柱上干式變壓器低壓端快速連接器設(shè)計(jì)蔣亞淼，甘雄濤，張慶生，金全仁家電網(wǎng)許繼集團(tuán)有限公司摘 要：本論文以柱上干式變壓器為研究對(duì)象，以提高柱上干式變壓器安裝、更換效率為目的，對(duì)柱上干式變壓器的低壓端子進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。具體為研制一種適合柱上干式變壓器低壓端可插拔連接器，能夠滿足400kVA 及以下柱上干式變壓器的需要。在滿足設(shè)備安全的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)化作業(yè)流程，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，減少作業(yè)人數(shù)，縮短作業(yè)時(shí)間。關(guān)鍵詞：柱上干式變壓器；低壓端連接器；快裝機(jī)構(gòu)0 引言目前的柱上干式變壓器安裝、更換效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全性差[1]。由于干式變壓器重量大，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境千差萬(wàn)別，因而配電臺(tái)區(qū)干式變壓器在安裝、更換過(guò)程中，一般需要1 臺(tái)吊車、4 ～ 5 人同時(shí)耗時(shí)2h 以上?，F(xiàn)場(chǎng)需要至少兩人站在橫擔(dān)上，用吊車吊裝，人力輔助確定精確位置，該方法勞動(dòng)強(qiáng)度大并需承擔(dān)隨時(shí)跌落和觸電的危險(xiǎn)。為提高配線臺(tái)區(qū)的作業(yè)效率及安全性，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，有必要對(duì)柱上干式變壓器進(jìn)行改進(jìn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，解決現(xiàn)有干式變壓器安裝過(guò)程中的不足。本文以400kVA 及以下柱上干式變壓器為研究對(duì)象，以降低柱上干式變壓器安裝效率，減少安裝過(guò)程中操作人數(shù)，減少安裝時(shí)長(zhǎng)，降低勞動(dòng)成本為目的，對(duì)400kVA 及以下柱上干式變壓器的低壓端子進(jìn)行改進(jìn)，具體為將目前400kVA 及以下柱上干式變壓器的低壓端子的緊固方式由螺釘緊固改為插拔式連接器結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)400kVA 及以下柱上干式變壓器低壓端子的改進(jìn)，將很大地提升400kVA 及以下柱上干式變壓器的安裝、更換效率，并降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約勞動(dòng)成本。圖1 套管及防護(hù)罩1 提出問題及設(shè)計(jì)要求1.1 柱上干式變壓器低壓端子現(xiàn)狀現(xiàn)有400kVA 及以下柱上干式變壓器的低壓端連接器的連接方式一般采用套管式端子進(jìn)行連接[2]，如圖1 所示。該端子的緊固方式采用螺釘緊固的方式，固定結(jié)束后加裝塑料材質(zhì)的防護(hù)罩，安裝和更換過(guò)程中需要操作人員使用操作工具直接接觸導(dǎo)電部件進(jìn)行。因此，安全性差[3]，同時(shí)安裝和更換的效率低下。據(jù)電力部門統(tǒng)計(jì)，400kVA 及以下柱上干式變壓器低壓端所采用套管式端子，使用過(guò)程中存在諸多安全隱患，且曾出現(xiàn)多起端子燒毀事故。經(jīng)對(duì)事故原因進(jìn)行分析，具體原因如下：1）存在操作人員在操作過(guò)程中，將低壓端端子插接不到位的情況。2）與端子連接的線纜與插頭連接處，因?yàn)槊芊獠粐?yán)而導(dǎo)致進(jìn)水，從而致使在使用過(guò)程中出現(xiàn)短路的現(xiàn)象。3）高壓且大電流的電纜上部與干式變壓器沒有共地，因此存在電壓差，導(dǎo)致線纜與插頭連接處存在放電現(xiàn)象，長(zhǎng)期的微放電導(dǎo)致絕緣失效，進(jìn)而出現(xiàn)燒毀的現(xiàn)象[4]。由于400kVA 及以下柱上干式變壓器的低壓端存在的諸多安全隱患，因而需要開發(fā)一種適用于400kVA 及以下柱上干式變壓器低壓端輸出的高壓且大電流的快速連接器，以提高400kVA 及以下柱上干式變壓器安裝效率，減少燒毀事故的發(fā)生。1.2 低壓端快速連接器設(shè)計(jì)要求經(jīng)對(duì)400kVA 及以下柱上干式變壓器的低壓端快速連接器事故的分析，現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，提出了重新設(shè)計(jì)的400kVA 及以下柱上干式變壓器的低壓端快速連接器的設(shè)計(jì)要求，詳見表1。表1 400kVA及以下柱上干式變壓器低壓端連接器設(shè)計(jì)要求2 低壓端快速連接器設(shè)計(jì)目前，針對(duì)現(xiàn)有的400kVA 及以下柱上干式變壓器低壓端的事故原因與降低柱上干式變壓器安裝效率，減少安裝過(guò)程中操作人數(shù)，減少安裝時(shí)長(zhǎng)，降低勞動(dòng)成本的目的，對(duì)現(xiàn)有的400kVA 及以下柱上干式變壓器低壓端連接器進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)方案為采用肘型連接器取代套管式端子，設(shè)計(jì)圖如圖2所示。圖2 連接器插頭2.1 低壓端連接器設(shè)計(jì)為提高低壓端連接器的安裝效率和消除事故，現(xiàn)將低壓端連接器的電纜、插針、有機(jī)硅橡膠件設(shè)計(jì)為一次性注塑成型，在成型過(guò)程中三者結(jié)合為一個(gè)整體，如圖2 所示。因改進(jìn)后的線纜與有機(jī)硅膠有足夠的結(jié)合長(zhǎng)度并緊密結(jié)合，所以能夠保證改進(jìn)后的低壓端連接器的密封性，能夠徹底消除低壓端連接器進(jìn)水的可能性。