CN115798871B - 一种开变一体机油气隔离装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种开变一体机油气隔离装置。该油气隔离装置安装在变压器的出线升高座上，包括：用于连接变压器的出线升高座、提供安装固定的隔板法兰，以及通过绝缘介质浇筑固定在隔板法兰内的轴头屏蔽罩。本申请的轴头屏蔽罩中设置有前后贯通的油气导体，其能够在变压器出线升高座内部出线端与气体绝缘金属封闭输电线路内部导体之间提供电连接通路，并封闭气体绝缘金属封闭输电线路连接端口，实现变压器与高压开关GIS设备之间的连接过渡，在金属密闭环境下通过气体绝缘金属封闭输电线路内部绝缘气体的保护而实现电能传输，能够实现变电站油气隔离装置的全绝缘连接，能够有效提高开变一体机安全性并压缩其所需的装配空间。

Description

一种开变一体机油气隔离装置

技术领域

本申请涉及变压器设备领域，具体而言涉及一种开变一体机油气隔离装置。

背景技术

电力变压器一般具有两个或多个绕组。电能传输过程中，电力变压器在同一频率下，通过电磁感应将一个系统的交流电压和电流转换为另一系统的电压和电流，已获得不同的电流和电压的值。

电力变压器的低压侧，通过电磁感应原理，把高压侧传输的电能，通过低压油空气套管连接外部，通过架空线路，将电能输送到其它电力设备。

现有的电力变压器低压侧隔离设备存在以下缺点：

1、套管外部接线端子带电体对外部空间距离要求较高，需占用较大安装空间；

2、低压油空气套管受自然环境影响大，雨雪、大风等天气均会干扰低压侧线路，影响电能输出；

3、低压侧套管线路受飞鸟、蛇内、鼠类等小动物影响大，连接不稳定；

4、出线布置空间受限较多，放电、漏磁、其它电气部件的设置位置均会影响现有低压侧布线。

发明内容

本申请针对现有技术的不足，提供一种开变一体机油气隔离装置，本申请通过将油气隔离装置直接安装在变压器出线升高座上，能实现全绝缘设计，有效压缩变压器出线安全距离，提高设备运行安全性。本申请具体采用如下技术方案。

首先，为实现上述目的，提出一种开变一体机油气隔离装置，其安装在变压器的出线升高座上，连接变压器与气体绝缘金属封闭输电线路GIL，所述油气隔离装置包括：隔板法兰，其周向布置有法兰连接孔用于连接变压器的出线升高座，所述隔板法兰的侧壁还贯通设置有浇筑口；轴头屏蔽罩，其固定设置在隔板法兰内，所述轴头屏蔽罩中设置有前后贯通的油气导体；绝缘介质，其由浇筑口浇注于轴头屏蔽罩与隔板法兰之间，将轴头屏蔽罩与隔板法兰固定连接为一整体。

可选的，如上任一所述的开变一体机油气隔离装置，其中，所述隔板法兰的内周设置有矩形截面的连接凹槽，所述矩形截面的连接凹槽底部还设置有弧形凹槽，所述弧形凹槽由盘型刀具沿连接凹槽径向移动加工获得；浇注过程中，绝缘介质由浇筑口填充至弧形凹槽内，限制绝缘介质与隔板法兰之间的相对转动。可选的，如上任一所述的开变一体机油气隔离装置，其中，所述油气导体包括：导体片，其顶部设置有连接安装孔，其底部贯穿所述轴头屏蔽罩；导体轴头，其顶部贯通设置有内六角圆头螺栓，所述内六角圆头螺栓限制所述导体轴头的顶端紧密抵接固定于导体片底部，导体轴头的底部还内凹设置有中心定位孔。

可选的，如上任一所述的开变一体机油气隔离装置，其中，各轴头屏蔽罩中，分别根据额定电流大小设置有至少一对导体片，每一对导体片之间宽边相对且设置为相互平行；隔板法兰内部各轴头屏蔽罩之间等间距排布为一字型或品字形。

可选的，如上任一所述的开变一体机油气隔离装置，其中，所述导体轴头的外周包裹有轴头屏蔽罩，所述轴头屏蔽罩与导体轴头之间由沉头螺钉连接，所述沉头螺钉沿轴头屏蔽罩径向连接至导体轴头底部侧壁。

