CN114242398B - 一种可移动式开变一体机 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种可移动式开变一体机。本申请通过气体绝缘管线将主变压器和GIS设备以硬管方式直接密闭连接为一整体，压缩了现有软架空线所需的绝缘距离。本申请利用这种硬连接结构，在保证气体绝缘可靠稳定的前提下，配合主变压器内部高压引出线布线方式和外部变压器部件结构、排布方式的优化，将主变压器和GIS设备集成安装在一辆高压变电车上运输，满足了大容量小场地的变电需求。本申请最大容量可达到50MVA。并且，由于本申请的主变压器与GIS设备之间设计为全绝缘连接形式，两者之间连接线路未裸露在空气中，因此，本申请的开变一体机完全不受恶劣自然气候环境及外界动物的影响，具有极高的安全系数，能满足对客户对安全可靠性能的要求。

Description

一种可移动式开变一体机

技术领域

本申请涉及电力变压器技术领域，具体而言涉及一种可移动式开变一体机。

背景技术

传统的220kV可移动式高压变电站，容量稍大时，容易受运输条件和运输装载工具尺寸的限制，而难以将主变压器和高压开关同时放置在一辆运输车上。现有的可移动式高压变电站需要将主变压器和HGIS设备分开独立布置，将主变压器放置在主变变电车上，将高压开关HGIS放置在高压开关车上。

到达安装场地后，需要将主变压器高压侧的油-空气套管、HGIS设备主变间隔出线处的SF6-空气套管，通过软架空线连接起来。主变压器的中性点接地装置需安装在主变车上的立柱支架上，通过软架空线将其与主变压器的中性点侧油-空气套管连接。主变压器低压侧的纯磁套管需通过电缆线引出。

上述传统的可移动式高压变电站存在以下缺陷：

1.需要安排两辆高压变电车运输，并且需要通过软架空线连接，不能适应大容量需求的较小空间场所。

2.所有套管及连接端子等带电连接部分裸露在空气中，受自然环境影响较大，不能满足对安全可靠性要求较高客户的需求。

发明内容

本申请针对现有技术的不足，提供一种可移动式开变一体机，本申请通过气体绝缘管线将主变压器与GIS设备连接为一体，压缩了软架空线所需的绝缘距离，配合对主变压器结构的优化，可将一体连接所得的可移动式开变一体机由一辆运输车实现运输。本申请能够在较小空间场所提供大容量、高可靠性变压输出。本申请具体采用如下技术方案。首先，为实现上述目的，提出一种可移动式开变一体机，其包括：主变压器，其包括主体结构和连接平台，连接平台一体连接在主体结构的一侧，所述连接平台的高度低于主变压器主体结构的高度；高压套管，其竖向设置在所述连接平台的顶部位置；气体绝缘管线，其一端与高压套管固定连接，其另一端与GIS设备固定连接；储油柜，其内部存储有绝缘油，所述储油柜固定设置在主变压器主体结构的顶部，具有设置在储油柜与主变压器安装间隙之间的主导气管，以及连通储油柜内部的压力调整通道，所述压力调整通道由储油柜的顶部水平延伸至主变压器的侧壁边缘后弯折向下延伸至主变压器侧壁下部；风冷却器，其设置在主变压器主体结构的另一侧端面，通过主变压器的导油管将线圈的绝缘油直接引入风冷却器以降低主变压器内绝缘油温度。

可选的，如上任一所述的可移动式开变一体机，其中，所述主变压器内设置有：三相线圈，其沿主变压器主体结构的长度方向顺序排列；三相高压引出线，其分别连接三相线圈，所述三相高压引出线分别偏档在各相间线圈之间引出后，先由主变压器中的上夹件固定并沿水平方向延伸至主变压器端部，然后在主变压器端部向下弯折至连接平台的下方，再分别自下而上连接各高压套管的底端。

可选的，如上任一所述的可移动式开变一体机，其中，所述高压套管在所述连接平台的顶部交错排列为品字形；各高压套管分别由连接平台的顶部垂直向上引出，垂直连接所述气体绝缘管线。

可选的，如上任一所述的可移动式开变一体机，其中，所述高压套管为油-SF6套管，主变压器的中性点通过气体绝缘中性点接地装置接地，所述主变压器的低压套管采用电缆插拔头式套管。

可选的，如上任一所述的可移动式开变一体机，其中，所述气体绝缘中性点接地装置包括并联连接在主变压器中性点与地电平之间的：避雷器、隔离开关和/或放电间隙。

可选的，如上任一所述的可移动式开变一体机，其中，所述隔离开关包括：第一金属外壳，其与主变压器顶部的气体绝缘管壳密封连接并共同接地；静触头，其设置在主变压器顶部的气体绝缘管壳内，与变压器中性点电连接；动触头，其上部与第一金属外壳之间滑动电连接，所述动触头滑动至第一金属外壳的底部位置时其底端与静触头电接触，所述动触头滑动至第一金属外壳的顶部位置时其底端与静触头脱离电接触；开关感应线圈，其设置在动触头的外周并位于第一金属外壳的内部，所述动触头贯穿所述开关感应线圈，以触发所述开关感应线圈感应动触头所通过的接地电流。

