CN111834938B - 一种箱式变压器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种箱式变压器及其制备方法。所述箱式变压器包括上下设置的第一箱体和第二箱体，所述第一箱体内部容纳有高压室、低压室和控制室，所述第二箱体设置于地坑中，并且所述第二箱体内部容纳有变压器，所述第二箱体与所述变压器之间存在第一空间；所述第二箱体与所述地坑之间存在第二空间；所述第一空间中设有第一散热组件，所述第一散热组件围绕所述变压器的四周侧壁设置；所述第二空间中设有第二散热组件，所述第二散热组件围绕所述第二箱体的四周侧壁设置。本发明箱式变压器的位于地下的变压器产生的热量能够被快速、有效散出、并且不易受潮进水，提高了箱式变压器的安全程度和使用寿命。

Description

一种箱式变压器及其制造方法
技术领域
本发明涉及变压器领域，具体涉及一种箱式变压器及其制造方法。
背景技术
箱式变压器是将高压电器设备、变压器、低压电器设备等组合成紧凑型成套的配电装置，作为配电系统中接受和分配电能之用。箱式变压器基本原理在于，通过压力启动系统、铠装线、变电站全自动系统、直流点和相应的技术设备，按照规定顺序进行合理的装配，并将所有的组件安装到特定的防水、防尘与防鼠等完全密封的钢化箱体结构中，从而形成的一种特定变压器。
目前，箱式变压器已经被广泛应用到电力工程施工之中。由于箱式变压器将传统变压器集中设计在箱式箱体中，具有体积小、重量轻、低噪声、低损耗、高可靠性等诸多优点，因此尤其广泛应用于住宅小区、商业中心、轻站、机场、厂矿、企业、医院、学校等场所。
按照国家技术标准，对箱式变电站外壳的基本技术质量要求为：(1)箱顶需耐压、箱体抗冲击力强；(2)具有防水性，防雨水侵入；(3)自然散热通风；(4)具有防火性，通常采用阻燃材料；(5)使用寿命需在20年以上。
对于箱式变压器，其经常存在散热不良的情况，尤其是夏季，在变压器的热量与日晒升温作用下，低压开关室温度可达到80℃以上，远远超过塑壳断路器等设备所允许的环境温度限值，不但导致内部元件老化加快，还经常导致开关误动跳闸的事故，不但大量浪费检修人力物力，还给用户带来不必要的麻烦。此外，由于箱式变压器的安装场所大多位于室外，为了防止受潮受损，一般在下方设置地坑，使得箱式变压器箱体与四周隔离。地坑一般为混凝土结构。由于天气原因，地坑中经常容易沉积雨水，在遇到高温或者日晒的天气环境下，容易在箱式变压器箱体下部产生大量凝露，使得箱体内部设备受潮，造成短路等事故发生。因此，如何解决箱式变压器的散热和凝露问题，是本领域研究的焦点与热点。
发明内容
为克服现有技术中存在的缺陷和不足，本发明公开了一种箱式变压器及其制造方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种箱式变压器，包括上下设置的第一箱体和第二箱体，所述第一箱体内部容纳有高压室、低压室和控制室，所述第二箱体设置于地坑中，并且所述第二箱体内部容纳有变压器，所述第二箱体与所述变压器之间存在第一空间；所述第二箱体与所述地坑之间存在第二空间；所述第一空间中设有第一散热组件，所述第一散热组件围绕所述变压器的四周侧壁设置；所述第二空间中设有第二散热组件，所述第二散热组件围绕所述第二箱体的四周侧壁设置。
本发明采用上述技术方案的原因在于：现有技术中箱式变压器的变压器设于直接放置于混凝土结构的地坑之中，除了散热效果不佳，还存在容易受潮进水问题。由于天气原因，地坑中经常容易沉积雨水，在遇到高温或者日晒的天气环境下，容易在箱式变压器箱体下部产生大量凝露，使得箱体内部设备受潮，造成短路等事故发生。为了解决上述问题，本发明将变压器放置于第二壳体中，再将第二壳体放置于地坑中，所述地坑可以是混凝土地坑，优选的是直接挖掘的地坑。所述第二箱体与所述地坑之间存在第二空间，通过所述第二空间的设置，有效隔绝了来自地下环境的积水和湿气。所述第一空间中容纳的第一散热组件能够将变压器运行中产生的热量迅速传到至第二壳体。所述第二空间中设有的第二散热组件能够将热量再次向外传导至地坑中，避免变压器过热。由于地坑中积水和湿气不会进入到所述第一空间中，因此，所述第一空间中不会产生蒸汽和凝露，避免了变压器受潮。
进一步的，所述第二散热组件具有波纹结构。所述第二散热组件的第一端与所述第二箱体的外侧壁紧密接触，所述第二散热组件的第二端与所述地坑的内壁紧密接触。通过波纹结构的所述第二散热组件的设置，可保证热量的顺利疏散和传导。
