一种500kV变压器高压出线系统及其安装方法与流程
本发明涉及超高压变压器，具体是指一种500kv变压器高压出线系统及其安装方法。
背景技术：
1、随着全球经济的发展，各国电网传输容量不断增大，电力变压器也朝着大容量、超（特）高压、绿色环保等方向发展。500kv超高压输电技术优势明显，500kv超高压变压器市场需求逐步增多，尤其是三相一体500kv升压变压器在火电、水电、新能源、抽蓄市场需求量明显增长。为保证产品绝缘可靠性，三相一体500kv超高压变压器均采用高压中部间接出线结构。
2、传统的500kv引线出线多采用魏德曼绝缘结构，此结构采用多层角环与多层纸筒来分割油隙，其结构复杂，占用空间大且不便于操作，同时引线及均压球处电场集中，易引发局放电。现有技术中也有采用l型升高座安装500kv成型出线装置的方案，优点是500kv成型出线装置电气性能好，缺点是采购成本昂贵，机械强度差。
3、此外，现有的500kv变压器高压引线出线屏蔽结构中，均压管通常采用铜管材质并通过等电位连线与引线短接以保持同电位。这种结构虽然能够起到一定的屏蔽作用，但铜管材质成本较高，且等电位连线增加了结构的复杂性。同时，现有均压管的端部处理方式较为简单，通常仅对管端棱线进行圆角过渡处理，端部电场集中问题仍然突出，线圈出线侧的耐电强度有待进一步提高。
4、在全球变压器市场竞争激烈的情况下，质优价廉是市场开拓的法宝，如何降低变压器制造成本并保证产品绝缘可靠性、机械强度，是每个变压器厂研发部门面临的技术难题。
技术实现思路
1、本发明针对现有技术的不足，提供一种500kv变压器高压出线系统及安装方法，保证500kv超高压变压器高压出线系统绝缘可靠、机械强度高、制造成本低。
2、本发明是通过如下技术方案实现的，一种500kv变压器高压出线系统，包括一端与均压球连接的均压管，其特征在于：所述均压管的另一端固接有成锥形且内外侧均包裹有纸浆绝缘成型件的端头，所述均压管的管体外部以及所述线圈侧端头处的纸浆绝缘成型件外部统一包覆有绝缘层，均压管的一端通过法兰与所述均压球连接，所述均压管和均压球均不载流。
3、本发明在使用时，均压管端部采用锥形结构，相比现有技术中简单的管端棱线圆角处理，锥形端头进一步增大了端部电极的曲率半径，有效降低了线圈出线侧端部的电场集中程度，显著提高了出线系统最薄弱环节的耐电强度；端头内外侧均包裹纸浆绝缘成型件，且与管体外部统一包覆绝缘层，形成连续完整的绝缘屏障，避免了端部绝缘台阶或断口处的电场畸变，提升了整体绝缘可靠性；均压管和均压球均不载流，将屏蔽功能与导电功能彻底分离，均压管仅作为几何形状匀场元件使用，简化了结构设计；配合铝合金材质，在保证电气性能的同时大幅降低了材料成本；均压管与均压球通过法兰连接，连接可靠且便于装配和检修。
4、作为优选，所述均压球外表面先覆盖一层适型纸浆绝缘作为覆盖层，再设置两层适型纸浆成型件，各个层间用垫块支撑并分割油隙，每个层间垫块沿圆周方向均匀设置且沿高度方向均匀设置，垫块粘接固定在纸浆成型件上。
5、本优选方案在使用时，均压球外表面采用一层适型纸浆绝缘加两层适型纸浆成型件的三层绝缘结构，有效增大了均压球外部电极的曲率半径，使均压球表面的电场分布更加均匀，提高了均压球的耐电强度；层间采用垫块（而非撑条帘）支撑并分割油隙，垫块为离散分布结构，相比连续条状的撑条帘，油隙流通截面积更大、流通更通畅，有利于绝缘油的对流循环散热，同时便于局部放电产生的微量气体快速逸散，降低了局放持续发展的风险；垫块沿圆周方向和高度方向均匀设置并粘接固定，保证了各层成型件之间的间距均匀一致，绝缘结构的电气性能稳定可靠，且粘接固定方式在装配过程中不易移位。
6、作为优选，所述均压块和均压球外侧设有l型的升高座，所述升高座内设有支撑均压管的固定结构。
