專利名稱：22萬伏級(jí)高壓側(cè)角接的全絕緣有載調(diào)壓變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于變壓器領(lǐng)域，涉及一種全絕緣變壓器，具體地說是一種設(shè)置內(nèi)置避雷 器的22萬伏級(jí)高壓側(cè)角接的全絕緣有載調(diào)壓變壓器。
背景技術(shù)：
在國內(nèi)的電力系統(tǒng)中，22萬伏級(jí)的高壓側(cè)的接法均為星形接法，這對(duì)高壓繞組而 言最經(jīng)濟(jì)；既可有中性點(diǎn)可以利用，允許直接接地或通過阻抗接地，又可降低中性點(diǎn)的絕緣 水平(即分級(jí)絕緣，即星形接法的繞組線端的絕緣水平高于中性點(diǎn)的絕緣水平，以22萬伏 級(jí)為例，線端的絕緣水平為LI950AC395，而中性點(diǎn)的絕緣水平為LI400AC200)；可在每相中 性點(diǎn)處設(shè)分接頭，有載調(diào)壓開關(guān)可以采用中性點(diǎn)調(diào)壓；因此，在油浸式電力變壓器性能參數(shù) 的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T6451中規(guī)定，無論何種型式的22萬伏級(jí)電力變壓器，其高壓側(cè)均需采用星 形接法，以保證變壓器選型的合理性。對(duì)于非自耦的22萬伏級(jí)雙圈或三圈有載調(diào)壓變壓 器，由于采用中性點(diǎn)調(diào)壓方式，各相分接頭之間的電壓差很小，有載調(diào)壓開關(guān)可以選用三相 一體的結(jié)構(gòu)，其對(duì)地絕緣水平按照高壓側(cè)中性點(diǎn)的絕緣水平，因其為分級(jí)絕緣系統(tǒng)，故通常 最高僅相當(dāng)于11萬伏級(jí)的絕緣水平。但在國外的電力系統(tǒng)中，尤其在中東地區(qū)的某些國家，出于歷史原因及實(shí)際工程 需要，22萬伏級(jí)的高壓側(cè)的接法有時(shí)設(shè)置為三角形接法，即一相的末端聯(lián)接另一相的首端， 這使得變壓器不可避免地成為首末端絕緣水平相同的全絕緣變壓器；若為有載調(diào)壓變壓 器，則有載調(diào)壓開關(guān)的絕緣水平亦隨之提高，制造成本急劇上升。在常規(guī)接線原理下，異相的分接頭之間的試驗(yàn)電壓差至少相當(dāng)于完整的22萬伏 級(jí)絕緣試驗(yàn)電壓，如果考慮雷電沖擊電壓作用下的沖擊振蕩電壓的話，甚至將大于22萬伏 級(jí)首端對(duì)地的絕緣試驗(yàn)電壓，這完全不同于星形接法時(shí)的中性點(diǎn)調(diào)壓方式下各相分接頭之 間的電壓差很小的情形，使得采用三相一體型的開關(guān)不再可能，而必須使用三只單相的有 載開關(guān)，僅有載調(diào)壓開關(guān)成本就將增加為三相一體時(shí)的2. 4倍左右(國內(nèi)22萬級(jí)變壓器最 主流配置的德國進(jìn)口的三相一體組合式有載調(diào)壓開關(guān)一般價(jià)格均在人民幣50萬元以上)。 如果考慮需要因此擴(kuò)大的油箱體積以及變壓器油的用量，則增加成本更多。另外，有載調(diào)壓開關(guān)的絕緣水平參數(shù)除了開關(guān)對(duì)地的絕緣水平以外，另一個(gè)同樣 重要的參數(shù)是分接選擇器的絕緣水平，它取決于調(diào)壓線圈整體以及各分接頭級(jí)間的沖擊電 壓差，如果調(diào)壓線圈在雷電沖擊作用下振蕩電壓很大，則必須配置絕緣等級(jí)足夠高的分接 選擇器。尤其是當(dāng)分接選擇器的絕緣水平要求過高時(shí)，將被列為特制規(guī)格，價(jià)格很昂貴。