可选的，如上任一所述的可移动式开变一体机，其中，所述放电间隙包括：第二金属外壳，其与主变压器顶部的气体绝缘管壳密封连接并共同接地；导电杆，其上部与第二金属外壳的顶部滑动电连接，其底部固定电连接有动侧球头；间隙感应线圈，其设置在导电杆的外周且位于第二金属外壳的内部，所述导电杆贯穿所述间隙感应线圈，以触发所述间隙感应线圈检测导电杆内的电流；静侧球头，其固定设置在主变压器顶部的气体绝缘管壳内，与变压器中性点电连接；所述动侧球头位于第二金属外壳内且位于静侧球头的上方，动侧球头和静侧球头之间填充绝缘气体；所述导电杆滑动至第二金属外壳的顶部位置时，所述动侧球头与静侧球头之间保持绝缘；所述导电杆滑动至第二金属外壳的底部位置时，所述动侧球头与静侧球头之间击穿绝缘气体间隙放电。

可选的，如上任一所述的可移动式开变一体机，其中，所述储油柜包括：主储油柜，其设置为扁平多棱柱结构，其内部容纳有胶囊；开关储油柜，其设置在主储油柜的一侧端面，独立于主储油柜；主导气管，其设置在主储油柜与主变压器之间的安装间隙，一端连接主储油柜的底部，另一端连接主变压器，所述主导气管具有由变压器主体箱盖倾斜向上不小于2°的坡度；胶囊升高座，其设置在主储油柜的顶端，与胶囊的顶部固定连接，并在胶囊顶部与胶囊升高座的顶端之间密封形成气体容纳腔；呼吸通道，其通过胶囊升高座与胶囊内部相连通，并由胶囊升高座延伸至主变压器的侧壁下部，调节胶囊的呼吸状态；抽真空通道，其与所述气体容纳腔相连通，由胶囊升高座的顶部延伸至主变压器的侧壁下部，用于调节气体容纳腔内气压。

可选的，如上任一所述的可移动式开变一体机，其中，所述胶囊升高座包括：升高座主体，其连接主储油柜的顶端，并在其顶部设置有开口；胶囊升高座盖板，其与升高座主体密封连接，封闭所述开口；胶囊连接法兰，其顶部与胶囊升高座盖板密封连接，其底部与胶囊顶部密封连接，其内部设置有法兰通道连通胶囊内部；呼吸器管接头，其底部与胶囊升高座盖板连接为一体，其顶部连接呼吸通道；主储油柜放气塞，其设置在所述胶囊升高座盖板上，连通抽真空通道与气体容纳腔；其中，所述胶囊升高座盖板与胶囊连接法兰之间设置有第一密封圈；所述胶囊升高座盖板与升高座主体之间设置有第二密封圈；第二密封圈包围设置在第一密封圈外部。

可选的，如上任一所述的可移动式开变一体机，其中，所述开关储油柜中设置有：独立于主储油柜的开关柜呼吸通道，和开关储油柜放气塞；所述开关柜呼吸通道包括：呼吸器连接管，其由开关储油柜的底部向上伸入至开关储油柜的内部顶端；开关储油柜呼吸器，其连接呼吸器连接管的末端，设置在主变压器的下部外侧；所述开关储油柜放气塞设置在开关储油柜的顶端位于呼吸器连接管的上方；并且，所述开关柜呼吸通道与主储油柜所连接的呼吸通道、抽真空通道之间通过水平设置的压力平衡阀相互连接导通，同步抽真空，并在抽真空过程中保持开关储油柜所连有载开关与变压器主体均处于压力平衡状态。

有益效果

本申请通过气体绝缘管线将主变压器和GIS设备以硬管方式直接密闭连接为一整体，取消了GIS设备主变间隔中原先与主变压器高压相连的SF6-空气套管，压缩了现有软架空线所需的绝缘距离。本申请利用这种硬连接结构，在保证气体绝缘可靠稳定的前提下，通过对主变压器内部高压引出线布线的优化和外部变压器部件结构、排布方式的优化，能够将主变压器和GIS设备集成安装在一辆高压变电车上运输，满足了大容量小场地的变电需求。本申请的主变压器最大容量可达到50MVA。并且，由于本申请中主变压器与GIS设备之间带电的出线接口，包括低压及中性点出线接口，均设计为绝缘连接的形式，开变一体机内部带电连接线路没有裸露在空气中，因此，本申请的开变一体机相较于传统的220kV可移动式高压变电站，完全不受雷电、大风、雨雪、冰雹、大气污染等恶劣自然气候环境及外界动物等的影响，极大的增加了变电站运行时的安全系数，能满足一些对安全可靠性要求极高的客户的需求，并且无需考虑带电运行时的外部电气绝缘距离要求，本申请还能够极大地方便日常的带电巡检和维护。

进一步，本申请通过对主变压器油箱内部设计及内空距离进行一系列的优化，配合对储油柜和冷却器外形及安装位置的优化，大幅缩小了大容量主变压器的外形尺寸，加上对GIS设备管线走向的优化，缩小了GIS的长度空间，使两者集成后总的外形尺寸满足了用一个高压变电车运输时的外限尺寸的要求，满足了大容量小场地需求，同时主变压器最大容量可达到50MVA。尤其，本申请为配合高压变电车对设备高度的限制要求，通过降低连接平台高度而保证高压套管顶部高度不会超出装车高度限制。为配合该连接平台和高压套管结构，本申请还进一步将主变压器中三相高压引出线分别偏档在各相间线圈之间引出，然后设置其先沿主变压器顶部水平延伸至变压器端部高压升高座的连接平台下方以缩短内部线圈高压侧与油箱壁宽度方向上的内空距离，然后再在主变压器器身侧面端部将上述高压引出线向下弯折至高压升高座的连接平台下方，压缩布线所需高度空间，使高压引出线能够自下而上连接各高压套管，以连接高压套管底部，竖直向上输出高压信号。