7、本优选方案在使用时，l型升高座作为集成承载腔体，使出线系统可在工厂内整体预装、定位和检测，减少了现场安装工序和误差，保证装配精度的一致性；l型升高座同时充当绝缘油隙的边界屏障和机械防护外壳，兼具绝缘与保护双重功能；升高座内设置的固定结构对均压管提供可靠支撑，保证均压管在运输和运行工况下保持设计位置，避免位移引发的绝缘失效。
8、作为优选，所述固定结构包括沿周向夹持固定管且相对设置的两个夹持件，与夹持件螺栓连接的支架，以及连接支架和升高座管壁的角型件，两个夹持件之间设有供绝缘层穿过的固定孔，所述支架和夹持件均为绝缘材料。
9、本优选方案在使用时，两个夹持件沿周向相对设置，从两侧夹持均压管，形成稳定的抱箍式固定，受力对称均匀，避免了单侧固定可能产生的偏心力矩；支架与角型件配合，将夹持力传递至升高座管壁，形成完整的载荷传递路径，固定刚度高，有效抵抗运输振动和运行短路电动力；夹持件之间设有供绝缘层穿过的固定孔，夹持件直接作用于均压管绝缘层外侧，不损伤绝缘层且夹持面积大、压强小；支架和夹持件均采用绝缘材料（层压纸板），避免了金属夹持件引入悬浮电位或接地放电隐患，同时增加了爬电距离，提高了绝缘可靠性
10、作为优选，所述升高座管壁上焊接有与角型件对应连接的底板，底板打磨圆环无尖角毛刺。
11、本优选方案在使用时，底板为固定系统提供精确的安装基准面，保证角型件、支架和夹持件的安装位置精度，进而保证均压管在升高座内的居中度，使电场分布更对称均匀；底板打磨圆滑无尖角毛刺，消除了金属突起处的电场畸变点，降低了局部放电风险；焊接结构的底板与升高座管壁形成整体受力构件，连接强度高，能够承受运行中的振动和机械冲击。
12、作为优选，均压管的引线包括若干软铜绞线、和一根电位连线，铜绞线、电位连线均包扎有绝缘材料，电位连线不载流但与铜绞线压接在一起，仅起到固定电位作用。
13、本优选方案在使用时，引线采用单根或多根软铜绞线的灵活配置，可根据载流容量需求选择不同数量，避免过度设计，降低了材料成本；电位连线与铜绞线压接于同一接线端子内，结构更紧凑，减少了连接节点数量，提高了连接可靠性；电位连线仅起固定电位作用，不承载负荷电流，截面积可远小于铜绞线，在确保电位稳定的同时降低了材料用量；铜绞线和电位连线均包扎2mm绝缘层，保证了引线对均压管（地电位或悬浮电位）的绝缘强度，防止内部击穿。
14、作为优选，所述夹持件与绝缘层之间还设有适型绝缘衬垫，所述适型绝缘衬垫由多层绝缘皱纹纸模压成型，适型绝缘衬垫与均压管外圆周面相贴合的一面为与管体同曲率的弧形面，另一面与夹持件的内弧面相贴合，并通过绝缘粘接剂粘接固定在夹持件上，适型绝缘衬垫与均压管相接触的一面上，沿圆周方向设置若干油道凹槽，各油道凹槽沿圆周方向均匀分布；每一油道凹槽形成可容纳绝缘油的通道。
15、本优选方案在使用时，夹持件与绝缘层之间增加适型绝缘衬垫，将夹持力先经弹性衬垫均化后再传递至绝缘层，适型绝缘衬垫的设置降低了夹持处绝缘层被压损或划伤的风险；油道凹槽以离散的凹陷形式与均压管接触，油道凹槽为绝缘油提供了流通通道，使绝缘油在夹持区域能够顺畅对流、局部放电产生的微量气体亦可沿油道凹槽逸出，不会在夹持处形成油流死区或气体积聚腔；油道凹槽根部圆角消除了凹槽根部的尖角，避免因结构突变引起电场集中而诱发局部放电。
16、作为优选，所述高压线圈上连接有成型角环，所述成型角环由两层异形纸浆成型件组成，设置于高压线圈的出线侧，所述端头位于成型角环内。
17、本优选方案在使用时，两层异形纸浆成型件组成的角环设置于高压线圈出线侧，提高了高压线圈中部出线区域的耐电强度；端头位于成型角环内，角环将端头与高压线圈出线端之间形成绝缘屏障，有效隔离了不同电位部件之间的电场集中区域；成型角环与端头纸浆成型件相互配合，共同形成线圈出线侧的多层绝缘防护，进一步强化了最薄弱环节的绝缘可靠性。
18、作为优选，位于线圈处的油箱法兰倒圆角设置，均匀地电位侧电场分布。
19、油箱法兰倒大圆角处理，消除了法兰边缘的锐角结构，有效降低了地电位侧因结构突变引发的电场集中，避免了地电位侧尖角放电，实现了高、低压侧电场分布的双重优化，确保整个出线路径上电场分布均匀。