但在這種高壓側(cè)角接的有載調(diào)壓變壓器中，雷電沖擊下的過電壓問題是相當(dāng)嚴(yán)重 的，因?yàn)橐幌嗟哪┒思绰?lián)接著另一相的首端，無論哪一相首端進(jìn)行雷電沖擊試驗(yàn)，均相當(dāng)于 對(duì)另一相的調(diào)壓線圈及調(diào)壓開關(guān)直接施加沖擊電壓，尤其是當(dāng)有載調(diào)壓開關(guān)處于額定分接 位置——也就是入波點(diǎn)在調(diào)壓線圈首末端的分接頭而調(diào)壓線圈整體懸空狀態(tài)下，調(diào)壓線圈 完全處于自由振蕩狀態(tài)，即相當(dāng)于將一個(gè)950kV的沖擊電壓直接施加到調(diào)壓線圈的一端， 而其它各抽頭均懸空任其自由振蕩時(shí)，調(diào)壓線圈的首末端之間的整體振蕩沖擊電位差以及分接抽頭級(jí)間的沖擊電位差將達(dá)到相當(dāng)大的數(shù)值，根據(jù)針對(duì)不同的線圈結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行波過 程計(jì)算及半成品分布電位測定的結(jié)果，整體振蕩沖擊電位峰值最大可達(dá)到入波峰值的60% 以上，即可能大于950X60% = 570kV，而世界上最大的變壓器有載調(diào)壓開關(guān)制造商——德 國MR公司的組合型有載調(diào)壓開關(guān)所提供的最高絕緣水平的分接選擇器的規(guī)格為“DE”型， 對(duì)應(yīng)的調(diào)壓線圈的首末端之間的整體振蕩沖擊電位上限值為550kV，可見，此時(shí)已經(jīng)需要特 制有載開關(guān)。但一味地選用配置足夠高的絕緣水平的分接選擇器的有載開關(guān)或訂購特制開 關(guān)，并非解決問題、提高可靠性的根本之道，因?yàn)橐坏┌l(fā)生估算分析之外的沖擊振蕩而且超 過了開關(guān)本身的耐壓能力，有載調(diào)壓開關(guān)將遭受破壞，返修或更換成本不容忽視。對(duì)于超高壓變壓器中的有載調(diào)壓開關(guān)而言，在電流與調(diào)壓級(jí)數(shù)確定的前提下，開 關(guān)的相數(shù)、對(duì)地絕緣水平與分接選擇器的絕緣水平?jīng)Q定了開關(guān)價(jià)格。因此，在設(shè)計(jì)各種超高 壓有載調(diào)壓開關(guān)變壓器時(shí)，為了降低成本并提高可靠性，其一應(yīng)該盡量選用兩相一體或三 相一體的有載調(diào)壓開關(guān)；其二 應(yīng)該盡量選用絕緣水平較低的有載調(diào)壓開關(guān)；其三應(yīng)該通 過絕緣技術(shù)的改進(jìn)盡量保護(hù)開關(guān)免受各種過電壓的沖擊而致?lián)p壞。針對(duì)這種高壓側(cè)角接的22萬伏級(jí)全絕緣有載調(diào)壓變壓器，國內(nèi)以前有人提出過 將分接頭設(shè)置在星形聯(lián)接的低壓側(cè)進(jìn)行中性點(diǎn)調(diào)壓的方法，以避免高壓側(cè)雷電沖擊電壓對(duì) 有載調(diào)壓開關(guān)的直接沖擊，以便可選用電壓等級(jí)很低的開關(guān)；但這種方法只能停留在理論 上，因?yàn)樵趯?shí)際工程應(yīng)用中，這種變壓器的額定容量很大，可達(dá)180MVA以上，在中東地區(qū)甚 至達(dá)到300MVA，若設(shè)置為低壓側(cè)調(diào)壓，固然大大降低了絕緣水平，但其電流變得相當(dāng)大，可 達(dá)2000-3000安倍甚至更大，而通常1200A是三相一體型開關(guān)的電流上限，故必須使用三只 單相開關(guān)。如果再考慮到如此大電流的調(diào)壓線圈的結(jié)構(gòu)型式可行性及分接引線的工藝性及 引起的漏磁效應(yīng)，這種將分接頭設(shè)置在低壓側(cè)的方法在大容量變壓器中是不可取的。因此，有必要研究一種22萬伏級(jí)高壓側(cè)角接的全絕緣有載調(diào)壓變壓器的新型結(jié) 構(gòu)，能選用多相一體開關(guān)以降低有載調(diào)壓開關(guān)成本，并能降低開關(guān)絕緣水平以可靠保護(hù)開 關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能選用多相一體開關(guān)以降低有載調(diào)壓開關(guān)成本，并能 降低開關(guān)絕緣水平以可靠保護(hù)開關(guān)的22萬伏級(jí)高壓側(cè)角接的全絕緣有載調(diào)壓變壓器。