可选的，如上任一所述的开变一体机油气隔离装置，其中，所述隔板法的周向端面还布置有内凹设置的环形注胶槽，法兰连接孔设置于环形注胶槽底部，环形注胶槽内注入密封胶，用于密封贯穿法兰连接孔连接变压器出线升高座及气体绝缘金属封闭输电线路外壳的螺栓。

可选的，如上任一所述的开变一体机油气隔离装置，其中，绝缘介质，其浇筑时还在上下端面分别设置有密封圈安装槽；连接状态下，变压器与气体绝缘金属封闭输电线路内周所设密封圈分别紧密抵接密封所述密封圈安装槽。

可选的，如上任一所述的开变一体机油气隔离装置，其中，各轴头屏蔽罩由铝合金材料制作而成，其内部设置有纯铜热挤压一体成型的油气导体。

同时，为实现上述目的，本申请还提供一种变压器，其出线端设置有升高座，出线端导体延伸至升高座下方；所述升高座的开口由如上任一所述的油气隔离装置封闭，出线端导体在升高座中保持与轴头屏蔽罩中油气导体稳定电连接。

此外，本申请还提供一种开变一体机，其包括由气体绝缘金属封闭输电线路GIL密封连接的变压器和高压开关设备，所述变压器的低压端设置有如上任一所述的油气隔离装置，所述油气隔离装置密封连接在变压器与低压端的气体绝缘金属封闭输电线路GIL之间。

有益效果

本申请提供一种开变一体机油气隔离装置，其安装在变压器的出线升高座上，包括：用于连接变压器的出线升高座、提供安装固定的隔板法兰，以及通过绝缘介质浇筑固定在隔板法兰内的轴头屏蔽罩。本申请的轴头屏蔽罩中设置有前后贯通的油气导体，其能够在变压器出线升高座内部出线端与气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）内部导体之间提供电连接通路，并封闭气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）连接端口，实现变压器与高压开关GIS设备之间的连接过渡，在金属密闭环境下通过气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）内部绝缘气体的保护而实现电能传输。本申请利用金属隔板法兰盘和油气导体以环氧树脂浇筑形成油气隔离装置，能够实现变电站油气隔离装置的全绝缘连接，能够有效提高开变一体机安全性并压缩其所需的装配空间。

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是本申请的开变一体机油气隔离装置的整体结构示意图；

图2是本申请的开变一体机油气隔离装置另一侧结构的示意图；

图3是本申请的开变一体机油气隔离装置中轴头屏蔽罩及内部油气导体的示意图；

图4是本申请的油气隔离装置中隔板法兰与的隔板结构的剖面图；

图5是本申请的油气隔离装置中隔板法兰的结构示意图；

图6是本申请的油气隔离装置中油气导体连接结构的示意图；

图7是本申请的油气导体中导体轴头与导体片之间连接结构的示意图。

图中，1表示油气导体；11表示导体轴头；12表示轴头屏蔽罩；13表示中心定位孔；2表示隔板法兰；21表示环形注胶槽；3表示隔板；31表示密封圈安装槽；4表示浇筑口；41表示弧形凹槽。

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”的含义指的是相对于开变一体机油气隔离装置本身而言，由其隔板法兰外周指向内部油气导体中心的方向为内，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开变一体机时，由地面指向开变一体机顶板的方向即为上，反之即为下，而非对本申请的装置机构的特定限定。

图1为根据本申请的一种开变一体机油气隔离装置。该开变一体机包括变压器以及通过气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）与变压器连接为一整体的高压开关GIS设备。变压器的低压出线端可设置在变压器箱体顶部，其连接在升高座下方，出线端导体由变压器线圈翻转至变压器顶部配合于升高座所设位置延伸至升高座下方；

所述升高座的开口由一油气隔离装置封闭，由该油气隔离装置连接变压器与气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）。变压器中，出线端导体在升高座内保持与油气隔离装置中的轴头屏蔽罩12内油气导体1电连接。该安装在变压器的出线升高座上的油气隔离装置具体可设置为包括：