进一步的，所述第一空间中设置有湿度传感器。所述第一空间中设置有温度传感器。通过所述湿度传感器，可监测变压器工作环境的湿度，所述湿度传感器与箱式变压器的控制系统通讯连接，当湿度过大，可通过控制系统进行报警，及时检修。
进一步的，所述第一空间中设置有鼓风机。鼓风机能够将保持所述第一空间的通风良好。
一种箱式变压器的制造方法，所述第二箱体的侧板采用第一材料制备，所述第一材料为复合发泡材料；所述第二箱体的底板采用第二材料制备，所述第二材料为复合层状材料；所述底板的四面周缘设有凹槽，四周的所述侧板伸入所述凹槽，与所述底板相互插接；四个所述侧板中，其中一组相对的侧板设有插槽，另一组相对的侧板设有插片，通过将所述插片伸入所述插槽，使得四个所述侧板相互插接。
进一步的，四个所述侧板之间固定连接，所述侧板与底板之间固定连接。
进一步的，所述第一材料采用氧化铝、氧化锌粉体、铜粉、聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物为主料，通过混合、造粒、挤出和发泡，获得所述第一材料。
进一步的，所述第二材料包括石墨层、金属铝层和氮化铝层。
进一步的，所述第一材料中主料的质量比为氧化铝粉体∶氧化锌粉体∶铜粉∶聚乙烯＝(10-20)∶(10-20)∶(10-20)∶(40-70)。
进一步的，所述第一材料采用邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、偶联剂、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、烷基酚聚氧乙烯醚为辅料。
进一步的，所述第一材料在挤出成型时加入季戊四醇三丙烯酸酯，在挤出成型后，进行辐照交联改性。
采用上述技术方案的原因在于：所述第一材料具有良好的散热导热性能和防水防潮性能，并且质量轻，便于安装和维修。所述第二材料具有良好的机械性能、散热性能和绝缘性能，所述第二材料作为底板材料，能较好地支撑变压器，不易变形和损坏。通过采用不同材料的侧板和底板的组合，能够获得承重能力好、质量轻、散热性能好、防水性能好的第二箱体，更好地保护变压器。本发明的第二箱体的侧板和底板采用不同材料制成，两种材料制成的侧板和底板通过凹槽、插槽和插片结构能被便捷地安装，并有效避免连接处进水受潮。
本发明与现有技术相比，其优点在于：本发明箱式变压器的位于地下的变压器产生的热量能够被快速、有效散出、并且不易受潮进水，提高了箱式变压器的安全程度和使用寿命。
附图说明
图1：本发明所述箱式变压器的示意图。
图2：本发明所述第二散热组件的示意图。
图3：本发明所述第二箱体的示意图。
图4：本发明所述第二箱体的局部放大示意图。
第一箱体-1，第二箱体-2，地坑-3，变压器-4，第一空间-5，第二空间-6，第一散热组件-7，第二散热组件-8，第一端-81，第二端-82，侧板-21，底板-22，凹槽-23，插槽-24，插片-25。
具体实施方式
本发明提供了一种箱式变压器，包括上下设置的第一箱体1和第二箱体2，所述第一箱体1内部容纳有高压室、低压室和控制室，所述第二箱体2设置于地坑3中，并且所述第二箱体2内部容纳有变压器4，所述第二箱体2与所述变压器4之间存在第一空间5；所述第二箱体2与所述地坑3之间存在第二空间6；所述第一空间5中设有第一散热组件7，所述第一散热组件7围绕所述变压器4的四周侧壁设置；所述第二空间6中设有第二散热组件8，所述第二散热组件8围绕所述第二箱体2的四周侧壁设置。通过所述第二空间的设置，有效隔绝了来自地下环境的积水和湿气。所述第一空间中容纳的第一散热组件能够将变压器运行中产生的热量迅速传到至第二壳体。所述第二空间中设有的第二散热组件能够将热量再次向外传导至地坑中，避免变压器过热。由于地坑中积水和湿气不会进入到所述第一空间中，因此，所述第一空间中不会产生蒸汽和凝露，避免了变压器受潮。此外，第一空间和第二空间的双重设置使变压器的散热空间更大。
在本发明的部分实施方式中，所述第二散热组件8具有波纹结构。所述第二散热组件8的第一端81与所述第二箱体2的外侧壁紧密接触，所述第二散热组件8的第二端82与所述地坑3的内壁紧密接触。通过波纹结构的所述第二散热组件的设置，可保证热量的顺利疏散和传导。
