本发明属于变压器设备领域，尤其涉及一种一体化变压器台用预制母线及其制备方法。
背景技术：
我国现有的变压器台区，变压器和综合配电箱的连接都是采用电缆的连接方式，安装时需要现场制作电缆头，费时、费工、费力。伴随着电力系统的高速发展，对供电的及时性、稳定性和可靠性的要求日渐提高，目前农村电网普遍使用变压器台区供电，由此对变压器台区的需求越来越多。国家电网公司现在全面落实科学发展观,建设“资源节约型、环境友好型”社会，大力提高集成创新能力；全面建设具有安全可靠性、坚固耐用、结构合理、技术先进、经济高效现代配电网。因此，研发制造一种设计合理、结构简单的，且能快速解决一体化变台中变压器与综合配电箱的连接母线，已势在必行。
公开号为cn107033318的专利文献公开了一种基于一体化的变压器台用的预制母线、制备原料和方法及应用，包含有设置为连接在变压器模块和低压配电模块之间的铜排、设置在铜排的侧面部并且用于铜排绝缘保护的包裹层体，通过包裹层体对铜排进行镶嵌绝缘和固定保护。其中，预制母线仅通过与变压器和低压配电箱的连接实现固定，这样预制母线的重量都集中在低压配电箱顶部以及预制母线与变压器的电气连接部位上，物理固定不够牢固电气连接不可靠，易造成安全隐患；并且，预制母线与低压配电箱顶部结合部位没有密封，户外使用过程中雨水灰尘容易进入低压配电箱导致安全隐患及电气故障。此外该结构体积大，电气性能和负荷能力还有待进一步提升，阻燃性能差。
公开号为cn107033318的专利文献公开了一种一体化变压器台用的三相四线户外环氧树脂预制母线，包括：上端母线、母线连接部件、固定螺母嵌块、户外环氧树脂浇注层、户外环氧树脂盖、下端母线；所述上端母线与下端母线通过母线连接部件连接，下端母线主体被户外环氧树脂浇注层包裹。所述固定螺母嵌块浇筑于户外环氧树脂浇注层的两侧。所述固定螺母嵌块为4～8个，对称设置于户外环氧树脂浇注层的两侧。母线连接部件包括：紧固螺栓、平垫圈、弹簧垫片、螺母。所述户外环氧树脂盖与户外环氧树脂浇注层一体浇注，位于整体下部，与综合配电箱配合。所述户外环氧树脂盖为伞状罩体。所述预制母线呈工字形，上下两端大，上端母线与下端母线通过母线连接部件连接位于上端呈发散状，下端母线在下端呈发散状，户外环氧树脂盖位于下端发散状之上。该结构中，预制母线中预埋固定螺母嵌块，为了保证绝缘效果和螺母嵌块固定牢固，螺母嵌块部位体积较大，而且通过螺母螺栓固定连接，安装较繁琐，成本较高。
技术实现要素：
为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种一体化变压器台用预制母线及其制备方法，制备的预制母线力学性能和电气性能优越，绝缘效果好，负荷能力强，阻燃性能好，结构简单合理、安装方便、成本低。
为了达到上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
一体化变压器台用预制母线的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)原料处理：
包括下述重量份组分的户外阻燃环氧树脂：脂环族环氧树脂30-50份、氢氧化铝1-15份、硅微粉30-50份、无卤阻燃剂4-20份；各组分加入反应罐内,温度50-120℃下搅拌混合60-120分钟,然后真空50-1000pa条件下脱气脱水8小时以上,放出混合料为所述户外阻燃环氧树脂；
包括下述重量份组分的户外阻燃固化剂：甲基六氢苯酐30-50份、氢氧化铝1-15份、硅微粉30-50份、无卤阻燃剂4-15份；各组分加入反应罐内,温度70-120℃下搅拌混合60-120分钟,然后真空50-1000pa条件下脱气脱水8小时以上,放出混合料为所述户外阻燃固化剂；
2)将导电母线插设到浇注模具中完成装模；将户外阻燃环氧树脂和户外阻燃固化剂按1:1的配比混合处理后注入已装模的模具中浇注成型预制母线并完成固化。