隔板法兰2，其周向布置有法兰连接孔用于连接变压器的出线升高座，所述隔板法兰2的侧壁还贯通设置有浇筑口4；

轴头屏蔽罩12，其固定设置在隔板法兰2内，所述轴头屏蔽罩12中设置有前后贯通的油气导体1；

绝缘介质，其由浇筑口4浇注于轴头屏蔽罩12与隔板法兰2之间形成隔板3结构，能够在固化后将轴头屏蔽罩12与隔板法兰2固定连接为一整体。

上述油气隔离装置作为开变一体机的一部分，能够为气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）提供密封连接。由此，变压器与外部电气设备之间能够通过该油气隔离装置形成的密封端口实现电连接并保持气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）中金属密闭空间密封。具体而言，本申请将油气隔离装置安装在变压器出线升高座上，通过升高座上的手孔操作变压器内部连接导体与油气隔离装置上的油气导体进行连接，GIS等相关电气设备与油气导体接线管道连接后可相应将其外壳与油气隔离装置法兰一起连接从而实现密封，以方便向管壳内充入六氟化硫等绝缘气体，通过气体绝缘压缩安全绝缘距离。

为确保上述油气隔离装置能够稳定对接变压器和气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）内部导体，本申请优选进一步在所述隔板法兰2的内周设置一圈具有矩形截面的连接凹槽，并相应在所述矩形截面的连接凹槽底部进一步开设由盘型刀具沿连接凹槽径向移动加工获得的弧形凹槽。由此，浇注过程中，绝缘介质由浇筑口4填充至弧形凹槽内，可通过矩形截面的连接凹槽限制绝缘介质相对隔板法兰沿法兰轴心方向前后移动，并通过周向的弧形凹槽对填充于其内的绝缘介质的抵接而进一步限制绝缘介质相对隔板法兰周向的相对转动。

在一些实现方式下，隔板法兰2外周的浇筑口4还可通过盘型刀具的切削而与连接凹槽底部的弧形凹槽41连通，方便浇筑绝缘介质形成隔板3结构时气体由其他弧形凹槽41及浇筑口4排出。当绝缘介质填充弧形凹槽41及浇筑口4后，同样可限制绝缘介质所形成的隔板3相对隔板法兰沿法兰轴心周向来回转动。

具体参照图3所示，各轴头屏蔽罩12中，可分别根据额定电流大小设置油气导体1中导体片数量。对于额定电流仅630~2500A的油气隔离装置其油气导体片可单独设置为一片铜片，该铜片可连接于轴头屏蔽罩的中间位置形成图3所示的单头导体结构5a，以通过油气导体1端头的螺孔连接变压器内出线端导体，通过轴头屏蔽罩中导体轴头连接GIL管道中导电内芯形成电通路；一般，对于超出该额定电流的油气隔离装置可采用图3右侧所示的结构成对设置其油气导体片。3150~6000A的额定电流下一般采用图3中左数第二列所示的一对油气导体片实现电连接，该对油气导体片可设置为一对铜片，其可以轴头屏蔽罩的中心为对称轴形成图3所示的双头导体结构5b，以通过一对油气导体1端头的通孔稳定连接变压器内出线端导体，通过轴头屏蔽罩中导体轴头连接GIL管道中导电内芯形成电通路。对于6000~10000A的额定电流可将油气导体片设置为图3中右数两列的两对。两对油气导体片可以轴头屏蔽罩的中心为对称轴形成图3所示的四头导体结构5c，以通过两对油气导体1端头的通孔稳定连接变压器内出线端导体，通过轴头屏蔽罩中导体轴头连接GIL管道中导电内芯形成电通路。对于10000~15000A的额定电流，可进一步增加油气导体片长度以提高电连接的稳定性形成图3右侧所示的长四头导体结构5d结构。油气导体1中，每一对的两导体片之间可设置为宽边相对且设置为相互平行，两对油气导体片可沿轴头屏蔽罩5周向以环形方式均匀布置一周。隔板法兰2内部各轴头屏蔽罩5之间可设置为等间距排布为一字型或等间距排列为品字形，以分别独立提供对应变压器内部各相的电通路。