本发明提供了一种箱式变压器的制造方法。所述第二箱体2的侧板21采用第一材料制备，所述第一材料为复合发泡材料；所述第二箱体2的底板22采用第二材料制备，所述第二材料为复合层状材料；所述底板22的四面周缘设有凹槽23，四周的所述侧板21伸入所述凹槽23，与所述底板22相互插接；四个所述侧板21中，其中一组相对的侧板21设有插槽24，另一组相对的侧板21设有插片25，通过将所述插片25伸入所述插槽24，使得四个所述侧板21相互插接。进一步的，四个所述侧板21之间可通过螺钉等结构固定连接，所述侧板21与底板22之间可通过螺钉等结构固定连接。
所述第一材料通过以下步骤制备：
S11.按氧化铝粉体∶氧化锌粉体∶铜粉∶聚乙烯＝(10-20)∶(10-20)∶(10-20)∶(40-70)的质量比称取原料，混合均匀；
S12.向通过步骤S11获得的原料中添加原料总质量8％-10％的邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、原料总质量4％-6％的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、原料总质量4％-6％的偶联剂和原料总质量1％-2％的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，再次混合均匀后采用双螺杆机进行挤出造粒，获得造粒混合物；
S13.向通过步骤S12获得的造粒混合物中添加造粒混合物总质量5％-10％的烷基酚聚氧乙烯醚、造粒混合物总质量20％-40％的乙烯-醋酸乙烯共聚物、造粒混合物总质量0.5％-1％的季戊四醇三丙烯酸酯，在210℃-220℃温度条件下和20MPa-40MPa的压力条件下挤出成型，获得片材；
S14对通过步骤S13获得的片材在氮气保护下采用电子直线加速器进行辐照，辐照剂量为10KGy-20KGy，完成辐照后将片材在100℃-110℃的条件下进行时间为2小时的热处理，最后在210℃-220℃的温度条件下加热8min-10min，挤出发泡，获得板材，对所述板材进行切割，获得所述第一材料。
采用上述技术方案的原因在于：通过在有机发泡原料聚乙烯中添加氧化铝粉体、氧化锌粉体和铜粉，能够提高第一材料的导热性能，采用邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯作为增塑剂、增韧剂和抗氧剂，挤出造粒后再次添加乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡剂进行发泡，其中，发泡过程中添加季戊四醇三丙烯酸酯作为辐照剂，并在发泡后采用电子直线加速器进行辐照，通过辐照作用促进聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物产生各种自由基，通过自由基的相互结合而形成新的连接键，提高第一材料的机械强度。从而获得机械强度合格、散热和防水性能好的第一材料。此外，泡沫状的第一材料还具有较好的减振和隔音效果。
所述第二材料通过以下步骤制备：
S21.首先在铸型模具中铺设厚度为0.1cm-0.5cm的第一石墨层，随后在第一石墨层上覆盖氮化铝基板，最后在氮化铝基板上铺设厚度为0.1cm-0.5cm的第二石墨层；
S22.将金属铝在750℃-800℃的温度条件下加热5min-10min，将熔化的金属铝浇筑于铸型模具中，覆盖第二石墨层；
S23.对第二石墨层上覆盖的氧化铝层施加800t-1000t的压力，加压时间30min-35min，卸压后冷却、脱模，获得所述第二材料。
采用上述技术方案的原因在于：作为底板的所述第二材料需要兼备机械强度、散热性和绝缘性。为了满足上述要求，本发明利用了金属铝的良好的散热性能和机械强度，同时，为了使底板能够绝缘，本发明通过施压，使得熔化的铝浸入石墨的孔隙中构成石墨/铝复合片层，并在石墨/铝复合片层和氮化铝层的表面形成用于将二者粘结在一起的液相表面张力，利用了氮化铝层和石墨层的绝缘性能，获得绝缘性、散热性能和机械强度俱佳的第二材料。