本申请在主变压器中性点侧采用油-SF6套管，并用封闭式的气体绝缘中性点接地装置实现中性点接地。本申请中的气体绝缘中性点接地装置可直接安装在中性点升高座上，与主变压器融为一体。高压及中性点套管和接线端子等带电连接部分均完全被封闭在GIL管道中，低压套管采用电缆插拔头式套管来引出电缆线，主变压器与GIS设备之间所有的套管和出线连接均为全绝缘的连接形式，所有的套管及接线端子、引出线带电运行时均绝缘或通过GIL外壳管道可靠接地。能满足对安全可靠性要求极高的客户的需求。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。

附图说明

附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本申请的实施例一起，用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中：

图1是本申请可移动式开变一体机中主变压器结构的主视图；

图2是本申请可移动式开变一体机中主变压器结构的俯视图；

图3是本申请中主变压器内部高压布线在主方向视角下的示意图；

图4是本申请中主变压器内部高压布线在俯视方向视角下的示意图；

图5是本申请中主变压器与GIS设备之间气体绝缘管线的示意图；

图6是本申请中主储油柜结构的示意图；

图7是本申请中胶囊升高座的剖面结构示意图；

图8是本申请中胶囊结构悬挂方式的示意图；

图9是本申请中开关储油柜结构的示意图；

图10是本申请的可移动式开变一体机中手孔盖板的侧视图；

图11是本申请的可移动式开变一体机中所采用隔离开关的剖视图；

图12是本申请的可移动式开变一体机中所采用放电间隙的剖视图；

图13是本申请的可移动式开变一体机中风冷却器进油管设置方式的横向剖视图；

图14是本申请的可移动式开变一体机中风冷却器进油管设置方式的纵向向剖视图；

图15是本申请中自然油循环冷却方式与强迫油循环冷却方式的对比图；

图16是本申请中所采用的GIS设备的整体结构示意图；

图17是本申请中GIS设备与主变压器之间连接关系的示意图；

图18是本申请的可移动式开变一体机车载运输方式的示意图。

图中，1表示主储油柜；10表示胶囊；12表示挂钩；2表示胶囊升高座；20表示胶囊连接法兰；21表示呼吸器管接头；22表示胶囊升高座盖板；23表示主储油柜放气塞；201表示第一密封圈；202表示第二密封圈；31表示手孔；32表示人孔；33表示电工层压木；4表示气体继电器；41表示储油柜端蝶阀；42表示波纹管；43表示箱盖端蝶阀；44表示箱盖连接弯管；5表示主储油柜呼吸器；6表示开关储油柜呼吸器；7表示开关储油柜；70表示油位计；701表示防雨罩；71表示开关储油柜放气塞；72表示呼吸器连接管；8表示阀门；9表示主变压器；91表示中性点接地装置；9111表示第一金属外壳；9112表示静触头；9113表示动触头；9114表示开关感应线圈；9121表示第二金属外壳；9122表示导电杆；9123表示动侧球头；9124表示间隙感应线圈；9125表示静侧球头；92表示风冷却器；921表示风冷却器进油管；922表示下夹件汇油管；923表示下夹件U型导油管；93表示高压套管；94表示气体绝缘管线；941表示气体绝缘管线内芯；942表示气体绝缘管线外壳；951表示GIL-空气套管壳体；952表示伸缩节；953表示电流互感器；954表示断路器；955表示断路器操动机构；956表示避雷器；957表示电压互感器；958表示隔离开关装配；9582表示接地开关；9583表示快速接地开关959表示安装底架；96表示SF6-空气套管。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本申请中所述的“内、外”的含义指的是可移动式开变一体机本身而言，由主储油柜的外壳指向胶囊内部的方向为内，反之为外；而非对本申请的装置机构的特定限定。

本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

本申请中所述的“上、下”的含义指的是使用者正对变压器时，由地面指向胶囊升高座顶部的方向即为上，反之即为下，而非对本申请的装置机构的特定限定。

图1及图2所示为根据本申请的一种可移动式开变一体机，其包括：

主变压器9，其高压出线端需要通过气体绝缘的GIL管线与GIS设备直接相连，而连接GIL管线的高压套管需要从主变压器储油柜的一侧一起引出，因此，本申请在主变压器9主体结构的一侧将该位置的油箱箱盖向下凹下去一部分以形成一个有连接平台，该连接平台的高度低于主变压器9主体结构的高度，由此可降低主变压器内高压升高座的高度，并以此降低主变压器高压出线端的高度；

高压套管93，其设置在所述连接平台上方，作为主变压器的高压出线端，可选择采用油-SF6套管部件实现；主变压器9的中性点亦可通过填充有SF6的气体绝缘中性点接地装置接地；而所述主变压器9的低压套管则可采用电缆插拔头式套管实现；