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種22萬伏級(jí)高壓側(cè)角接的全絕緣有 載調(diào)壓變壓器，具有主體，主體包括第一高壓線圈、第二高壓線圈、第三高壓線圈、第一調(diào)壓 線圈、第二調(diào)壓線圈、第三調(diào)壓線圈以及三個(gè)低壓線圈，所述第一高壓線圈與第一調(diào)壓線圈 首末相連，第二高壓線圈與第二調(diào)壓線圈首末相連，第三高壓線圈與第三調(diào)壓線圈首末相 連，所述第一調(diào)壓線圈連接有單相有載調(diào)壓開關(guān)，其創(chuàng)新點(diǎn)在于所述第二調(diào)壓線圈和第三 調(diào)壓線圈間連接有兩相一體有載調(diào)壓開關(guān)，所述第一高壓線圈的首端與第二高壓線圈的末 端通過引線首尾相連；所述第二調(diào)壓線圈的首端與第三調(diào)壓線圈的首端通過兩相一體有載 調(diào)壓開關(guān)的分接選擇器的觸頭相連；所述第三調(diào)壓線圈的首端與第一調(diào)壓線圈的末端通過 單相有載調(diào)壓開關(guān)的分接選擇器的觸頭首尾相連，所述第一調(diào)壓線圈、第二調(diào)壓線圈和第 三調(diào)壓線圈的首末端均并聯(lián)有若干枚避雷器元件。所述避雷器元件是330V/mm高梯度電阻片，其直徑約為64mm、厚度約為22. 5mm，每個(gè)電阻片沖擊電壓保護(hù)水平為7. 35kV。本發(fā)明改變?nèi)我庖幌鄡?nèi)的高壓線圈與調(diào)壓線圈的相對(duì)位置，使首尾相連的相關(guān)兩 相內(nèi)的調(diào)壓線圈通過有載調(diào)壓開關(guān)的分接選擇器的觸頭相連，大大減小了這兩相調(diào)壓線圈 (即調(diào)壓開關(guān))之間的試驗(yàn)電壓差，使此二相得以采用兩相一體的有載調(diào)壓開關(guān)，從而整個(gè) 變壓器可采用一只兩相一體開關(guān)加一只單相開關(guān)的組合來實(shí)現(xiàn)調(diào)壓功能，取代了常規(guī)的需 要使用三只單相開關(guān)的結(jié)構(gòu)。同時(shí)，在調(diào)壓線圈首末端并聯(lián)適當(dāng)數(shù)量的避雷器元件，可以有 效地限制調(diào)壓線圈在雷電沖擊下的電位振蕩，從而降低了有載調(diào)壓開關(guān)的分接選擇器的絕 緣水平，達(dá)到降低材料成本并可靠保護(hù)調(diào)壓開關(guān)的目的。


圖1是本發(fā)明的接線原理圖。圖1中是以改變B相內(nèi)的高壓線圈與調(diào)壓線圈的相對(duì)位置為示例，實(shí)際應(yīng)用時(shí)不 限定某相，任意一相均可。圖1中，“A，B, C”為三相高壓側(cè)出線端子代號(hào)；"a, b，c, ο”為三相低壓側(cè)及低壓 中性點(diǎn)出線端子代號(hào)；“*”為同名端標(biāo)記符號(hào)；“K”為有載調(diào)壓開關(guān)極性選擇器觸頭代號(hào)；
“+，-”為有載調(diào)壓開關(guān)極性選擇器位置代號(hào)；“Χ9，Χ8，......，Χ1”、“Υ9，Υ8，......，Υ1”、
“Ζ9，Ζ8，......，Ζ1”依次為A、B、C三相的調(diào)壓線圈分接出頭代號(hào)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作出進(jìn)一步詳細(xì)說明。