显然，上述实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下对这些实施例进行的各种变化、修改、替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种箱式变压器，包括上下设置的第一箱体(1)和第二箱体(2)，所述第一箱体(1)内部容纳有高压室、低压室和控制室，所述第二箱体(2)设置于地坑(3)中，并且所述第二箱体(2)内部容纳有变压器(4)，其特征在于：所述第二箱体(2)与所述变压器(4)之间存在第一空间(5)；所述第二箱体(2)与所述地坑(3)之间存在第二空间(6)；所述第一空间(5)中设有第一散热组件(7)，所述第一散热组件(7)围绕所述变压器(4)的四周侧壁设置；所述第二空间(6)中设有第二散热组件(8)，所述第二散热组件(8)围绕所述第二箱体(2)的四周侧壁设置；
所述箱式变压器包括如下的制备方法，所述第二箱体(2)的侧板(21)采用第一材料制备，所述第一材料为复合发泡材料，所述第一材料采用氧化铝、氧化锌粉体、铜粉、聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物为主料，通过混合、造粒、挤出和发泡，获得所述第一材料；
所述第二箱体(2)的底板(22)采用第二材料制备，所述第二材料为复合层状材料，所述第二材料包括石墨层、金属铝层和氮化铝层；
其中，所述第一材料通过以下步骤制备：
S11.按氧化铝粉体：氧化锌粉体：铜粉：聚乙烯＝(10-20)：(10-20)：(10-20)：(40-70)的质量比称取原料，混合均匀；
S12.向通过步骤S11获得的原料中添加原料总质量8％-10％的邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、原料总质量4％-6％的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、原料总质量4％-6％的偶联剂和原料总质量1％-2％的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，再次混合均匀后采用双螺杆机进行挤出造粒，获得造粒混合物；
S13.向通过步骤S12获得的造粒混合物中添加造粒混合物总质量5％-10％的烷基酚聚氧乙烯醚、造粒混合物总质量20％-40％的乙烯-醋酸乙烯共聚物、造粒混合物总质量0.5％-1％的季戊四醇三丙烯酸酯，在210℃-220℃温度条件下和20MPa-40MPa的压力条件下挤出成型，获得片材；
S14对通过步骤S13获得的片材在氮气保护下采用电子直线加速器进行辐照，辐照剂量为10KGy-20KGy，完成辐照后将片材在100℃-110℃的条件下进行时间为2小时的热处理，最后在210℃-220℃的温度条件下加热8min-10min，挤出发泡，获得板材，对所述板材进行切割，获得所述第一材料；
所述第二材料通过以下步骤制备：
S21.首先在铸型模具中铺设厚度为0.1cm-0.5cm的第一石墨层，随后在第一石墨层上覆盖氮化铝基板，最后在氮化铝基板上铺设厚度为0.1cm-0.5cm的第二石墨层；
S22.将金属铝在750℃-800℃的温度条件下加热5min-10min，将熔化的金属铝浇筑于铸型模具中，覆盖第二石墨层；
S23.对第二石墨层上覆盖的氧化铝层施加800t-1000t的压力，加压时间30min-35min，卸压后冷却、脱模，获得所述第二材料。
2.根据权利要求1所述的箱式变压器，其特征在于：所述第二散热组件(8)具有波纹结构。
3.根据权利要求2所述的箱式变压器，其特征在于：所述第二散热组件(8)的第一端(81)与所述第二箱体(2)的外侧壁紧密接触，所述第二散热组件(8)的第二端(82)与所述地坑(3)的内壁紧密接触。
4.根据权利要求1所述的箱式变压器，其特征在于：所述第一空间(5)中设置有湿度传感器、温度传感器、鼓风机中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的箱式变压器，其特征在于：所述底板(22)的四面周缘设有凹槽(23)，通过将四周的所述侧板(21)伸入所述凹槽(23)，使得所述侧板(21)与所述底板(22)相互插接；四个所述侧板(21)中，其中一组相对的侧板(21)设有插槽(24)，另一组相对的侧板(21)设有插片(25)，通过将所述插片(25)伸入所述插槽(24)，使得四个所述侧板(21)相互插接。
6.根据权利要求1所述的箱式变压器，其特征在于：四个所述侧板(21)之间固定连接，所述侧板(21)与底板(22)之间固定连接。
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