气体绝缘管线94，其可选择采用图5所示的密闭式的GIL硬管道，其一端与高压套管93固定连接，其另一端与GIS设备固定连接；

所述GIS设备，其设置为包括图16所示的：SF6-空气套管96，断路器954（CB）,隔离接地开关装配DES,快速接地开关9583（FES），电压互感器957（PT），电流互感器953（CT）,避雷器956（LA）等，这些组件有机组合为一体。为了压缩空间，本申请将断路器卧式布置，并将安装底架959上的GIS管线走向与车体外形相匹配。例如，所述的GIS设备可设置其管线的走向与主变压器及高压变电车的外限尺寸相匹配，与主变压器一体化设计，工厂预制式生产和模块化安装，总体外形布置更紧凑合理。 GIS设备的内部中心导体与主变压器高压油-SF6套管直接相连时，内部中心导体连接处可设计位移调节装置以便于安装并防止运输过程中的位移损坏，在导体连接处还有屏蔽环以降低连接处导体表面的电场强度。外部管道连接处在隔离开关装配958两端的高度和水平方向上均设计了位移调节装置以便于安装及防止运输过程中的位移而损坏。其具体可通过图16所示的结构实现：首先，变压器主体后端高压套管93连接垂直设置的GIL-空气套管壳体951，利用GIL-空气套管壳体951在油箱箱盖末端下凹形成的连接平台上将变压器高压信号转为水平方向向后引出至GIS电路中。GIL-空气套管壳体951顶部90°转向位置可连接水平设置的密封波纹管壳作为位移调节装置实现水平位移的调节，水平设置的位移调节装置末端连接隔离开关装配958，并在隔离开关装配958末端以垂直方式再连接另一密封波纹管壳作为垂直方向的位移调节装置，由此将变压器主体所输出的高压信号送至卧式的断路器954中控制其通断。卧式断路器954水平固定在安装底架959底部前侧，其上方空间可被进一步利用于安装垂直布置的电流互感器953，以及水平连接在电流互感器953顶端的接地开关9582，接地开关9582末端水平向后引出并连接另一水平布置的隔离开关装配958，通过该隔离开关装配958连接垂直设置在隔离开关装配958与安装底架959之间的电压互感器957。接地开关9582及其末端水平向后引出的隔离开关装配958的上部空间还可进一步用于容纳L型弯折的GIL管线94以将SF6-空气套管96的输入管线压缩至接地开关9582及隔离开关装配958的上部空间，压缩SF6-空气套管96输入管线所需水平安装距离。L型弯折的GIL管线94首端由接地开关9582与隔离开关装配958之间向上引出后，先沿平行于隔离开关装配958顶部的方向向后延伸，然后在电压互感器957及隔离开关装配958的后端向下弯折，最后连接倾斜向上向后伸出的SF6-空气套管96底部。由此，本申请可复用GIS部件顶部空间将管线前后纵向距离压缩为高度空间排布，由此使得整体GIS设备的管线的走向能够与主变压器及高压变电车的外限尺寸相匹配，将GIS设备与主变压器一体连接装载至同一高压变电车上实现运输。

一般，为进一步保证主变压器与GIS设备之间连接可靠，不会因为运输过程中的位移偏差而产生损坏，两者的基础底架与挂车连接面之间一般均需放置有减震垫，以防止运输过程中的位移而损坏。储油柜，其通过将外壳设置为具有扁平八角形截面形状而通过横向布置在主变压器上以进一步降低变压器主体结构的高度，该扁平八棱柱外壳内部存储有绝缘油，绝缘油由胶囊密封，所述储油柜可通过固定安装架设置在主变压器9主体结构的顶部，储油柜与主变压器9安装间隙之间可安装主导气管，连通储油柜内部的压力调整通道可配合主变压器外箱由储油柜的顶部水平延伸至主变压器9的侧壁边缘后弯折向下延伸至主变压器9侧壁下部；

风冷却器92，其设置在主变压器9主体结构的另一侧端面，用于降低主变压器9内绝缘油温度，该风冷却器上部连管水平引出，以减小高度空间。本申请的风冷却器92取消了冷却器外部连接通常使用的汇流管，以减小宽度空间，外部的汇流管以图13、图14所示方式用油箱内部下夹件处的下夹件汇油管922来代替，下夹件汇油管由油箱底部连接至风冷却器进油管921，不占据整体空间。对比于图15左侧所示常规的在箱壁上悬挂片式散热器的冷却方式，常规冷却方式要么需要占据较大宽度空间，要么需要分体引出，占据较大长度空间，均不能满足本申请中高压变电车对运输尺寸的限制要求。本申请以图15右侧方式取消散热器而通过油箱内部下夹件处U型导油管923将下夹件汇油管中的绝缘油引入风冷却器92进行降温后，本申请中油箱外部的可利用空间更为空旷，有利于外部组件的安装。

由此，通过上述方式实现的可移动式220kV开变一体机，其主变压器在计算电磁方案时可调整合适的铜铁比例和器身尺寸，配合结构布置时严格控制油箱内空尺寸和总重，GIS优化管道走向，可保证本方案所提供的主变压器和GIS加上运输车后总的外形尺寸控制在高度不超过4.5米，宽度不超过3米，长度不超过14米，总重量不超过80吨。其可通过一辆高压变电车实现装载与运输。