在更为具体的实现方式下，本申请可参照图6所示结构，将轴头屏蔽罩12中的油气导体1设置为如下形式：

一片或几片底部由轴头屏蔽罩12贯穿伸出的导体片，连接在导体片底部位于绝缘介质隔板3另一侧的导体轴头11，以及包裹在导体轴头11外周的轴头屏蔽罩12。

其中，导体片的顶部可设置连接安装孔，以方便变压器内出线端导体缠绕连接在安装孔上；

导体轴头11可连接在轴头屏蔽罩12底部，固定安装于绝缘介质所形成的隔板3的另一侧。导体轴头11的顶部可贯通设置有内六角圆头螺栓，以通过该设置于导体轴头11内部的所述内六角圆头螺栓将导体轴头11紧密连接至导体片底部，使得所述导体轴头11的顶端能够紧密抵接固定于导体片底部形成稳定的电连接结构。该导体轴头11另一端的底部还可进一步内凹形成图7所示的中心定位孔13以方便GIL中导电内芯与之对接，稳定形成导电通路。

包裹在导体轴头11外周的轴头屏蔽罩12与导体轴头11之间可由沉头螺钉连接。所述沉头螺钉沿轴头屏蔽罩12径向，由轴头屏蔽罩12底部连接至导体轴头11的底部侧壁提供安装固定。

为确保GIL管道内部严格密封，绝缘气体不会泄露，本申请还优选进一步在所述隔板法兰2的周向端面布置图5所示内凹结构的环形注胶槽21。该环形注胶槽21可沿法兰连接孔设置于隔板法兰2的上下端面，将法兰连接孔布置在该环形注胶槽21底部。由此，将隔板法兰2安装至变压器出线升高座及气体绝缘金属封闭输电线路外壳之间时，可沿隔板法兰2的环形注胶槽21安装螺钉，将隔板法兰2、变压器出线升高座及气体绝缘金属封闭输电线路外壳紧密连接为一整体。螺钉安装过程中可保留一两个法兰连接孔不安装螺钉，而在其他螺钉拧紧安装牢固之后通过该保留的法兰连接孔向隔板法兰2两侧的环形注胶槽21底部注入密封胶，通过密封胶密封贯穿法兰连接孔连接变压器出线升高座及气体绝缘金属封闭输电线路外壳的螺栓。

此外，本申请为进一步提高管道密封效果，还进一步优先在绝缘介质浇筑时还，在模具的上下两侧端面边缘位置分别设置一圈或两圈凸起结构，以在绝缘介质固化所形成的隔板圆周边缘形成一圈或两圈密封圈安装槽31以安装密封圈，提供进一步的密封效果。

也就是说，参照图4所示，本申请的油气隔离装置在连接状态下，通过螺栓固定连接在变压器与气体绝缘金属封闭输电线路GIL之间。三者之间连接面的内周通过分别抵接出线升高座、气体绝缘金属封闭输电线路管壳与隔板3内周的密封圈实现第一层密封，通过注入环形注胶槽21封闭法兰连接孔密封胶，为出线升高座、气体绝缘金属封闭输电线路管壳与隔板法兰2提供第二层密封。

上述油气隔离装置可设置为盆式绝缘子或金属圈法兰盆式绝缘子的形式。在具体安装时，本申请可先将隔板法兰与轴头屏蔽罩通过浇筑模具进行固定。所述隔板法兰2可由铝合金材料制作而成，强度高，耐蚀性能好，还能在其周面上设置有至少一对定位销孔，用于与螺栓连接，消除装配时的误差。浇筑模具固定后，可将绝缘介质通过隔板法兰上的浇筑口灌入模具内进行浇注。其中，各轴头屏蔽罩12由铝合金材料制作而成，其内部设置由T2纯铜热挤压一体成型的油气导体1。轴头屏蔽罩在隔板绝缘介质浇注前装配于法兰内侧，在绝缘介质浇注后嵌入油气导体内部，从而实现法兰与绝缘介质之间的固定作用。

上述的油气隔离装置还可单独设置在变压器上以实现对升高座内绝缘油的密封，并同时为变压器外侧管道提供电连接通路。

综上，本申请通过浇注方式将内嵌有油气导体1的轴头屏蔽罩12固定在油气隔离装置内圈，从而为变压器和提供了全绝缘密封连接方案，能够有效提高设备运行安全性，理论上运行时可触摸；

本申请所提供的油气隔离装置有利于变电站出线设计。通过本申请的油气隔离装置的隔离，变压器对外只需要满足机械距离即可，无需预留过大绝缘距离，因而对外部空间需求小；

采用本申请的油气隔离装置后，变压器出线通过油气隔离装置与气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）密封连接，由绝缘气体提供保护，不受自然环境影响，如雨雪、大风等外部环境因素影响，也不受飞鸟、蛇类、鼠类等小动物影响；

