该结构为油浸式电力变压器内部高压绕组引出端的导电连接构件,主要承担绕组出线与外部套管接线端的电流传导、结构定位功能,在10kV-35kV电压等级的中小型配电变压器中应用广泛,直接决定绕组引出部位的通流可靠性与电场分布均匀性。从实际工况来看,该构件长期浸没在变压器绝缘油中,需要同时满足通流时的温升控制、短路电流冲击下的结构强度、以及绝缘配合的圆弧过渡要求,避免局部场强过高引发油隙击穿。
设计阶段首先确定双柱平行排布的结构形式,两根平行导电柱的截面为半圆形,相比等截面积的圆形截面,可在有限的器身引线空间内压缩整体横向尺寸,适配绕组端部到升高座内壁的安装间隙,避免引线与周围接地构件的绝缘距离不足。端部的环形连接端为等壁厚圆弧过渡结构,与两根导电柱采用扫掠成型的一体化结构,不存在拼接焊缝,既降低了接触电阻,也避免了焊缝位置的毛刺引发尖端放电。环形端的内孔尺寸与套管下部的导电杆直径匹配,安装时可直接套入导电杆后采用锁紧螺母压接,无需额外焊接工序,现场装配效率更高。
从功能特性来看,两根平行导电柱的末端分别与绕组的首端、调压分接引线连接,相比单柱引线结构,双柱排布可将大电流拆分到两根导体上,降低单根导体的电流密度,控制满负载运行时的引线温升在15K以内,避免长期过热导致绝缘油老化加速。所有外露棱边均做了R3以上的圆角处理,没有尖锐棱角,在绝缘油中可有效均匀电场,降低局部放电量,满足变压器出厂局放试验小于10pC的要求。构件整体采用导电率不低于T2的纯铜材质加工,表面不做镀层处理,避免镀层在长期热油浸泡下脱落污染绝缘油,影响油的绝缘性能。
安装边界方面,两根导电柱的中心距严格匹配绕组端部引线出线的固定支架开孔间距,安装时导电柱穿过支架上的绝缘导向套,可限制引线在短路电动力作用下的横向位移,避免引线晃动摩擦破坏外层绝缘纸。环形连接端的端面与套管安装法兰的密封面保持12mm的轴向间隙,既保证接线操作的空间,也避免导电部位距离法兰过近引发对地放电。导电柱的长度根据器身到箱盖套管的垂直距离确定,预留3-5mm的轴向窜动余量,补偿变压器运行时温度变化带来的器身热胀冷缩位移,避免引线受到额外的拉伸应力。
建模过程中采用扫掠凸台/底座特征完成主体成型,首先绘制半圆形的柱体截面轮廓,再绘制包含环形端圆弧过渡的引导路径,通过单一路径扫掠生成一体化主体结构,相比分段拉伸后布尔合并的建模方式,可保证过渡曲面的连续性,避免出现建模碎面,后续导入有限元电场分析软件时,可减少网格划分的错误率,提升仿真计算的收敛性。底座特征的应用可快速完成环形端的端面加厚处理,保证环形端的压接接触面平面度不大于0.1mm,确保与导电杆连接时接触紧密,接触电阻控制在5μΩ以内。
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