作为优选，所述导电母线包括相连接的上连接头(1201)、中间连接线(1102)、下连接头(1301)、第一横向铜排(1303)和第二横向铜排(1305)。
作为优选，所述步骤2)中，采用环氧树脂自动压力凝胶工艺或环氧树脂真空浇注工艺浇注成型预制母线。
作为优选，环氧树脂自动压力凝胶工艺是将户外阻燃环氧树脂配方分别加入温度为25-40℃混料罐，在真空50-500pa条件下用锚式搅拌桨或螺旋提升伞帽式搅拌桨混合60-120分钟，搅拌速度40-120转/分钟，处理完成后在已装模的模具中浇注成型预制母线，模具温度为150-190℃，模具成型固化时间为20-80分钟；开模后，将已成型的预制母线放入烘箱或固化炉进行二次固化，在125-190℃温度下至少固化8小时。
作为优选，环氧树脂真空浇注工艺是将户外阻燃环氧树脂配方分别加入环氧树脂真空浇注设备的终混罐，终混罐温度为50-70℃,在真空50-500pa条件下用螺旋提升伞帽式搅拌桨混合60-120分钟，搅拌速度40-120转/分钟；同时将已装模的模具放入温度为70-100℃的浇注罐，真空50-500pa下处理20-60分钟；当户外阻燃环氧树脂配方和模具的处理完成后,终混罐和浇注罐仍然保持先前的真空条件，打开浇注阀门进行浇注，在10-40分钟内完成浇注，在真空下继续保持5-15分钟，就可解除真空，出炉；开模后，将已成型的预制母线放入烘箱或固化炉进行二次固化，在125-140℃温度下至少固化8小时。
作为优选，浇注时，可在浇注2-5分钟后暂停浇注2-5分钟脱气，然后再继续浇注。
采用上述制备方法制造的一体化变压器台用预制母线，包括多个导电母线以及包裹成型在导电母线外面的绝缘层，该预制母线包括上下连为一体的上连接体(12)、中间连接体(11)和下连接体(13)，上连接体(12)上设有多个上连接头(1201)，下连接体(13)上设有多个下连接头(1301)，相对应的上连接头(1201)和下连接头(1301)之间通过导电母线实现导电连接。
作为优选，所述中间连接体(11)上设有多个能够支承在变压器台的钢支撑件上的凸起部(1101)，所述凸起部(1101)是与绝缘层一体浇注成型或者固定安装在绝缘层上。
作为优选，所述凸起部(1101)呈圆柱形、椭圆柱形、半圆柱形、长方体形、环形、凸缘形或斜块形。
作为优选，该预制母线包括四个导电母线，每个导电母线均包括相连接的上连接头(1201)、中间连接线(1102)和下连接头(1301)，上连接头(1201)和下连接头(1301)由导电母线伸出绝缘层形成，上连接体(12)上设有四个上连接头(1201)，自左向右依次为c相上连接头(1201c)、b相上连接头(1201b)、a相上连接头(1201a)和o相上连接头(1201o)，下连接体(13)上设有四个下连接头(1301)，自左向右依次为a相下连接头(1301a)、b相下连接头(1301b)、c相下连接头(1301c)、和o相下连接头(1301o)；在中间连接体(11)内的四个中间连接线(1102)横向间隔布置，中间连接线(1102)包括c相中间连接线(1102c)、b相中间连接线(1102b)、a相中间连接线(1102a)和o相中间连接线(1102o)，在下连接体(13)内设有第一横向铜排(1303)和第二横向铜排(1305)，c相中间连接线(1102c)通过第二横向铜排(1305)与c相下连接头(1301c)连接，a相中间连接线(1102a)通过第一横向铜排(1303)与a相下连接头(1301a)连接，第一横向铜排(1303)和第二横向铜排(1305)分设于下连接头(1301)的前后两侧并间隔距离。
作为优选，上连接头(1201)前后方向延伸，下连接头(1301)上下方向延伸。
作为优选，所述导电母线为铜排。
