一種三相共箱gis母線套筒裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及電力設備技術領域，尤其涉及一種小型化的三相共箱GIS母線套 筒裝置。
【背景技術】
[0002] 隨著國家電網特高壓線路的發展建設，對電力設備穩定運行的要求越來越高。作 為電力發電，輸電，變電的重要設備氣體絕緣組合電器（GIS)，具有占地面積小，易于維護檢 修，結構緊湊，運行可靠性高等優點，但也面臨著發熱損耗難以準確全面預見與監測，電流 密度過大，渦流損耗大等難題。進而對發電廠與變電站的運行安全造成隱患，為保障發電 廠與變電站的安全穩定運行，需要在出廠時，對GIS的套筒進行安規檢測，但因GIS母線長 期承受高電壓，在氣體重力加速度的作用下，整個套筒的溫度分布是極不均勻的，為了確保 GIS的套筒表面溫度不超出安規所要求的檢測范圍，設計人員只能將GIS的套筒尺寸設計 的足夠大，以滿足安規的測試要求。 【實用新型內容】
[0003] 本實用新型的主要目的在于提供一種三相共箱GIS母線套筒裝置，其在滿足安規 測試條件下，尺寸最小。
[0004] 實現本實用新型目的的技術方案為：
[0005] -種三相共箱GIS母線套筒裝置，包括：母線、觸頭、盆式絕緣子、套筒及充填在套 筒內的SF6氣體，其中，母線上安裝觸頭，并和套筒經過盆式絕緣子相連，且在套筒內的溫升 最高點處設有微型散熱風扇。
[0006] 優選地，所述的觸頭為梅花觸頭。
[0007] 優選地，所述微型散熱風扇安裝固定在所述套筒內部的頂部。
[0008] 采用該技術方案，通過在套筒內的溫升最高點處設置微型散熱風扇，可以促進套 筒內的氣流更好地循環，套筒內的溫度分布更均勻，避免因出現套筒的局部溫度過高而無 法通過安規測試，而只能增大套筒尺寸來解決問題。如此，可使得套筒的尺寸更小，結構更 為合理，成本也會更低。
[0009] 本實用新型還提供了確定套筒內溫度最高點位置的測試方法：
[0010] 利用有限元法建立GIS母線的溫度數據庫，在仿真數據庫的基礎上分析找出母線 溫升分布最高點，再進行溫升的實驗，記錄數據，找出溫升最高分布點。將實驗數據和仿真 數據進行比較，找出溫度最高點的位置。在溫度最高點處套筒內鑲入微型風扇，同時對套筒 進行小型化設計，進行溫升實驗，看是否符合國家GIS母線的最高溫度標準。
[0011] 本實用新型還提供了確定套筒最佳尺寸的計算方法：
[0012] 第一步，利用專業畫圖軟件按照實際母線1:1的比例建立三相母線筒原型。導體 內徑92mm，導體外徑120mm，外殼內徑900mm，外殼外徑920mm，母線長度2000mm。
[0013] 第二步，將母線筒模型導入到有限元分析軟件里去，在母線筒里通入sf6氣體，套 筒外設置為空氣，母線材料設置為鋁，套筒內的散熱以3匕氣體的對流換熱和母線的輻射 散熱為主，因為母線和套筒經過盆式絕緣子相連而絕緣子都是傳熱率極低的環氧樹脂，所 以導體傳導散熱設置為零；散熱參數設置：對流散熱系數為5w/m2. k，熱輻射散熱為800 w/ m2,熱傳導散熱設置為零。
[0014] 第三步，向三相共箱母線通入有效值為4000A相位角依次滯后120度的三相交流 電，得出母線的三維溫度分布圖。
[0015] 在工廠進行溫度實驗各參數設置與仿真設置一樣，利用熱電偶測量母線溫升，測 量點按照仿真溫度分布圖測量最高點，最低點的溫度。當溫度達到穩定不在變化時記錄溫 度數據，建立母線溫度數據庫，找出母線最高溫升點。
[0016] 第四步，建立套筒直徑大小與溫升的函數關系。在套筒安裝微型風扇，再對母線進 行溫升實驗記錄最高溫度。
[0017] 第五步，根據上述建立的函數關系，由加裝風扇后實驗得出的母線最高溫度推導 計算出套筒的最小尺寸。
【附圖說明】
[0018] 圖1套筒安裝微型風扇地點示意圖。
[0019] 圖2三相套筒小型化設計流程圖。
【具體實施方式】
[0020] 為更進一步闡述本實用新型所采取的的技術手段和所達到的效果，下面結合附圖 及較佳實施例，對本實用新型的技術方案，進行完整和清楚的闡述。