具体参考图2、图3所示，为了减小油箱的总宽度，缩短线圈高压侧与油箱壁的内空距离，本申请可在述主变压器9内设置有：三相线圈，和匹配于三相线圈的三相高压引出线。三相线圈可沿主变压器9主体结构的长度方向顺序排列；而三相高压引出线，其分别连接三相线圈，所述三相高压引出线分别偏档在各相间线圈之间引出后，先沿主变压器9顶部水平延伸至变压器端部的高压升高座的链接平台下方，然后在主变压器9与连接平台之间油箱侧壁下凹处位置向下弯折，再分别在内凹的连接平台内自下而上连接各高压套管93的底端。由此，主变压器可缩短其内部线圈高压侧与油箱壁宽度方向上的内空距离，高压出头偏档在相间引出，配合将高压出头的三相引线一起引至油箱侧壁下凹处后先向下拐后又向上引至高压套管的接线端子处的布线方式，可以保证内部电气距离，配合高压套管的布置位置可进一步保证本申请变压器稳定运行。

本申请中，高压套管93可以图2所示方式在所述连接平台的顶部交错排列为品字形以满足与GIS的方便连接和运输高度限制，或者，其他方式下，主变压器高压出线也可以采用其他有多种方式：既可以从下凹油箱箱盖所形成的连接平台竖直向上引出，也可以从油箱箱壁上呈一字直线水平引出，还可以将高压升高座设计成L型结构安装在油箱箱壁中部再向上引出，这些都可以作为以后的替代高压出线方案。而各高压套管93分别由连接平台的顶部垂直向上引出的方案下，主变压器高压出线可竖直安装以垂直连接所述气体绝缘管线94。

由此，上述可移动式开变一体机可将主变压器的高压出线通过GIL管线与GIS设备直接相连，将其高压出线与GIS设备融为一体，以使得主变压器与GIS设备有机组合为一体。通过主变压器内部线路、外部箱体结构的优化布局配合高压侧引出的三相油-SF6套管，中性点侧引出的油-SF6套管，低压侧引出的电缆插拔头式的套管，以及匹配于主变压器箱体的特殊矮八角形或长圆形储油柜，和侧面布置的冷却器等部件，本申请的GIS设备、主变压器以及连接两者的GIL管线能够被压缩至单一高压变电车的装箱尺寸，以降低运输成本和对安装场地的要求。

其他实现方式下，本申请的可移动式220kV开变一体机还可按照以下方式对GIS设备进行优化：

1.取消原GIS设备主变间隔引出的，与主变压器高压出线连接用的SF6-空气套管。

2.将主变压器和GIS设备连接用的软架空线，替换为封闭式的GIL硬管道，控制此段GIL管道与GIS设备主变间隔相连接 ，并设置图4中管道外壳942，内部中心导体941及管道连接处的盘式绝缘子的尺寸与GIS尺寸匹配一致，其中，内部中心导体941连接处可设计位移调节装置以便于现场的安装，导体连接处还可选设计屏蔽环以减小连接处的电场强度。由此，连接完成后，GIL管线可与GIS设备融为一体。

3.整体性的设计主变压器与GIS设备的连接接口，在GIL内部中心导体和外部管道连接结构上均设计位移调节补偿装置，在GIS设备外部管道壳体与主变压器高压油-SF6套管直接相连位置的外部管道上分别在高度方向和水平方向上均设置波纹管以作为位移调节装置，方便安装现场调节连接位置，使主变压器与GIS设备的安装连接更安全可靠。

4.整体性的设计和规划GIS设备管线的走向，使GIS设备与主变压器两者更协调匹配，总体外形布置更紧凑合理。

由此所得的GIS设备可配合具有下述出线方式改进的主变压器，实现对可移动式开变一体机整体装配空间的压缩：

1.低压侧的出线连接方式由常规的纯磁套管与电缆线连接，变为通过电缆插拔头式套管引出电缆线。

2.高压侧的出线连接方式由常规的架空线引出变为封闭在GIL管线内。

3.中性点侧的出线连接方式由常规的架空线引出变为封闭在中性点接地装置的管道内，将原开放式连接的中性点接地设备变为图11和/或12所示封闭式的中性点接地装置，将此封闭式的中性点接地装置直接安装 在从开关侧箱壁上部水平引出的主变压器的中性点升高座上，通过水平安装的油-SF6套管作为中性点套管，将封闭式的中性点接地装置直接安装在中性点升高座上，并将其内部中心导体直接与中性点油-SF6套管相连，与主变压器融为一体以高效节省长度空间。

具体而言，其中变压器中性点所连接的气体绝缘中性点接地装置可包括相互并联连接在主变压器中性点与地电平之间的：避雷器、隔离开关或放电间隙，或上述结构之间的组合。

以图11所示，所述隔离开关911又具体可设置为包括：

第一金属外壳9111，其通过顶部和底部两端的法兰结构以及电连接在两法兰结构之间的金属筒或导电插排实现与主变压器顶部的气体绝缘管壳密共同接地的放电通路；

静触头9112，其设置在主变压器顶部的气体绝缘管壳内，通过公共端导体内芯与变压器中性点电连接；

动触头9113，其上部与第一金属外壳9111之间通过导电材质的动触头座滑动电连接，所述动触头9111滑动至第一金属外壳9111的底部位置时其底端与静触头电接触，所述动触头9111滑动至第一金属外壳9111的顶部位置时其底端与静触头脱离电接触，由此在动触头内形成接地电流通路；

