的两个相线连接端子隔离。本发明将高压电缆连接装置设置在密封的环氧树脂绝缘体中，绝缘墙增加了电极相互之间及对地之间的跳电及爬电距离，提高了耐压能力，高压熔丝均设置在绝缘底座中，增加了电极相互之间及对地之间的跳电及爬电距离，耐压能力强，可安全用于海拔4500米以上的地区，解决了空气稀薄、空气密度低环境下地下式变压器带电部分容易放电击穿损坏的问题。

Description

用于高海拔地区的地下式变压器

技术领域:

本发明涉及电学领域，尤其涉及变压器，特别是一种用于高海拔地区的地下式变压器。

背景技术:

高海拔地区空气稀薄，空气密度低，因此，地下式变压器的带电部分在空气中容易放电击穿损坏。现有技术中，装置在地下式变压器上的高压电缆连接装置工作在海拔4500米以上时，其三相电极之间容易发生电压击穿损坏，三相电极对中性电极之间也容易发生电压击穿损坏，三相电极和中性电极对地也容易发生电压击穿损坏。此外，装置在地下式变压器上的高压熔断装置工作在海拔4500米以上时，容易发生三相对地的电压击穿损坏。因此，现有技术中的地下式变压器，在海拔4500米以上工作时，缺少安装保证。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种用于高海拔地区的地下式变压器，所述的这种用于高海拔地区的地下式变压器要解决现有技术中的地下式变压器在海拔4500米以上工作时其带电部分在空气中容易放电击穿损坏的技术问题。

本发明的这种用于高海拔地区的地下式变压器，包括箱体、箱盖、铁芯和线圈，所述的铁芯和线圈设置在所述的箱体中，线圈包括高压绕组，所述的箱盖连接在箱体的开口上，箱体内填充有绝缘液体，箱盖上设置有高压电缆连接器，其中，所述的高压电缆连接器包括电缆连接底座和电缆连接插头，所述的电缆连接底座由环氧树脂绝缘体构成，电缆连接底座固定连接在所述的箱盖上，电缆连接底座包括有一个内腔，所述的内腔的底端密封设置有三个相线连接端子，内腔的底端端面中设置有绝缘墙，所述的绝缘墙将任意相邻的两个相线连接端子隔离，所述的电缆连接插头包括绝缘体和三个接插件，电缆连接插头的绝缘体插入电缆连接底座的内腔，所述的接插件分别与相线连接端子连接，电缆连接插头的绝缘体的后端设置有进线护套，所述的进线护套的前端位于电缆连接底座的内腔中，电缆连接底座的后端通过螺纹连接有一个螺旋帽，所述的螺旋帽将进线护套与电缆连接底座固定，任意一个相线连接端子均各自通过导线与一个高压熔断器连接，任意一个所述的高压熔断器均各自包括一个绝缘底座和一个高压熔丝，所述的绝缘底座上通过螺纹连接有一个绝缘盖，所述的绝缘盖中设置有进线端子，绝缘底座的底部设置有出线端子，所述的高压熔丝位于所述的进线端子和出线端子之间，出线端子与所述的高压绕组连接，绝缘底座固定设置在箱盖上。

进一步的，所述的箱体由金属板件组合构成，所述的金属板件中设置有散热结构。

进一步的，所述的箱盖上设置有低压电缆连接器、高压负荷开关、分接开关和低压断路器，箱盖的下侧连接有内藏式低压避雷器。

进一步的，所述的箱体和箱盖上各自覆盖有防腐涂层。

进一步的，所述的金属板件由瓦楞型金属板或者板式散热器构成。

进一步的，进线护套的后端设置有密封盖。

本发明的工作原理是：高压电缆连接装置设置在密封的环氧树脂绝缘体中，任意相邻的两个相线连接端子之间均设置有绝缘墙，绝缘墙增加了电极相互之间及对地之间的跳电及爬电距离，提高了耐压能力。高压熔丝均设置在绝缘底座中，增加了电极相互之间及对地之间的跳电及爬电距离，耐压能力强。此外，瓦楞型金属板或者板式散热器构成地下式配电变压器的箱体，满足了散热要求。