作为优选，上连接头(1201)的铜排宽度方向为左右方向，下连接头(1301)的铜排宽度方向为前后方向，中间连接线(1102)的铜排宽度方向为前后方向，第一横向铜排(1303)和第二横向铜排(1305)的铜排宽度方向为上下方向。上连接头(1201)、中间连接线(1102)、下连接头(1301)、第一横向铜排(1303)和第二横向铜排(1305)之间通过紧固件固定并通过焊接填充缝隙。
本发明由于采用了以上的技术方案，制备的预制母线力学性能和电气性能优越，绝缘效果好，负荷能力强，阻燃性能好，结构简单合理、安装方便、成本低。
附图说明
图1是本发明预制母线的结构示意图；
图2是图1的侧视图；
图3是图1的仰视图；
图4是图1的俯视图；
图5是a-a剖面图；
图6是本发明预制母线的安装示意图；
图7是图6的i处放大图；
图8是图6的侧视图；
图9是本发明预制母线的布线示意图(正面)；
图10是本发明预制母线的c相布线示意图(侧面)；
图11是本发明预制母线的b相布线示意图(侧面)；
图12是本发明预制母线的a相布线示意图(侧面)；
图13是本发明预制母线另一种实施方式的结构示意图；
图14是本发明一体化变压器台的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
为了表述方便，本发明中均以预制母线安装在一体化变压器台上时来定义前后左右上下方向。
如图1-5所示的一种一体化变压器台用的预制母线，包括多个导电母线以及包裹成型在导电母线外面的绝缘层，该预制母线包括上下连为一体的上连接体12、中间连接体11和下连接体13，上连接体12上设有多个上连接头1201，下连接体13上设有多个下连接头1301，相对应的上连接头1201和下连接头1301之间通过导电母线实现导电连接，所述中间连接体11上设有多个能够支承定位在变压器台的钢支撑件上的凸起部1101。
所述凸起部1101可以是固定安装在中间连接体11上，例如，凸起部固定在中间连接体11上的销孔或螺栓孔上。但是本实施例优选，所述凸起部1101是与绝缘体一体浇注成型，这样不需要二次加工，也更加牢固可靠。
所述凸起部1101形状可以是多种多样的，包括但不限于圆柱形、椭圆柱形、半圆柱形、长方体形、环形、凸缘形或斜块形，只要该凸起部1101具有与钢支撑件4形成上下支承的接触点、接触线或者接触面即可。作为优选，本发明给出了两种实施方式：该凸起部1101的一种实施方式为斜块形，如图1、图2所示；另一种实施方式为圆柱形，如图13所示。如考虑在钢支撑件4上开孔或槽以与凸起部1101定位配合支承预制母线的安装方式，优选圆柱形凸起部，以方便开孔/槽。
为了便于牢固可靠的支撑预制母线，所述凸起部1101一般是呈左右相对或者前后相对的两两成对设置，可以设置两个，也可以设置四个，甚至更多。
如图6-8所示，所述下连接体13底部设有一用于插接至配电箱顶部的插接部1302，多个下连接头1301设置在该插接部1302下方，该插接部1302四周凹陷形成有一圈密封槽1304，密封槽1304内设有密封圈2。配电箱3顶部开有供预制母线的下连接体13插接的开孔，该开孔的孔壁向上翻起形成翻边31，该翻边31嵌入预制母线的下连接体13的密封槽内并与密封圈2相抵。
本实施例中，所述预制母线呈上下连接体大、中间连接体小的工字形，但本发明的预制母线不限于工字型，还可以是其他任何形状。
如图5、图9所示，该预制母线包括四个导电母线，每个导电母线均包括相连接的上连接头1201、中间连接线1102和下连接头1301，上连接头1201和下连接头1301由导电母线伸出绝缘层形成，上连接体12上设有四个上连接头1201，自左向右依次为c相上连接头1201c、b相上连接头1201b、a相上连接头1201a和o相上连接头1201o，下连接体13上设有四个下连接头1301，自左向右依次为a相下连接头1301a、b相下连接头1301b、c相下连接头1301c和o相下连接头1301o。所有上连接头1201前后方向延伸，所有下连接头1301上下方向延伸。所述导电母线为铜排。