开关感应线圈9114，其设置在动触头9113的外周并位于第一金属外壳9111的内部，开关感应线圈9114中心处穿过动触头，开关感应线圈9114内侧的固定结构可通过绝缘连接件阻断由法兰或动触头座向下折返的电流通路并在开关感应线圈9114内侧形成包围动、静触头的绝缘气室，利用绝缘气室缩短绝缘距离，并通过第一金属外壳9111外周将动触头9113内接地电流单向引导至线圈外部通过第一金属外壳形成回流通路。由此，感应线圈能够仅感应于其内部动触头9113所通过的单向的接地电流，准确检测该接地电流。

与之接近，参考图12所示，本申请的放电间隙912同样可设置为包括：

通过上下法兰、套筒或插排所构成的第二金属外壳9121，其与主变压器顶部的气体绝缘管壳密封连接并共同接地，其内部至少部分区域填充有SF6以为变压器中心点提供气体绝缘；

导电杆9122，其上部通过安装座与第二金属外壳的顶部滑动电连接，处于填充有SF6气体的气体绝缘管壳内，其底部固定电连接一动侧球头9123；

间隙感应线圈9124，其设置在导电杆9122的外周且位于第二金属外壳的内部，其通过法兰、套筒、插排以及安装座所构成的位于线圈外周的接地回流电通路引流接地回流，避免回流信号反相通过线圈内部影响线圈准确度。导电杆9122中单向通过的由球头击穿放电的接地电流，可通过线圈的电磁感应而检测出其电流大小；

由此，上述放电间隙912中，与动侧球头配合实现间隙放电的静侧球头9125，其可仅仅固定设置在主变压器顶部的气体绝缘管壳内，与变压器中性点电连接，即可通过动侧球头的移动而改变两球头之间间隙距离，在两者间隔距离达到SF6气体环境中的击穿距离时击穿SF6气体介质，两球头之间放电并通过接地电流；

所述动侧球头9123需要设置在第二金属外壳内且保持位于静侧球头9125的上方，动侧球头9123和静侧球头9125之间可通过第二金属外壳的密封而或通过外壳内部绝缘屏蔽结构的密封而填充绝缘气体；

所述导电杆9122滑动至第二金属外壳的顶部位置时，所述动侧球头9123与静侧球头9125之间保持绝缘；

所述导电杆滑动至第二金属外壳的底部位置时，所述动侧球头9123与静侧球头9125之间击穿绝缘气体间隙放电。

参照图6至图10所示，本申请还可进一步将储油柜设置为如下方式以节省开关储油柜所需材料，并保证主储油柜内部结构规整，方便胶囊密封。为方便操作者维护储油柜，本申请还可进一步将主储油柜的呼吸通道、抽真空通道以及开关储油柜的开关柜呼吸通道沿变压器主体外侧延伸至其侧壁下部，保证通道末端各呼吸器及阀门结构处于接近维护人员的高度位置。由此，本申请能够将车载变压器储油柜与开关储油柜分开独立设计，方便维护人员操作并压缩储油柜所占体积，将变压器集成至符合车载安装空间要求：

主储油柜1，其设置为扁平多棱柱结构，其内部通过图8所示的挂钩结构在顶部悬挂有可充气的胶囊10，为方便安装，挂钩附近还可进一步在主储油柜的顶部开设手孔并通过图10所示具有电工层压木33的手孔盖板实现密封并通过盖板背面的电工层压木避免窝气；

开关储油柜7，其设置在主储油柜1的一侧端面，独立于主储油柜1；

主导气管，其设置在主储油柜1与主变压器9之间的安装间隙，一端连接主储油柜1的底部，另一端连接主变压器9，所述主导气管具有由变压器主体箱盖9倾斜向上不小于2°的坡度，以使油箱内向上逸出的气体较容易通过主导气管向气体继电器内积聚；

胶囊升高座2，其设置在主储油柜1的顶端，与胶囊10的顶部固定连接，并在胶囊顶部与胶囊升高座2的顶端之间密封形成气体容纳腔；

呼吸通道，其通过胶囊升高座2与胶囊10内部相连通，并由胶囊升高座2延伸至主变压器9的侧壁下部，调节胶囊10的呼吸状态；

抽真空通道，其与所述气体容纳腔相连通，由胶囊升高座2的顶部延伸至主变压器9的侧壁下部，用于调节气体容纳腔内气压。

上述储油柜结构顶部中间位置的的胶囊升高座2可进一步以图7方式设置为包括：

升高座主体，其连接主储油柜1的顶端，并在其顶部设置有开口；

胶囊升高座盖板22，与升高座主体密封连接，封闭所述开口；

胶囊连接法兰20，其顶部与胶囊升高座盖板22密封连接，设置其底部与胶囊10顶部密封连接，并在其内部设置有法兰通道连通胶囊10内部。

由此，呼吸器管接头21的底部可与胶囊升高座盖板22连接为一体，并由顶部连接呼吸通道；主储油柜放气塞23可安装在所述胶囊升高座盖板22上，连通抽真空通道与气体容纳腔；而胶囊升高座盖板22与胶囊连接法兰20之间，胶囊升高座盖板22与升高座主体之间分别设置第一密封圈201和第二密封圈202，通过将第二密封圈202包围设置在第一密封圈201外部形成的双层密封结构加强胶囊呼吸时的密封性，使胶囊升高座处不易由于密封不严而积聚储油柜内部进入的气体。