20、特别的，本方案采用大直径均压管及其均压球出线结构，均压管外包大厚度的绝缘层，均压球外表面设3层成型绝缘纸浆件，均压球通过螺栓与均压管连接在一起，再用层压纸板制作的绝缘支架固定在l型升高座中。既保证了电气性能，也满足了运输、运行时机械强度要求，安装简单且制造成本降幅明显。
21、一种500kv变压器高压出线系统的安装方法，包括以下步骤：
22、a.制作500kv高压引线及电位连线；
23、引线采用单根或多根软铜绞线，一端与线圈出头导线压接，一端压接接线端子筒套管尾部连接在一起，引线包扎2mm绝缘材料，电位连线采用截面8mm²软铜绞线并包扎2mm绝缘制成，电位连线一端压接在与套管连接接线端子内，另一端连接小型接线端子与均压球连接。
24、b.高压出线系统安装前均压球、均压管、角型件、支架、夹持件、固定螺栓必须提前干燥处理；
25、c.将均压球与均压管通过法兰用螺栓牢固连接在一起，并放置在l型升高座内，并在均压管水平、垂直方向两夹持位置处包扎绝缘层；
26、d.在l型升高座内先后安装角型件、支架，通过夹持件将均压管固定在l型升高座内；
27、e.为保证均压管安装精度、夹持牢固，先微调使均压管居中放置，再固定均压管；
28、f.将500kv变压器高压出线系统安装于油箱上，引线与套管尾端端子连接。
29、本优选方案在使用时，各绝缘部件在安装前统一进行干燥处理，确保了绝缘件的含水量满足超高压绝缘要求，避免了因潮气引入导致的绝缘强度下降；均压球与均压管在升高座外预先通过法兰连接，形成整体组件后再放入升高座，装配操作空间大、视野好，降低了高空或狭小空间作业难度；在水平、垂直两个方向的夹持位置处包扎绝缘层，既增加了夹持处的绝缘强度，又起到了缓冲衬垫作用，避免夹持件划伤主绝缘层；先微调居中再固定的“粗定位→精调→锁紧”三步工序，保证了均压管的安装精度和居中度，同时先安装角型件和支架、最后安装夹持件的装配顺序，层次清晰、操作便捷，提高了装配效率和一致性；引线一端与线圈出头压接、另一端与套管端子连接，电位连线与引线同端子压接并独立引出接均压球，实现了引线载流功能与电位连线固定电位功能的同步完成，连接可靠且便于检测维护
30、本发明的有益效果为：本发明构建了从高压引线内部到油箱地电位侧的全路径绝缘加强体系。均压管端部采用锥型结构配合内外侧纸浆绝缘成型件，并与管体外部统一包覆绝缘层，有效增大了端部电极曲率半径，解决了现有技术中端部电场集中的突出问题；均压球外表面采用一层适型纸浆绝缘加两层适型纸浆成型件的三层结构，层间用均匀设置的垫块分割油隙，相比撑条帘结构油隙流通更通畅，既有利于绝缘油循环散热和局部放电气体逸散，又保证了电场分布的对称均匀；配合高压线圈出线侧两层异形纸浆成型角环以及油箱法兰大圆角处理、手孔盖板适型屏蔽，形成了从高压电位到地电位的全程电场优化，显著提高了出线系统各关键部位的耐电强度。
31、l型升高座作为集成承载腔体，配合由层压纸板支架、l型角型件和双夹持件组成的绝缘固定系统，以及底板打磨去尖角、居中微调后紧固的安装工艺，形成了对均压管的可靠支撑与定位。两个夹持件沿周向相对设置形成稳定的抱箍式固定，受力对称均匀，载荷通过支架和角型件可靠传递至升高座管壁，有效抵抗运输振动和运行短路电动力，避免了位移引发的绝缘失效风险，同时所有固定部件均采用绝缘材料，在保证机械强度的前提下杜绝了金属件引入的悬浮电位放电隐患。
32、均压管和均压球明确不载流，将屏蔽功能与导电功能彻底分离，配合铝合金材质的选用，在完全满足电场均匀功能需求的前提下大幅降低了材料成本；电位连线仅起固定电位作用、不承载负荷电流，截面积可远小于载流铜绞线，进一步减少了铜材用量；引线采用单根或多根软铜绞线的灵活配置，可根据载流容量需求选择，避免过度设计；加之工厂内整体预装减少了现场返工成本，各层次的成本控制措施叠加，使本发明的制造成本相比采用魏德曼成型绝缘件或铜质屏蔽管的现有方案降幅明显。