[0021] 如圖1和圖2所示，本實用新型涉及的三相共箱GIS母線套筒裝置，包括：母線、梅 花觸頭、盆式絕緣子、套筒及充填在套筒內的SF 6氣體，母線上安裝觸頭，并和套筒經過盆式 絕緣子相連，在套筒內的溫升最高點處設有微型散熱風扇。
[0022] 上述母線套筒小型化包括以下步驟，如圖2所示：
[0023] S001由于母線不同位置母線發熱的最熱點位置不同，通過有限元數值計算，計算 母線溫度場分布，根據母線溫度場分布確定母線溫升最高點。仿真建立的模型與實際母線 按照1:1建造。參數設置也與實際母線運行環境相同，具體參數設置如表1所示。
[0024] 表1三相共箱GIS母線參數屬性
[0025]
[0026] S002獲取整個GIS母線最高溫升，包括導電桿，梅花觸頭，套筒，盆式絕緣子的最 高溫升；作為其中的一個實施例，進行母線溫升實驗，對母線通有效值4000A，相位角依次 滯后120度三相交流電流，每隔一個小時記錄仿真溫升最高點的溫度，至每一個點的溫升 不再變化為止，建立溫度數據庫。
[0027] S003對比仿真計算和實驗記錄的溫升分布，找出整個GIS母線最高溫升點Tmax， 建立母線最高溫升Tmax與母線外殼半徑Rc，導電桿半徑。R1，通電電流大小I，以及環境溫 度T的關系建立Tmax=F (Rc，R1，I，T)之間的函數關系。
[0028] S004在母線溫升最高點即套筒圓頂處，鑲入微型風扇后進行溫升實驗。至達到最 高溫升即整個GIS母線溫升不再變化，記錄最高溫升Tma^GIS母線散熱除了固體的輻射散 熱外主要是通過流體對流散熱為主，母線通過電阻損耗發熱將熱量經過對流換熱傳給SF 6， SF6在經過對流換熱將熱量傳給套筒，套筒經過對流換熱將熱量傳給空氣。
[0029] S005根據母線的最高溫升，由上式反推導出套筒在符合國標溫升的情況下的最小 尺寸。
[0030] 作為一個優選的實施例，圖1展示了母線套筒內鑲入微型風扇的位置圖。A為A 相母線，B為B相母線，C為C相母線，1為母線內徑，2為母線外徑，3為套筒內徑，4為套筒 外徑。由實驗和仿真結果可知5為微型風扇安裝處(鑲入套筒內）。當母線溫度最高點確定 時，環境溫度一定時，母線半徑，套筒半徑，以及通電電流已知的情況下，可將計算結果進行 曲線擬合，得出母線最高溫度與套筒的函數關系，對安裝風扇后的母線進行溫升實驗，由最 高溫度反推套筒的最小尺寸。在滿足最高溫度符合國標之外，還具有為企業節省材料，減輕 母線自身重量等優點。
[0031] 以上僅為本實用新型的較佳實施例，任何基于本實用新型創新思想所做的演進與 非實質性變換均視為落入本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1. 一種三相共箱GIS母線套筒裝置，包括：母線、觸頭、盆式絕緣子、套筒及充填在套筒 內的SF 6氣體，母線上安裝觸頭，并和套筒經過盆式絕緣子相連，其特征在于，在套筒內的溫 升最高點處設有微型散熱風扇。2. 如權利要求1所述的一種三相共箱GIS母線套筒裝置，其特征在于，所述的觸頭為梅 花觸頭。3. 如權利要求1所述的一種三相共箱GIS母線套筒裝置，其特征在于，所述微型散熱風 扇安裝固定在所述套筒內部的頂部。
【專利摘要】本實用新型涉及一種三相共箱GIS母線套筒裝置，包括：母線，套筒，梅花觸頭，SF6氣體，以及盆式絕緣子，其特征在于，在套筒內的溫升最高點處設有微型散熱風扇。采用該技術方案，通過在套筒內的溫升最高點處設置微型散熱風扇，可以促進套筒內的氣流更好地循環，套筒內的溫度分布更均勻。如此，可使得套筒的設計尺寸最小，結構更為合理，成本也會更低。
【IPC分類】H02G5/10, G01K7/02, H02G5/04
【公開號】CN204615329
【申請號】CN201520383513
【發明人】曾亮, 郭建炎, 陳麗安, 夏拓
【申請人】廈門理工學院
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年6月5日