專利名稱：一種超高壓自耦有載調(diào)壓變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于變壓器領(lǐng)域，涉及一種自耦有載調(diào)壓變壓器，具體地說是一種為 大型電解鋁工程用整流變壓器供電的的超高壓自耦有載調(diào)壓變壓器。
背景技術(shù)：
二十一世紀以來，隨著國家基本建設(shè)的快速發(fā)展，有色金屬冶煉行業(yè)也得到了迅 速發(fā)展，其中尤以電解鋁行業(yè)為甚。以前相當罕見的100萬噸鋁項目已經(jīng)司空見慣，在河 南、甘肅、山東、內(nèi)蒙古等地，興起了一股電解鋁項目建設(shè)的熱潮，市場對配套有載調(diào)壓整流 變壓器的需求量急劇增加。作為電解鋁工程的核心設(shè)備，整流變壓器行業(yè)也得到了蓬勃發(fā)展，對整流變壓器 的技術(shù)性能要求也有了很大的提高。作為高能耗設(shè)備，整流變壓器的先進性也一定程度地 影響了電解鋁的成本，因此，在最近的五年里，大型有載調(diào)壓整流變壓器的電壓等級、結(jié)構(gòu) 型式、損耗性能等均發(fā)生了很大變化，每前進一步，都意味著巨大的經(jīng)濟效益。當前，業(yè)主對 有載調(diào)壓整流變壓器的技術(shù)要求呈現(xiàn)如下特點①單臺容量大(調(diào)變?nèi)萘恳呀咏?50MVA)； ②電壓等級高(為提高輸變電效率，大多數(shù)新上馬工程網(wǎng)側(cè)電源均采用220千伏及以上電 壓)；③結(jié)構(gòu)型式多樣化(逐漸由單一的遞降式整流變壓器為主流演變?yōu)橐宰择钣休d調(diào)壓 整流變?yōu)橹髁?；④損耗性能要求高(由遞降式整流變壓器演變到自耦有載調(diào)壓整流變降 低了 30%左右的負載損耗)；⑤調(diào)壓級數(shù)多(目前主流為79級或95級有載調(diào)壓，必須采用 多級粗細調(diào)方式)。在22萬伏及以上自耦有載調(diào)壓整流變的設(shè)計中，由于電壓等級高、繞組電流大、 調(diào)壓范圍大、線圈個數(shù)多等因素，通常均把它設(shè)計為調(diào)壓變壓器器身與整流變壓器器身獨 立分體結(jié)構(gòu)，即自耦有載調(diào)壓變壓器與移相整流變壓器分別放置于不同的油箱中，其間以 油-油套管聯(lián)接。但在這種超高壓自耦有載調(diào)壓變壓器中，雷電沖擊下的過電壓問題是必須考慮 的，粗調(diào)與細調(diào)線圈的主絕緣、縱絕緣必須考慮超高壓首端入波而細調(diào)線圈懸空振蕩時、中 性點入波而細調(diào)線圈懸空振蕩時的電壓振蕩情況，沖擊電壓在粗調(diào)線圈及細調(diào)線圈中的分 布決定了線圈之間的絕緣距離以及有載調(diào)壓開關(guān)的絕緣水平。根據(jù)相關(guān)產(chǎn)品的半成品試驗 測定以及波過程計算分析，由于這種多級粗細調(diào)的調(diào)壓級數(shù)多(一般電力變壓器是17級， 而大型整流變通常不少于79級)且調(diào)壓范圍大(一般電力變壓器是士 10%，而大型整流變 通常為5% 105% )，故粗調(diào)及細調(diào)線圈的匝數(shù)相當多，因此其在沖擊電壓作用下的振蕩 要比普通的電力系統(tǒng)內(nèi)的自耦有載調(diào)壓變壓器嚴重的多，這將對有載開關(guān)分接選擇器的絕 緣水平提出嚴苛的要求。如果沒有其他的抑制沖擊電壓的有效措施，那么，為了保證應(yīng)用在 整流領(lǐng)域中的自耦有載調(diào)壓變壓器中的有載調(diào)壓開關(guān)在雷電沖擊電壓下的運行可靠性，就 必須選用分接選擇器絕緣水平足夠高的分接開關(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)并非解決問題提高可靠性的根本之道，因為一旦發(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，開關(guān)將遭受破壞，返修或更換成本不可忽視。