如图5、图9所示，在中间连接体11内的四个中间连接线1102横向间隔布置，中间连接线1102包括c相中间连接线1102c、b相中间连接线1102b、a相中间连接线1102a和o相中间连接线1102o，在下连接体13内设有第一横向铜排1303和第二横向铜排1305，如图12所示，c相中间连接线1102c通过第二横向铜排1305与c相下连接头1301c连接，如图10所示，a相中间连接线1102a通过第一横向铜排1303与a相下连接头1301a连接，如图11、图9所示，b相中间连接线1102b直接连接b相下连接头1301b，o相中间连接线1102o直接连接o相下连接头1301o，第一横向铜排1303和第二横向铜排1305分设于下连接头1301的前后两侧并间隔距离。上连接头1201的铜排宽度方向为左右方向，下连接头1301的铜排宽度方向为前后方向，中间连接线1102的铜排宽度方向为前后方向，第一横向铜排1303和第二横向铜排1305的铜排宽度方向为上下方向。这样，四个导电母线在上连接体和中间连接体中均为间隔布置上下直通不存在交叉换位，在下连接体内通过前后横向铜排设置实现a相和c相交叉换位，相比于现有技术(cn107033318a)，体积更加小巧，结构更加合理，铜排之间的绝缘距离更大绝缘效果好。
上连接头1201、中间连接线1102、下连接头1301、第一横向铜排1303和第二横向铜排1305之间通过紧固件固定并通过焊接填充缝隙。两个铜排的连接处通过紧固件固定后难免存在缝隙，通过焊接填堵缝隙，能够避免树脂进入缝隙影响导电母线的负荷能力和电气性能。
本实施例中如图10-12所示，第一横向铜排1303和第二横向铜排1305上下错位设置，这样不仅可以方便安装，而且具有更好的绝缘效果。
本发明中，导电母线外面的绝缘层为户外阻燃环氧树脂浇注成型。
一种一体化变压器台用的预制母线的制备方法，包括如下步骤：
1)原料处理：
包括下述重量份组分的户外阻燃环氧树脂：脂环族环氧树脂30-50份、氢氧化铝1-15份、硅微粉30-50份、无卤阻燃剂4-20份；各组分加入反应罐内,温度50-120℃下搅拌混合60-120分钟,然后真空50-1000pa条件下脱气脱水8小时以上,放出混合料为所述户外阻燃环氧树脂；
包括下述重量份组分的户外阻燃固化剂：甲基六氢苯酐30-50份、氢氧化铝1-15份、硅微粉30-50份、无卤阻燃剂4-15份；各组分加入反应罐内,温度70-120℃下搅拌混合60-120分钟,然后真空50-1000pa条件下脱气脱水8小时以上,放出混合料为所述户外阻燃固化剂；
2)将上连接头1201、中间连接线1102、下连接头1301、第一横向铜排1303和第二横向铜排1305固定连接并插设到浇注模具中完成装模；将户外阻燃环氧树脂和户外阻燃固化剂按1:1的配比混合处理后注入已装模的模具中浇注成型预制母线并完成固化。
一次成型(预制)母线的制造生产可以采用环氧树脂自动压力凝胶工艺(apg工艺),也可以采用环氧树脂真空浇注工艺。
采用环氧树脂自动压力凝胶工艺(apg工艺)时：将上述户外阻燃环氧树脂和户外阻燃固化剂分别加入温度为25-40℃混料罐,在真空50-500pa条件下用锚式搅拌桨或螺旋提升伞帽式搅拌桨混合60-120分钟，搅拌速度40-120转/分钟,处理完成后在已装模的模具中浇注成型预制母线，模具温度为150-190℃，模具成型固化时间为20-80分钟；开模后，将已成型的预制母线放入烘箱或固化炉进行二次固化，在125-190℃温度下至少固化8小时。
环氧树自动压力凝胶工艺(apg)技术的独特之处是，通过连续的对环氧树脂混合料加以恒定的压力，达到强制补充固化收缩的目的。这一过程是在很高温度的模具内完成的，从而使高反应活性的环氧树脂混合料在短时间内迅速凝胶化。因此，制品表面无缺陷，内应力较低，固化物致密、一致性好，尺寸精度高，机电性能优异，产品合格率高。由于凝胶化时间一般在几分钟至几十分钟(根据模具大小而不同)内完成，可大大提高模具利用率，缩短生产周期。由于，apg工艺是在一个整体密闭的系统装置中进行的，对环境污染小，节省能源、节省工时。