上述主储油柜外侧独立设置的开关储油柜具体又可通过图9所示结构，连接独立于主储油柜1的开关柜呼吸通道，和开关储油柜放气塞71，以通过圆筒结构单独设置的开关储油柜减少油箱材料用量，减少开关储油柜占据的体积空间，将开关储油柜的位置根据有载开关头盖的位置而移动，方便有载开关的检修维护。图6中将开关储油柜直接焊死在端部盖板上的连接方式，还可加强主储油柜端部盖板的结构强度。

相应的本申请中开关柜呼吸通道可具体设置为包括图9所示的：

呼吸器连接管72，其由开关储油柜7的底部向上伸入至开关储油柜7的内部顶端；

开关储油柜呼吸器8，其连接呼吸器连接管72的末端，与主变压器的呼吸器和阀门一并设置在主变压器9的下部外侧，以方便操作人员进行维护；

所述开关储油柜放气塞71可直接设置在开关储油柜7的顶端位于呼吸器连接管72的上方，方便排气；

并且所述开关柜呼吸通道与主储油柜所连接的呼吸通道、抽真空通道之间通过水平设置的压力平衡阀相互连接导通，同步抽真空，并在抽真空过程中保持开关储油柜7所连有载开关与变压器主体均处于压力平衡状态。

此外，本申请还可进一步的将变压器端子箱与GIS的汇控柜合以图17和图18方式集成为一体，将变压器的二次引线引至GIS的汇控柜。本申请开变一体机内部，主变压器与GIS设备之间的套管和出线均采用绝缘方式实现，可通过GIL外壳管道可靠接地，可完全不受自然环境的影响，为使日常的带电巡检和维护提供安全保障，和便捷。

本申请所采用的GIS设备管线的走向可设置为与主变压器的外形相匹配，主变压器与GIS设备一体化设计，工厂预制式生产，现场模块化安装，可简化安装过程，并使开变一体机总体外形布置更紧凑合理。

综上，本申请通过将两种一次设备：主变压器与GIS集成为一体设计，整体性的设计和规划主变压器的外形和GIS设备管线的走向，将主变压器高压与GIS设备通过密闭式的气体绝缘管线（GIL管线）硬管道直接相连，可通过上述的优化措施使GIS设备与主变压器两者更协调匹配，使其总体外形布置更紧凑合理，安装巡检维护更方便。由此，本申请的开变一体机总的集成化程度更高，能更灵活可靠的接入电网，并能够同时将主变压器和GIS设备以图18所示方式集成安装在一辆高压变电车上运输。与传统技术相比较，本发明的新技术，，存在着以下的优点：

主变压器与GIS设备一体化设计，工厂预制式生产，现场模块化安装，总体外形布置更紧凑合理。本申请中，设置在主变压器于GIS设备之间的所有的套管及接线端子、引出线带电运行时均设置外部绝缘或通过GIL外壳管道可靠接地，完全不受自然气候环境的影响，极大的增加了变电站运行时的安全系数，能满足对安全可靠性要求极高的客户的需求，无需考虑带电运行时的外部电气绝缘距离要求，日常的带电巡检和维护更安全方便快捷。

本申请通过对主变压器油箱内部设计及内空距离进行一系列的优化，并对储油柜和冷却器外形及安装位置的优化，大幅缩小了大容量主变压器的外形尺寸，加上对GIS设备管线走向的优化，可进一步压缩GIS设备的长度空间，使两者集成后总的外形尺寸满足了用一个高压变电车运输时的外限尺寸的要求，满足了大容量小场所的需求，主变压器最大容量可达到50MVA。

以上仅为本申请的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种可移动式开变一体机，其特征在于，包括：

主变压器(9)，其包括主体结构和连接平台，连接平台一体连接在主体结构的一侧，所述连接平台的高度低于主变压器(9)主体结构的高度；

高压套管(93)，其竖向设置在所述连接平台的顶部位置；

气体绝缘管线(94)，其一端与高压套管(93)固定连接，其另一端与GIS设备固定连接；

储油柜，其内部存储有绝缘油，所述储油柜固定设置在主变压器(9)主体结构的顶部，具有设置在储油柜与主变压器(9)安装间隙之间的主导气管，以及连通储油柜内部的压力调整通道，所述压力调整通道由储油柜的顶部水平延伸至主变压器(9)的侧壁边缘后弯折向下延伸至主变压器(9)侧壁下部；

风冷却器(92)，其设置在主变压器(9)主体结构的另一侧端面，通过主变压器的导油管将线圈的绝缘油直接引入风冷却器(92)以降低主变压器(9)内绝缘油温度；

其中，所述储油柜包括：

主储油柜(1)，其设置为扁平多棱柱结构，其内部容纳有胶囊(10)；

开关储油柜(7)，其设置在主储油柜(1)的一侧端面，独立于主储油柜(1)；主导气管，其设置在主储油柜(1)与主变压器(9)之间的安装间隙，一端连接主储油柜(1)的底部，另一端连接主变压器(9)，所述主导气管具有由变压器主体箱盖(9)倾斜向上不小于2°的坡度；

胶囊升高座(2)，其设置在主储油柜(1)的顶端，与胶囊(10)的顶部固定连接，并在胶囊顶部与胶囊升高座(2)的顶端之间密封形成气体容纳腔；呼吸通道，其通过胶囊升高座(2)与胶囊(10)内部相连通，并由胶囊升高座(2)延伸至主变压器(9)的侧壁下部，调节胶囊(10)的呼吸状态；抽真空通道，其与所述气体容纳腔相连通，由胶囊升高座(2)的顶部延伸至主变压器(9)的侧壁下部，用于调节气体容纳腔内气压；

