CN106451167B - 一种隔热和电磁屏蔽功能的箱式变电站 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种隔热和电磁屏蔽功能的箱式变电站，该变电站包括顶盖、油冷循环机、外壳、金属壳、隔板、底座、低压室、变压室、高压室、油冷管，其中外壳为矩形结构，外壳顶部设有顶盖，顶盖内部设有中空区域用于安装油冷循环机，外壳底部设有底座，外壳内部设有金属壳，所述金属壳内部由隔板分隔成三个区域，分别为高压室、变压室和低压室，金属壳外表面设有复合屏蔽材料，金属壳内表面设有油冷管。

Description

一种隔热和电磁屏蔽功能的箱式变电站
技术领域
本申请涉及变电站领域，尤其涉及一种隔热和电磁屏蔽功能的箱式变电站。
背景技术
变电站，是用来改变电压的场所。当把发电厂发出来的电能输送到较远的地方，必须把电压升高，变为高压电，到用户附近再按需要把电压降低，这种升降电压的工作靠变电站来完成。变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。
现有技术中，变电站的散热技术主要是采用直接在变电站外壳上安装抽风机来进行散热，实际情况看来，效果不明显；同时由于变电站内部设有电气设备，其电磁辐射较强，对周边环境影响较大。
发明内容
针对上述提出的现实问题，本发明旨在提供一种隔热和电磁屏蔽功能的箱式变电站，以解决上述的问题。
本发明的实施例中提供了一种隔热和电磁屏蔽功能的箱式变电站，该变电站包括顶盖、油冷循环机、外壳、金属壳、隔板、底座、低压室、变压室、高压室、油冷管，其中外壳为矩形结构，外壳顶部设有顶盖，顶盖内部设有中空区域用于安装油冷循环机，外壳底部设有底座，外壳内部设有金属壳，所述金属壳内部由隔板分隔成三个区域，分别为高压室、变压室和低压室，金属壳外表面设有复合屏蔽材料，金属壳内表面设有油冷管。
进一步的，所述隔板上设有到导线孔。
进一步的，所述隔板表面设有复合屏蔽材料。
进一步的，所述隔板上设有换气孔和导线孔。
进一步的，所述复合屏蔽材料的隔热相为SiO2气凝胶，所述复合屏蔽材料的电磁屏蔽相为铜网；所述SiO2气凝胶为板状，中间夹层为所述铜网，该板状的SiO2气凝胶厚度为3mm。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请的变电站中外壳内部设有金属壳，金属壳外表面设有复合屏蔽材料，且，所述隔板表面设有复合屏蔽材料，由于变电站工作时产生大量电磁辐射，通过复合屏蔽材料的设置，可以对该电磁辐射产生良好的屏蔽效果，电磁吸收明显，同时，该变电站的隔热效果明显，方便使用，安全性高，效果明显，从而解决了上述提出问题。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明箱式变电站的结构示意图。
图2为本发明所述复合屏蔽材料的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本申请的实施例涉及一种隔热和电磁屏蔽功能的箱式变电站，该变电站包括顶盖1、油冷循环机2、外壳3、金属壳4、隔板5、底座6、低压室7、变压室8、高压室9、油冷管，其中外壳3为矩形结构，外壳3顶部设有顶盖1，顶盖1内部设有中空区域用于安装油冷循环机2，外壳1底部设有底座6，外壳1内部设有金属壳4，金属壳4内部由隔板5分隔成三个区域，分别为高压室9、变压室8和低压室7，金属壳4外表面设有复合屏蔽材料，金属壳4内表面设有油冷管。
进一步的，所述隔板5上设有到导线孔11。
进一步的，所述隔板5表面设有复合屏蔽材料。