表2 壓接端子接觸電阻實(shí)驗(yàn)記錄表圖3 連接器鎖緊機(jī)構(gòu)由于該連接器的外殼為絕緣橡膠，因而操作過(guò)程中，手與工具不需直接接觸導(dǎo)電部件，安全性顯著增加。2.2 連接器快速鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)400kVA 及以下柱上干式變壓器的低壓端連接器因?yàn)樾枰惺芏搪芬鸬碾妱?dòng)力，需要有一定的壓緊力。針對(duì)低壓連接器短路電流1.5kA 的情況，現(xiàn)增加一個(gè)快速鎖緊機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)采用快速螺紋固定，只需要旋轉(zhuǎn)半周即可實(shí)現(xiàn)插頭與插座的鎖緊與解鎖，如圖3 所示。該設(shè)計(jì)所選用的材質(zhì)為金屬材質(zhì)，因此在使用過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)高壓且大電流的電纜上部與干式變壓器共地，消除因電纜與干式變壓器沒有共地而導(dǎo)致放電進(jìn)而導(dǎo)致的燒毀事故，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)低壓端連接器的快速鎖緊。3 低壓端連接器實(shí)驗(yàn)及分析針對(duì)本文中所提到的400kVA 及以下柱上干式變壓器低壓端快速連接器，現(xiàn)對(duì)不同的設(shè)計(jì)工藝下的壓接端子進(jìn)行耐候性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所采用的測(cè)量?jī)x器為FS-100/200 接觸電阻測(cè)試儀，精度為1Ω。實(shí)驗(yàn)原理為在振動(dòng)、濕熱、鹽霧條件下測(cè)量壓接端子壓接電阻的變化，比較未處理、灌膠、灌錫3 種工藝下壓接端子的耐候性。實(shí)驗(yàn)過(guò)程為：分3 組樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，3 組端子分別通過(guò)未處理、灌膠、灌錫3 種工藝加工，然后經(jīng)過(guò)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)12h、濕熱實(shí)驗(yàn)48h、鹽霧實(shí)驗(yàn)48h，在每次實(shí)驗(yàn)后測(cè)量接觸電阻。實(shí)驗(yàn)中所測(cè)得的接觸電阻信息見表2。由表2 可知，未處理的壓接端子在振動(dòng)實(shí)驗(yàn)后，壓接處的接觸電阻平均達(dá)到原來(lái)的3.9 倍，濕熱實(shí)驗(yàn)后繼續(xù)增加到8.9 倍，鹽霧實(shí)驗(yàn)后達(dá)到1.92 倍。經(jīng)過(guò)灌膠處理的端子，在振動(dòng)實(shí)驗(yàn)后，壓接處的接觸電阻平均達(dá)到原來(lái)的5.1 倍，濕熱實(shí)驗(yàn)后繼續(xù)增加到7.8 倍，鹽霧實(shí)驗(yàn)后達(dá)到2.7 倍。經(jīng)過(guò)灌錫處理的端子，壓接處的接觸電阻在經(jīng)過(guò)振動(dòng)、濕熱、鹽霧實(shí)驗(yàn)后，接觸電阻幾乎看不出變化。通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)，可以確定壓接工藝在長(zhǎng)期的振動(dòng)、濕熱、鹽霧環(huán)境下工作是不可靠的。在連接器插頭與導(dǎo)線的壓接處，增加一個(gè)灌錫工藝，可確保產(chǎn)品的長(zhǎng)期可靠性?？偨Y(jié)本文中所提到改進(jìn)設(shè)計(jì)的400kVA 及以下柱上干式變壓器低壓端連接器，較終得到通過(guò)對(duì)連接器接頭與導(dǎo)線壓接處進(jìn)行灌錫處理工藝的一體式低壓端連接器和快速鎖緊機(jī)構(gòu)。4 結(jié)束語(yǔ)本文針對(duì)400kVA 及以下柱上干式變壓器低壓端連接器，先先描述低壓端連接器的現(xiàn)狀和針對(duì)低壓端出現(xiàn)的事故進(jìn)行了原因分析；然后分別設(shè)計(jì)了低壓端快速連接器和連接器快速鎖緊機(jī)構(gòu)；較后通過(guò)不同工藝下的耐候性實(shí)驗(yàn)，得到了一種能夠快速安裝且安全，同時(shí)能夠消除因放電而導(dǎo)致火災(zāi)事故的400kVA 及以下柱上干式變壓器低壓端快速連接器，該連接器在干式變壓器低壓電流輸出端具有很高的推廣價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。參考文獻(xiàn)：【1】郝景昌,褚鵬,劉大慶.柱上干式變壓器組合式低壓控制柜[J].農(nóng)村電氣化,2010(10):46-47.【2】孔垚,聞?wù)?趙光平,等.百萬(wàn)伏項(xiàng)目主變套管端子變形問題分析[J].工程技術(shù)研究, 2019(6):117-119.【3】許小冬.干式變壓器高壓側(cè)套管試驗(yàn)抽頭放電故障的分析和預(yù)防措施[J].2014(5):13-14.【4】李冰.疏水性超細(xì)氫氧化鋁的合成及其阻燃性能研究[D].吉林:吉林大學(xué),2014.【5】中華人民共和家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局,中家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).電力干式變壓器第5部分 承受短路的能力:GB1094.5-2008[S].2008.【6】中華人民共和家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局, 中家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).額定電壓1kV（ U m = 1 . 2 k V） 到3 5 k V（Um=40.5kV）擠包絕緣電力電纜及附件第4部分 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