本发明与现有技术相比较，其效果是积极和明显的。本发明将高压电缆连接装置设置在密封的环氧树脂绝缘体中，任意相邻的两个相线连接端子之间均设置有绝缘墙，绝缘墙增加了电极相互之间及对地之间的跳电及爬电距离，提高了耐压能力，高压熔丝均设置在绝缘底座中，增加了电极相互之间及对地之间的跳电及爬电距离，耐压能力强，可安全用于海拔4500米以上的地区，解决了空气稀薄、空气密度低环境下地下式变压器带电部分容易放电击穿损坏的问题。

附图说明：

图1是本发明的用于高海拔地区的地下式变压器中的高压电缆连接器的结构示意图。

图2是本发明的用于高海拔地区的地下式变压器中的高压熔断器的结构示意图。

图3是图1的高压电缆连接器中的电缆连接插头的结构示意图。

图4是图1的高压电缆连接器中的电缆连接底座的结构示意图。

图5是图1的高压电缆连接器中的电缆连接底座的径向示意图。

图6是本发明的用于高海拔地区的地下式变压器的外形示意图。

图7是本发明的用于高海拔地区的地下式变压器的俯视图。

图8是本发明的用于高海拔地区的地下式变压器的接线示意图。

具体实施方式：

实施例1:

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8所示，本发明的用于高海拔地区的地下式变压器，包括箱体1、箱盖2、铁芯（图中未示）和线圈，铁芯和线圈设置在箱体1中，线圈包括高压绕组101和低压绕组102，箱盖2连接在箱体1的开口上，箱体1内填充有绝缘液体，箱盖2上设置有高压电缆连接器3，其中，高压电缆连接器3包括电缆连接底座31和电缆连接插头32，电缆连接底座31由环氧树脂绝缘体构成，电缆连接底座31固定连接在箱盖2上，电缆连接底座31包括有一个内腔，内腔的底端密封设置有三个相线连接端子33，内腔的底端端面中设置有绝缘墙34，绝缘墙34将任意相邻的两个相线连接端子33隔离，电缆连接插头32包括绝缘体321和三个接插件322，电缆连接插头32的绝缘体321插入电缆连接底座31的内腔，接插件322分别与相线连接端子33连接，电缆连接插头32的绝缘体321的后端设置有进线护套35，进线护套35的前端位于电缆连接底座31的内腔中，电缆连接底座31的后端通过螺纹连接有一个螺旋帽36，螺旋帽36将进线护套35与电缆连接底座31固定，任意一个相线连接端子33均各自通过导线与一个高压熔断器4连接，任意一个高压熔断器4均各自包括一个绝缘底座41和一个高压熔丝42，绝缘底座41上通过螺纹连接有一个绝缘盖43，绝缘盖43中设置有进线端子44，绝缘底座41的底部设置有出线端子45，高压熔丝42位于进线端子44和出线端子45之间，出线端子45与高压绕组101连接，绝缘底座41固定设置在箱盖2上。

具体的，接插件322与相线连接端子33之间通过电连接器323连接。电缆连接底座31的内腔底端中密封设置有一个中性线连接端子38。

进一步的，箱体1由金属板件组合构成，金属板件中设置有散热结构。

进一步的，箱盖2上设置有低压电缆连接器7、高压负荷开关5、分接开关6和低压断路器9，箱盖2的下侧连接有内藏式低压避雷器8。

进一步的，箱体1和箱盖2上各自覆盖有防腐涂层。

进一步的，金属板件由瓦楞型金属板或者板式散热器构成。

进一步的，进线护套35的后端设置有密封盖37。

本实施例的工作原理是：高压电缆连接装置设置在密封的环氧树脂绝缘体中，任意相邻的两个相线连接端子33之间均设置有绝缘墙34，绝缘墙34增加了电极相互之间及对地之间的跳电及爬电距离，提高了耐压能力。高压熔丝42均设置在绝缘底座41中，增加了电极相互之间及对地之间的跳电及爬电距离，耐压能力强。此外，瓦楞型金属板或者板式散热器构成地下式配电变压器的箱体1，满足了散热要求。