进一步的，所述隔板5上设有换气孔和导线孔11。
本申请的变电站中外壳内部设有金属壳，金属壳外表面设有复合屏蔽材料，且，所述隔板表面设有复合屏蔽材料，由于变电站工作时产生大量电磁辐射，通过复合屏蔽材料的设置，可以对该电磁辐射产生良好的屏蔽效果，电磁吸收明显，同时，该变电站的隔热效果明显，方便使用，安全性高。
如图2为本申请的复合屏蔽材料的结构示意图，本申请的复合屏蔽材料采用板状的SiO2气凝胶10作为隔热相，采用铜网20作为电磁屏蔽相，本申请的复合屏蔽材料可以达到电磁屏蔽和隔热的双重效果，具体结构为，SiO2气凝胶10为板状，厚度为3mm，中间夹有铜网20。所述复合屏蔽材料的形成过程为：首先制备SiO2溶胶，然后在其中加入抗电磁增强体和遮光剂，得到溶胶混合体，然后使溶胶混合体将所述铜网包覆在中间，经过老化、超临界干燥后，溶胶混合体成型形成SiO2气凝胶，构建成本申请的复合屏蔽材料；所述铜网既可以增强SiO2气凝胶的力学性能，又具有电磁屏蔽效果；所述铜网20孔径为0.1mm；所述铜网表面电镀有镍层，所述镍层厚度为5微米。
优选地，在本申请的SiO2气凝胶10中，添加有遮光剂，所述遮光剂为质量比例3:7:9的炭黑、TiO2、陶瓷粉的混合物。
由于SiO2气凝胶在高温下对波长3～8微米的近红外具有较强的透过性，致使其在高温下热导率较高，隔热效果较差，本申请复合屏蔽材料中采用炭黑、TiO2、陶瓷粉的混合物作为遮光剂，其能够有效的吸收或散射近红外辐射，从而有效降低复合屏蔽材料的高温辐射热导率，增强其高温隔热效果。
进一步优选地，所述复合屏蔽材料的制备过程如下：
S1，SiO2溶胶的形成
本申请制备SiO2采用正硅酸乙酯为硅源，乙醇为溶剂，盐酸-氨水两步催化法配制，即首先配制正硅酸乙酯与乙醇的混合溶液，然后边搅拌边加入去离子水、HCl与乙醇的混合液，静置15h，加入催化剂CuO粒子，再加入一定配比的去离子水、NH3·H2O与乙醇三者混合物，得到SiO2溶胶；其中，各成分摩尔比为：1正硅酸乙酯：5H2O：10乙醇：1.8×10-3HCl：3.6×10-3NH3·H2O；
S2，均匀添加抗电磁增强体和遮光剂
采用炭黑、TiO2、陶瓷粉的混合物为遮光剂，镀镍碳纤维、锡粒为抗电磁增强体，并且，该镀镍碳纤维直径为100微米，锡粒、炭黑、TiO2、陶瓷粉的粒径为40微米；将步骤S1中得到的SiO2溶胶倒入装有镀镍碳纤维的容器中，然后按比例加入炭黑、TiO2、陶瓷粉的混合物，机械搅拌，再加入锡粒，继续搅拌均匀，得到溶胶混合体；其中，镀镍碳纤维体积分数为10～30％；
S3，制备铜网，并且包覆
取合适大小的铜网，然后利用电镀工艺在铜网表面镀一层镍层；将镀镍的铜网浸在步骤S2得到的溶胶混合体中，待溶胶混合体凝胶后，倒入乙醇以防止凝胶中的乙醇挥发，防止凝胶表面开裂，并使湿凝胶在乙醇溶剂中静置1～2天，以使凝胶的缩聚反应继续进行，网络结构继续长大，骨架更加牢固；
S4，超临界干燥
将上步的溶胶混合体及乙醇溶剂放置在密封的高压釜内，缓慢升温，增大压力，待温度和压力超过溶剂的超临界点时，在该状态下保温10h，此时乙醇溶剂气一液界面消失，表面张力不复存在；然后，保持温度不变，将溶剂缓慢释放直至压力降为常压；达到常压时，降低釜内温度至室温，开釜取样即可得到SiO2气凝胶，然后将其剪切为厚度3mm的薄板，并且使得所述铜网位于薄板中间，即得到复合屏蔽材料。
本申请的箱式变电站在隔热方面，试验表明，其复合隔热材料的热导率为0.0125W/m·K，隔热效果明显。