一種22萬伏級(jí)高壓側(cè)角接的全絕緣有載調(diào)壓變壓器，具有主體，主體包括第一高 壓線圈1、第二高壓線圈1’、第三高壓線圈1”、第一調(diào)壓線圈2、第二調(diào)壓線圈2’、第三調(diào)壓 線圈2”以及三個(gè)低壓線圈3，所述第一高壓線圈1與第一調(diào)壓線圈2首末相連，第二高壓線 圈1’與第二調(diào)壓線圈2’首末相連，第三高壓線圈1”與第三調(diào)壓線圈2”首末相連，所述第 一調(diào)壓線圈2連接有單相有載調(diào)壓開關(guān)4，所述第二調(diào)壓線圈2’和第三調(diào)壓線圈2”間連接 有兩相一體有載調(diào)壓開關(guān)4’，所述第一高壓線圈1的首端與第二高壓線圈1’的末端通過 引線首尾相連；所述第二調(diào)壓線圈2’的首端與第三調(diào)壓線圈2”的首端通過兩相一體有載 調(diào)壓開關(guān)4’的分接選擇器的觸頭相連；所述第三調(diào)壓線圈2”的首端與第一調(diào)壓線圈2的 末端通過單相有載調(diào)壓開關(guān)4的分接選擇器的觸頭首尾相連，如此完成高壓側(cè)的三角形聯(lián) 結(jié)。所述第一調(diào)壓線圈2、第二調(diào)壓線圈2’和第三調(diào)壓線圈2”的首末端均并聯(lián)有若干 枚避雷器元件5。所述避雷器元件5是選購日本制造的330V/mm高梯度電阻片，其直徑約為64mm、厚 度約為22. 5mm，每枚的沖擊電壓保護(hù)水平為7. 35kV。如圖1所示，改變B相內(nèi)的第二高壓線圈1’與第二調(diào)壓線圈2’的相對(duì)位置，將B 相第二調(diào)壓線圈2’置于接近B相出線套管的位置，使得首尾相接的A、B兩相內(nèi)的第一調(diào)壓 線圈2和第二調(diào)壓線圈2’通過兩相一體有載調(diào)壓開關(guān)4’的分接選擇器的動(dòng)觸頭相連，大 大減小了這兩相調(diào)壓線圈(即調(diào)壓開關(guān))之間的試驗(yàn)電壓差，使此二相得以采用兩相一體 的有載調(diào)壓開關(guān)，余下一相仍使用單相開關(guān)，從而整個(gè)變壓器可采用一只兩相一體開關(guān)加一只單相開關(guān)的組合來實(shí)現(xiàn)調(diào)壓功能，取代了常規(guī)的需要使用三只單相開關(guān)的結(jié)構(gòu)，明顯 降低了有載調(diào)壓開關(guān)成本(通?？晒?jié)省30%左右)。同時(shí)，在第一調(diào)壓線圈2、第二調(diào)壓線圈2’和第三調(diào)壓線圈2”首末端并聯(lián)適當(dāng)數(shù) 量的避雷器元件5，可以有效地限制調(diào)壓線圈在雷電沖擊下的電位振蕩。這種避雷器元件5 是一種瓷制的非線性電阻圓板，單片的常規(guī)規(guī)格為直徑約為64mm、厚度約為22. 5mm左右， 每枚的沖擊電壓保護(hù)水平約為7. 35kV ；根據(jù)調(diào)壓線圈在常規(guī)運(yùn)行時(shí)遭受的最大電壓、局部 放電試驗(yàn)時(shí)遭受的最大電壓、感應(yīng)耐壓試驗(yàn)時(shí)遭受的最大電壓和短路時(shí)遭受的最大電壓來 確定氧化鋅避雷器元件的數(shù)量，當(dāng)變壓器受到雷電沖擊時(shí)，若調(diào)壓線圈的振蕩電位超過氧 化鋅避雷器元件組所能承受的最大電壓，非線性電阻將導(dǎo)通，化解了調(diào)壓線圈的振蕩過電 壓。以分接電壓為典型的220士8X1. 25% kV的高壓側(cè)角接的有載調(diào)壓變壓器為例，需配 置常規(guī)規(guī)格的避雷器元件21枚，此時(shí)調(diào)壓線圈的任意兩個(gè)出頭之間的沖擊電壓將被限制 在154.35kV( = 21X7.35)以下，即降為未安裝內(nèi)置避雷器之前的三分之一以下?？梢娬{(diào) 壓線圈的沖擊振蕩受到了明顯的抑制。采用這種沖擊抑制結(jié)構(gòu)以后，與常規(guī)的一味使用帶有很高絕緣等級(jí)的分接選擇器 的有載調(diào)壓開關(guān)(對(duì)于22萬伏級(jí)高壓側(cè)角接的全絕緣有載調(diào)壓變壓器，至少需選用德國MR 公司的“DE”型分接選擇器)和加強(qiáng)線圈主縱絕緣的做法相比，電氣性能的可靠性大大提 高，同時(shí)可以根據(jù)避雷器元件組所能承受的最大電壓來選擇較低絕緣等級(jí)分接選擇器的有 載調(diào)壓開關(guān)(一般只需選用“B”或“C”型分接選擇器，至少降低了兩個(gè)規(guī)格)，顯著降低了 有載調(diào)壓開關(guān)材料成本，而且最直接并有效地保護(hù)了昂貴的開關(guān)。