具体的，本实施例中，高压电缆连接器3和高压熔断器4中的最佳绝缘距离采用高压电场计算的有限元方法计算，其电位及电场强度由三维场简化为二维场，考虑到场域整个体积V中儲存的能量为W

式中εX₁，εY₁，εZ—各向异性的介电系数

φ＝Ｕ(x，y)，(x，y)∈Г_c1

式中Ω-定介场域

Г_c1-电位已知界边

Г′_c2-电位的方向导数等于零的边界

Г″_c2-不同介质的分界线

ε-介质的电介系数

$\mathrm{\η\φ}\left]\underset{\mathrm{\Ω}}{\∫\∫}\frac{1}{2}\mathrm{\ϵ}{\left[\mathrm{\Δ\φ}\right]}^T\right[\mathrm{\Δ\φ}]d\×\mathrm{dy}=\min$

φ＝u(x，y)，(x，y)∈Г_c1

采用有限元法计算电场强度时任意三角单元的电位分别为U_iU_JU_m其电位分布函数可用下列线性插值函数来逼近，

式中abc由下式确定的常数

式中ai＝yi-ym

aj＝ym-yi

am＝yi-yi

bi＝xm-xj

bj＝xi-xm

bm＝xj-xi

ci＝xixm-xmxj

cj＝xmyi-xixm

cm＝xiyj-xjyi

Δe-三角形单元的面积

$\mathrm{\φe}=\left[N_i^e{N}_j^e{N}_m^e\right]\left(\mathrm{\φi\φj\φm}\right)\left[n\right]e\left[n\right]e$

$\left[B\right]e=\frac{1}{2\mathrm{\Δe}}=\left[\begin{array}{c}\mathrm{aiaiam}\\ \mathrm{bibjbm}\end{array}\right]$

[φ]e＝[（φi φj φm)]^γ

当采用四节点等参数时，

$N(\∈,\mathrm{\η})=\frac{1}{4}(+{\mathrm{\ξ}}_i\mathrm{\ξ})(1+\mathrm{nin})(i=1.....4)$

ξi=(-1)i， $n=(-1)\frac{(1+i)i}{2}$

$x=\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{xeiNi}(\mathrm{\ξ},n),$ $y=\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{yliNi}(\mathrm{\ξ},\mathrm{\η})$

$\left[j\right]=\left[\begin{array}{cc}\frac{\∂N_1}{\∂\mathrm{\ξ}}....& \frac{\∂N_4}{\∂\mathrm{\ξ}}\\ \frac{\∂N_1}{\∂\mathrm{\η}}....& \frac{\∂N_4}{\∂\mathrm{\η}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xe}1\mathrm{yl}1\\ \mathrm{xe}4\mathrm{yl}4\end{array}\right]$

$\left[B\right]e=\left[\begin{array}{cc}\frac{\∂N_1}{\∂\mathrm{\ξ}}....& \frac{\∂N_4}{\∂\mathrm{\ξ}}\\ \frac{\∂N_1}{\∂\mathrm{\η}}....& \frac{\∂N_4}{\∂\mathrm{\η}}\end{array}\right]$

$\left[k\right]e=k_{\mathrm{rs}}^e=\∫\∫\underset{\mathrm{\Ωe}}{\mathrm{\Σ}}e{\left[B\right]}^T\·\left[B\right]\mathrm{dxdy}=\frac{1}{4\mathrm{\Δe}}\left[\begin{array}{c}\mathrm{aibi}\\ \mathrm{ajbj}\\ \mathrm{ambm}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{aiajam}\\ \mathrm{bibjbm}\end{array}\right]$