本申请的箱式变电站在电磁屏蔽方面，试验表明，在电磁波固定为2000MHz时，镀镍碳纤维体积分数影响电磁屏蔽效能，如下表1为不同镀镍碳纤维体积分数对应的电磁屏蔽效能，镀镍碳纤维体积分数为10％时，该箱式变电站的电磁屏蔽效果最佳。
表1镀镍碳纤维体积分数对应的电磁屏蔽效能
以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种隔热和电磁屏蔽功能的箱式变电站，该变电站包括顶盖、油冷循环机、外壳、金属壳、隔板、底座、低压室、变压室、高压室、油冷管，其中外壳为矩形结构，外壳顶部设有顶盖，顶盖内部设有中空区域用于安装油冷循环机，外壳底部设有底座，外壳内部设有金属壳，其特征在于，所述金属壳内部由隔板分隔成三个区域，分别为高压室、变压室和低压室，金属壳外表面设有复合屏蔽材料，金属壳内表面设有油冷管；
所述复合屏蔽材料的隔热相为SiO2气凝胶，所述复合屏蔽材料的电磁屏蔽相为铜网；所述SiO2气凝胶为板状，中间夹层为所述铜网；
SiO2气凝胶为板状，厚度为3mm，中间夹有铜网；所述铜网孔径为0.1mm；所述铜网表面电镀有镍层，所述镍层厚度为5微米；
在所述的SiO2气凝胶中，添加有遮光剂，所述遮光剂为质量比例3:7:9的炭黑、TiO2、陶瓷粉的混合物；
所述复合屏蔽材料的形成过程为：首先制备SiO2溶胶，然后在其中加入抗电磁增强体和遮光剂，得到溶胶混合体，然后使溶胶混合体将所述铜网包覆在中间，经过老化、超临界干燥后，溶胶混合体成型形成SiO2气凝胶，构建成所述的复合屏蔽材料；
所述复合屏蔽材料的制备过程如下：
S1，SiO2溶胶的形成
制备SiO2采用正硅酸乙酯为硅源，乙醇为溶剂，盐酸-氨水两步催化法配制，即首先配制正硅酸乙酯与乙醇的混合溶液，然后边搅拌边加入去离子水、HCl与乙醇的混合液，静置15h，加入催化剂CuO粒子，再加入一定配比的去离子水、NH3·H2O与乙醇三者混合物，得到SiO2溶胶；其中，各成分摩尔比为：1正硅酸乙酯：5H2O：10乙醇：1.8×10-3HCl：3.6×10- 3NH3·H2O；
S2，均匀添加抗电磁增强体和遮光剂
采用炭黑、TiO2、陶瓷粉的混合物为遮光剂，镀镍碳纤维、锡粒为抗电磁增强体，并且，该镀镍碳纤维直径为100微米，锡粒、炭黑、TiO2、陶瓷粉的粒径为40微米；将步骤S1中得到的SiO2溶胶倒入装有镀镍碳纤维的容器中，然后按比例加入炭黑、TiO2、陶瓷粉的混合物，机械搅拌，再加入锡粒，继续搅拌均匀，得到溶胶混合体；其中，镀镍碳纤维体积分数为10～30％；
S3，制备铜网，并且包覆
取合适大小的铜网，然后利用电镀工艺在铜网表面镀一层镍层；将镀镍的铜网浸在步骤S2得到的溶胶混合体中，待溶胶混合体凝胶后，倒入乙醇以防止凝胶中的乙醇挥发，防止凝胶表面开裂，并使湿凝胶在乙醇溶剂中静置1～2天，以使凝胶的缩聚反应继续进行，网络结构继续长大，骨架更加牢固；
S4，超临界干燥
将上步的溶胶混合体及乙醇溶剂放置在密封的高压釜内，缓慢升温，增大压力，待温度和压力超过溶剂的超临界点时，在该状态下保温10h，此时乙醇溶剂气一液界面消失，表面张力不复存在；然后，保持温度不变，将溶剂缓慢释放直至压力降为常压；达到常压时，降低釜内温度至室温，开釜取样即可得到SiO2气凝胶，然后将其剪切为厚度3mm的薄板，并且使得所述铜网位于薄板中间，即得到复合屏蔽材料。
2.根据权利要求1所述的箱式变电站，其特征在于，所述隔板上设有到导线孔。
3.根据权利要求2所述的箱式变电站，其特征在于，所述隔板表面设有复合屏蔽材料。
4.根据权利要求3所述的箱式变电站，其特征在于，所述隔板上设有换气孔和导线孔。
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