本申请的油气隔离装置可配合于出线端位置灵活布置，空间位置自由度大，基本不受其它部件影响，只要有安装空间就行。

本申请的隔板法兰内侧矩形凹槽中设置弧形凹槽，矩形凹槽与弧形凹槽可由盘型刀具依次加工成型，不需要换刀，加工效率高；并且，该弧形凹槽结构简单，适用的法兰直径范围广，特别针对法兰直径较小的，且普通加工机床无法将刀具及其夹具伸入法兰内部进行加工的情况；

本申请的隔板法兰面处，还通过设置至少两个定位销孔，使外壳与隔板的定位精确性更高；配合油气导体处设置的中心定位孔，能够使导体与隔板的定位精确性更高。

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 (5)

1.一种开变一体机油气隔离装置，其特征在于，所述油气隔离装置安装在变压器的出线升高座上，连接变压器与气体绝缘金属封闭输电线路（GIL），所述油气隔离装置包括：隔板法兰（2），其周向布置有法兰连接孔用于连接变压器的出线升高座及气体绝缘金属封闭输电线路外壳，所述隔板法兰（2）的侧壁还贯通设置有浇筑口（4）；

轴头屏蔽罩（12），其固定设置在隔板法兰（2）内，所述轴头屏蔽罩（12）中设置有前后贯通的油气导体（1）；

绝缘介质，其由浇筑口（4）浇注于轴头屏蔽罩（12）与隔板法兰（2）之间，将轴头屏蔽罩（12）与隔板法兰（2）固定连接为一整体；

其中，所述隔板法兰（2）的内周设置有矩形截面的连接凹槽，所述矩形截面的连接凹槽底部还设置有弧形凹槽（41），所述弧形凹槽由盘型刀具沿连接凹槽径向移动加工获得；

浇注过程中，绝缘介质由浇筑口（4）填充至弧形凹槽内，限制绝缘介质与隔板法兰之间的相对转动；

所述油气导体（1）包括：导体片，其顶部设置有连接安装孔，其底部贯穿所述轴头屏蔽罩（12）；

导体轴头（11），其顶部贯通设置有内六角圆头螺栓，所述内六角圆头螺栓限制所述导体轴头（11）的顶端紧密抵接固定于导体片底部，油气导体（1）的底部还内凹设置有中心定位孔（13）；

所述导体轴头（11）的外周包裹有轴头屏蔽罩（12），所述轴头屏蔽罩（12）与导体轴头（11）之间由沉头螺钉连接，所述沉头螺钉沿轴头屏蔽罩（12）径向连接至导体轴头（11）底部侧壁；

所述隔板法兰（2）的周向端面还布置有内凹设置的环形注胶槽（21），法兰连接孔设置于环形注胶槽（21）底部，环形注胶槽（21）内注入密封胶，用于密封贯穿法兰连接孔连接变压器出线升高座及气体绝缘金属封闭输电线路外壳的螺栓；

所述绝缘介质，其浇筑时还在上下端面分别设置有密封圈安装槽（31）；

连接状态下，变压器与气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）内周所设密封圈分别紧密抵接密封所述密封圈安装槽（31）。

2.如权利要求1所述的开变一体机油气隔离装置，其特征在于，各轴头屏蔽罩（12）中，分别根据额定电流大小设置有至少一对导体片，每一对导体片之间宽边相对且设置为相互平行；

隔板法兰（2）内部各轴头屏蔽罩（12）之间等间距排布为一字型或品字形。

3.如权利要求1所述的开变一体机油气隔离装置，其特征在于，各轴头屏蔽罩（12）由铝合金材料制作而成，其内部设置有纯铜热挤压一体成型的油气导体（1）。

4.一种变压器，其特征在于，所述变压器的出线端设置有升高座，出线端导体延伸至升高座下方；

所述升高座的开口由权利要求1至3任一所述的油气隔离装置封闭，出线端导体在升高座中保持与轴头屏蔽罩（12）中油气导体（1）稳定电连接。

5.一种开变一体机，其特征在于，包括由气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）密封连接的变压器和高压开关设备，所述变压器的低压端设置有如权利要求1至3任一所述的油气隔离装置，所述油气隔离装置密封连接在变压器与低压端的气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）之间。