$K_{\mathrm{\γ}8}^e=\frac{\mathrm{\ϵe}}{4\mathrm{\Δe}}({\mathrm{\α}}_{\mathrm{\γ}}G8+\mathrm{brb}8)(r_{1}s=i_1{j}_{1}m)$

$K_{\mathrm{\γ}8}^e=K_m^a(r,s=i,j,m)$

${\left[k\right]}_e=\left[k_{\mathrm{ij}}^e\right]={\∫}_{-1}^1{\∫}_{-1}^1{\∈}_e{\left[B\right]}_e^T{\left({\left[J\right]}^{-1}\right)}^T{\left[B\right]}_e\left[J\right]\mathrm{d\ξ}{d}_n$

$k_y^e=k_{\mathrm{ji}}^e(i,j=1,.....4)$

${\∫}_{-1}^1{\∫}_{-1}^{1}f(\mathrm{\ξ},\mathrm{\η})\mathrm{d\ξd\η}=\underset{i=1}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}f({\mathrm{\ξ}}_1,{\mathrm{\η}}_i)$

电场强度计算，

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{Ex}\\ \mathrm{Ey}\end{array}\right]=-\frac{1}{2\mathrm{\Δe}}\left[\begin{array}{c}\mathrm{aiajam}\\ \mathrm{bibjbm}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{ui}\\ \mathrm{uj}\\ \mathrm{um}\end{array}\right]$

$\mathrm{Ex}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\ΔeiEyi}}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δei}}$

$\mathrm{Ey}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\ΔeiEyi}}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δei}}$

Claims (6)

1.一种用于高海拔地区的地下式变压器，包括箱体、箱盖、铁芯和线圈，所述的铁芯和线圈设置在所述的箱体中，线圈包括高压绕组，所述的箱盖连接在箱体的开口上，箱体内填充有绝缘液体，箱盖上设置有高压电缆连接器，其特征在于：所述的高压电缆连接器包括电缆连接底座和电缆连接插头，所述的电缆连接底座由环氧树脂绝缘体构成，电缆连接底座固定连接在所述的箱盖上，电缆连接底座包括有一个内腔，所述的内腔的底端密封设置有三个相线连接端子，内腔的底端端面中设置有绝缘墙，所述的绝缘墙将任意相邻的两个相线连接端子隔离，所述的电缆连接插头包括绝缘体和三个接插件，电缆连接插头的绝缘体插入电缆连接底座的内腔，所述的接插件分别与相线连接端子连接，电缆连接插头的绝缘体的后端设置有进线护套，所述的进线护套的前端位于电缆连接底座的内腔中，电缆连接底座的后端通过螺纹连接有一个螺旋帽，所述的螺旋帽将进线护套与电缆连接底座固定，任意一个相线连接端子均各自通过导线与一个高压熔断器连接，任意一个所述的高压熔断器均各自包括一个绝缘底座和一个高压熔丝，所述的绝缘底座上通过螺纹连接有一个绝缘盖，所述的绝缘盖中设置有进线端子，绝缘底座的底部设置有出线端子，所述的高压熔丝位于所述的进线端子和出线端子之间，出线端子与所述的高压绕组连接，绝缘底座固定设置在箱盖上。

2.如权利要求1所述的用于高海拔地区的地下式变压器，其特征在于：所述的箱体由金属板件组合构成，所述的金属板件中设置有散热结构。

3.如权利要求1所述的用于高海拔地区的地下式变压器，其特征在于：所述的箱盖上设置有低压电缆连接器、高压负荷开关、分接开关和低压断路器，箱盖的下侧连接有内藏式低压避雷器。

4.如权利要求1所述的用于高海拔地区的地下式变压器，其特征在于：所述的箱体和箱盖上各自覆盖有防腐涂层。

5.如权利要求2所述的用于高海拔地区的地下式变压器，其特征在于：所述的金属板件由瓦楞型金属板或者板式散热器构成。

6.如权利要求1所述的用于高海拔地区的地下式变压器，其特征在于：进线护套的后端设置有密封盖。

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