所述胶囊升高座(2)包括：

升高座主体，其连接主储油柜(1)的顶端，并在其顶部设置有开口；

胶囊升高座盖板(22)，其与升高座主体密封连接，封闭所述开口；

胶囊连接法兰(20)，其顶部与胶囊升高座盖板(22)密封连接，其底部与胶囊(10)顶部密封连接，其内部设置有法兰通道连通胶囊(10)内部；

呼吸器管接头(21)，其底部与胶囊升高座盖板(22)连接为一体，其顶部连接呼吸通道；

主储油柜放气塞(23)，其设置在所述胶囊升高座盖板(22)上，连通抽真空通道与气体容纳腔；

其中，所述胶囊升高座盖板(22)与胶囊连接法兰(20)之间设置有第一密封圈(201)；

所述胶囊升高座盖板(22)与升高座主体之间设置有第二密封圈(202)；

第二密封圈(202)包围设置在第一密封圈(201)外部。

2.如权利要求1所述的可移动式开变一体机，其特征在于，所述主变压器(9)内设置有：

三相线圈，其沿主变压器(9)主体结构的长度方向顺序排列；

三相高压引出线，其分别连接三相线圈，所述三相高压引出线分别偏档在各相间线圈之间引出后，先由主变压器(9)中的上夹件固定并沿水平方向延伸至主变压器端部，然后在主变压器端部向下弯折至连接平台的下方，再分别自下而上连接各高压套管(93)的底端。

3.如权利要求2所述的可移动式开变一体机，其特征在于，所述高压套管(93)在所述连接平台的顶部交错排列为品字形；

各高压套管(93)分别由连接平台的顶部垂直向上引出，垂直连接所述气体绝缘管线(94)。

4.如权利要求2所述的可移动式开变一体机，其特征在于，所述高压套管(93)为油-SF6套管，主变压器(9)的中性点通过气体绝缘中性点接地装置接地，所述主变压器(9)的低压套管采用电缆插拔头式套管。

5.如权利要求4所述的可移动式开变一体机，其特征在于，所述气体绝缘中性点接地装置包括并联连接在主变压器中性点与地电平之间的：

避雷器、隔离开关和/或放电间隙。

6.如权利要求5所述的可移动式开变一体机，其特征在于，所述隔离开关(911)包括：

第一金属外壳(9111)，其与主变压器顶部的气体绝缘管壳密封连接并共同接地；

静触头(9112)，其设置在主变压器顶部的气体绝缘管壳内，与变压器中性点电连接；

动触头(9113)，其上部与第一金属外壳(9111)之间滑动电连接，所述动触头(9111)滑动至第一金属外壳(9111)的底部位置时其底端与静触头电接触，所述动触头(9111)滑动至第一金属外壳(9111)的顶部位置时其底端与静触头脱离电接触；

开关感应线圈(9114)，其设置在动触头(9113)的外周并位于第一金属外壳(9111)的内部，所述动触头贯穿所述开关感应线圈(9114)，以触发所述开关感应线圈(9114)感应动触头(9113)所通过的接地电流。

7.如权利要求5所述的可移动式开变一体机，其特征在于，所述放电间隙(912)包括：

第二金属外壳(9121)，其与主变压器顶部的气体绝缘管壳密封连接并共同接地；

导电杆(9122)，其上部与第二金属外壳的顶部滑动电连接，其底部固定电连接有动侧球头(9123)；

间隙感应线圈(9124)，其设置在导电杆(9122)的外周且位于第二金属外壳的内部，所述导电杆(9122)贯穿所述间隙感应线圈(9124)，以触发所述间隙感应线圈(9124)检测导电杆(9122)内的电流；

静侧球头(9125)，其固定设置在主变压器顶部的气体绝缘管壳内，与变压器中性点电连接；

所述动侧球头(9123)位于第二金属外壳内且位于静侧球头(9125)的上方，动侧球头(9123)和静侧球头(9125)之间填充绝缘气体；

所述导电杆(9122)滑动至第二金属外壳的顶部位置时，所述动侧球头(9123)与静侧球头(9125)之间保持绝缘；

所述导电杆滑动至第二金属外壳的底部位置时，所述动侧球头(9123)与静侧球头(9125)之间击穿绝缘气体间隙放电。

8.如权利要求1所述的可移动式开变一体机，其特征在于，所述开关储油柜(7)中设置有：

独立于主储油柜(1)的开关柜呼吸通道，和开关储油柜放气塞(71)；

所述开关柜呼吸通道包括：

呼吸器连接管(72)，其由开关储油柜(7)的底部向上伸入至开关储油柜(7)的内部顶端；

开关储油柜呼吸器(8)，其连接呼吸器连接管(72)的末端，设置在主变压器(9)的下部外侧；

所述开关储油柜放气塞(71)设置在开关储油柜(7)的顶端位于呼吸器连接管(72)的上方；

并且，所述开关柜呼吸通道与主储油柜所连接的呼吸通道、抽真空通道之间通过水平设置的压力平衡阀相互连接导通，同步抽真空，并在抽真空过程中保持开关储油柜(7)所连有载开关与变压器主体均处于压力平衡状态。

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