另外，由于在第一調(diào)壓線 圈2、第二調(diào)壓線圈2’和第三調(diào)壓線圈2”的首末端并聯(lián)了內(nèi)置避雷器5，第一調(diào)壓線圈2、 第二調(diào)壓線圈2’和第三調(diào)壓線圈2”的沖擊電位振蕩被限制在較小的范圍內(nèi)，因此，第一調(diào) 壓線圈2、第二調(diào)壓線圈2’和第三調(diào)壓線圈2”可以采用相對(duì)簡單的單層圓筒式或多螺旋式 線圈結(jié)構(gòu)，并且其匝絕緣厚度及餅間油道都可以選擇更小的尺寸，節(jié)約了材料。
權(quán)利要求
一種22萬伏級(jí)高壓側(cè)角接的全絕緣有載調(diào)壓變壓器，具有主體，主體包括第一高壓線圈(1)、第二高壓線圈(1’)、第三高壓線圈(1”)、第一調(diào)壓線圈(2)、第二調(diào)壓線圈(2’)、第三調(diào)壓線圈(2”)以及三個(gè)低壓線圈(3)，所述第一高壓線圈(1)與第一調(diào)壓線圈(2)首末相連，第二高壓線圈(1’)與第二調(diào)壓線圈(2’)首末相連，第三高壓線圈(1”)與第三調(diào)壓線圈(2”)首末相連，所述第一調(diào)壓線圈(2)連接有單相有載調(diào)壓開關(guān)(4)，其特征在于所述第二調(diào)壓線圈(2’)和第三調(diào)壓線圈(2”)間連接有兩相一體有載調(diào)壓開關(guān)(4’)，所述第一高壓線圈(1)的首端與第二高壓線圈(1’)的末端通過引線首尾相連；所述第二調(diào)壓線圈(2’)的首端與第三調(diào)壓線圈(2”)的首端通過兩相一體有載調(diào)壓開關(guān)(4’)的分接選擇器的觸頭相連；所述第三調(diào)壓線圈(2”)的首端與第一調(diào)壓線圈(2)的末端通過單相有載調(diào)壓開關(guān)(4)的分接選擇器的觸頭首尾相連，所述第一調(diào)壓線圈(2)、第二調(diào)壓線圈(2’)和第三調(diào)壓線圈(2”)的首末端均并聯(lián)有若干枚避雷器元件(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的22萬伏級(jí)高壓側(cè)角接的全絕緣有載調(diào)壓變壓器，其特征在 于所述避雷器元件(5)是330V/mm高梯度電阻片，其直徑約為64mm、厚度約為22. 5mm，每 個(gè)電阻片的沖擊電壓保護(hù)水平為7. 35kV。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種22萬伏級(jí)高壓側(cè)角接的全絕緣有載調(diào)壓變壓器，主體由高壓線圈、調(diào)壓線圈及低壓線圈等組成，將首尾相連的相關(guān)兩相內(nèi)的調(diào)壓線圈通過有載調(diào)壓開關(guān)的分接選擇器的觸頭相連，從而使有載調(diào)壓開關(guān)得以采用一只兩相一體開關(guān)加一只單相開關(guān)的組合來實(shí)現(xiàn)調(diào)壓功能，取代了常規(guī)的使用三只單相開關(guān)的結(jié)構(gòu)；同時(shí)，在各相調(diào)壓線圈首末端并聯(lián)適當(dāng)數(shù)量的避雷器元件，以限制調(diào)壓線圈在雷電沖擊下的電位振蕩，明顯降低了有載調(diào)壓開關(guān)的分接選擇器的絕緣水平，并可靠地保護(hù)開關(guān)。本發(fā)明以較低成本實(shí)現(xiàn)了顯著降低有載調(diào)壓開關(guān)成本并可靠保護(hù)有載調(diào)壓開關(guān)的目的。
文檔編號(hào)H01C7/12GK101958187SQ20101026916
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者張中 申請(qǐng)人:江蘇上能變壓器有限公司