采用环氧树脂真空浇注工艺时：将上述户外阻燃环氧树脂和户外阻燃固化剂分别加入环氧树脂真空浇注设备的终混罐,终混罐温度为50-70℃,在真空50-500pa条件下用螺旋提升伞帽式搅拌桨混合60-120分钟,搅拌速度40-120转/分钟。同时将已装模的模具放入温度为70-100℃的浇注罐,真空50-500pa下处理20-60分钟。当户外阻燃环氧树脂配方和模具的处理时间都达到要求后,终混罐和浇注罐仍然保持先前的真空条件,打开浇注阀门,缓慢浇注,并在浇注2-5分钟后暂停浇注2-5分钟脱气，然后再继续浇注。约在10-40分钟内完成浇注,在真空下继续保持5-15分钟,就可解除真空出炉；开模后将已成型的预制母线放入烘箱或固化炉进行二次固化，在125-140℃温度下至少固化8小时。
本发明的一体化变压器台用的预制母线，经实验测试：拉伸强度≥9mpa，断裂伸长率≥300﹪，弹性模量≥3mpa，邵氏a硬度≥50，体积电阻率≥1016ω·cm，介电损耗≤0.03，击穿强度≥35kv/mm,阻燃等级达到美国阻燃材料标准ans/ul94v0。
对本发明预制母线进行下述测试，测试过程和测试结果如下：
1、工频耐压试验
(1)预制母线的相间、对地的试验电压值：2.5kv/5s；
(2)试验过程中，无击穿、闪络、放电现象。
2、雷电冲击试验
(1)预制母线的每个极性施加1.2/50μs的冲击电压5次，间隔时间至少为1s。试验脉冲电压为：6kv(全波)。
(2)在试验过程中，无击穿、闪络、放电现象。
3、温升试验
(1)变压器、预制母线和综合配电箱的温升试验应同时进行。
(2)预制母线的母线槽、母线连接器处、与母排插接处的导体温升均不超过60k，绝缘材料表面温升不应超过10k。
4、电气间隙和爬电距离试验：
电气间隙：15mm；爬电距离：14mm。
5、可靠性试验之耐腐蚀性试验：
(1)试验过程
①湿热循环试验
温度为40℃±3℃，相对湿度为95％，试验时间24h。
②盐雾试验
温度为35℃±2℃，试验时间24h。
(2)试验结果
试验后用水冲洗5min，再用吹风机除去水珠，存放在正常使用条件下2h，经检验：①没有明显锈痕、破裂。②不同绝缘材料交界处、导体与绝缘材料交界处无明显变形、破裂。③试验后工频耐压试验合格。
6、可靠性试验之温度变化试验：
低温：-25℃±3℃，高温：40℃±2℃，低温和高温下的试验时间：2h，试验循环次数3次。
试验后，在正常大气条件下静置2h后进行检查，经检验：①没有明显裂痕、损伤、锈蚀。②试验后工频耐压试验合格。
如图14所示的一种一体化变压器台，包括安装在钢支撑件上方的变压器5和安装在钢支撑件下方的配电箱3,变压器5和配电箱3之间通过如上所述的预制母线连接，预制母线的上连接体12与变压器5连接，预制母线的下连接体13与配电箱3连接，预制母线通过中间连接体11上的凸起部1101支承在钢支撑件上。本实施例中，钢支撑件包括第一槽钢41、第二槽钢42和第三槽钢43，第一槽钢41与电线杆固定连接，第二槽钢42与第一槽钢41固定连接并且其上用于固定变压器5，第三槽钢43固定在第二槽钢42上；作为优选，预制母线设置在平行的两条第三槽钢43上，预制母线的凸起部1101支承在第三槽钢43顶部。在其他安装方式中，第三槽钢43上开有孔或槽，预制母线的凸起部1101与第三槽钢43上的孔或槽配合实现支承，这样不仅可以实现重量支撑，而且可以实现位置固定，避免预制母线晃动。所述第一槽钢41、第二槽钢42和第三槽钢43还可以是角钢、工字钢或者其他形状的支撑件。
如图6-8所示，配电箱3顶部开有供预制母线的下连接体13插接的开孔，该开孔的孔壁向上翻起形成翻边31，该翻边31嵌入预制母线的下连接体13的密封槽内并与密封圈2相抵。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。