[0006]對于超高壓整流變壓器中的有載調(diào)壓開關(guān)而言，在電流與調(diào)壓級數(shù)確定的前提 下，開關(guān)的對地絕緣水平與分接選擇器的絕緣水平對開關(guān)價格影響較大。另外，在大型整流 變壓器中應(yīng)用的多級粗細調(diào)有載調(diào)壓開關(guān)，由于其制造技術(shù)含量很高，目前基本由世界上 最大的變壓器開關(guān)制造商——德國MR公司壟斷，故其價格較高，在變壓器制造成本中占據(jù) 相當大的比重；尤其是當分接選擇器的絕緣水平要求過高時，將被列為特制規(guī)格，價格更是 不菲。因此，在設(shè)計超高壓整流變壓器時，為了降低成本并確保可靠性，一方面應(yīng)該盡量選 用絕緣水平較低的開關(guān)，另一方面，應(yīng)該通過絕緣技術(shù)的改進盡量保護開關(guān)免受各種過電 壓的沖擊而致?lián)p壞。因此，有必要研究一種超高壓自耦有載調(diào)壓變壓器，能發(fā)揮常規(guī)自耦變壓器節(jié)能 節(jié)材的特點，同時能抑制雷電沖擊，降低多級粗細調(diào)有載調(diào)壓開關(guān)的分接選擇器的絕緣水 平，以便可靠地保護開關(guān)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是要提供一種超高壓自耦有載調(diào)壓變壓器，能發(fā)揮常規(guī)自耦變 壓器節(jié)能節(jié)材的特點，同時能抑制雷電沖擊，降低多級粗細調(diào)有載調(diào)壓開關(guān)的分接選擇器 的絕緣水平。為了達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是一種超高壓自耦有載調(diào)壓變壓器， 其主體包括鐵心、補償線圈、粗調(diào)線圈、串聯(lián)線圈、細調(diào)線圈和有載調(diào)壓開關(guān)，粗調(diào)線圈的首 端連接于串聯(lián)線圈的末端，粗調(diào)線圈的末端引出為中性點，如此則將粗調(diào)線圈設(shè)置為自耦 結(jié)構(gòu)中的公共線圈部分，粗調(diào)線圈和串聯(lián)線圈則構(gòu)成了輸入電能的一次側(cè)，細調(diào)線圈與粗 調(diào)線圈，通過有載調(diào)壓開關(guān)聯(lián)系在一起，有載調(diào)壓開關(guān)的細調(diào)分接頭輸出電壓為二次側(cè)電 壓。由內(nèi)而外采用鐵心一補償線圈一粗調(diào)線圈一串聯(lián)線圈一細調(diào)線圈這樣的線圈排 列方式。所述細調(diào)線圈首末端之間并聯(lián)有內(nèi)置避雷器。所述內(nèi)置避雷器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 50mm、厚度約為20mm，每枚的沖擊電壓保護水平約為7. 4kV。這種新型結(jié)構(gòu)的有益效果是(1)這種自耦降壓結(jié)構(gòu)，利用了粗調(diào)線圈作為自耦繞組的公共線圈，與靠近超高壓 進線端子的串聯(lián)繞組一起構(gòu)成電源一次側(cè)繞組，而不必再另行設(shè)置其他線圈，這種自耦結(jié) 構(gòu)完全具備常規(guī)自耦結(jié)構(gòu)的電力變壓器所具備的優(yōu)勢特性，能起到顯著的節(jié)約主材用量并 降低負載損耗及空載損耗的作用。(2)由于在細調(diào)線圈首末端之間并聯(lián)內(nèi)置避雷器，內(nèi)置避雷器是由若干片瓷制非 線性電阻圓板組成，根據(jù)細調(diào)線圈在常規(guī)運行時遭受的最大電壓、局部放電試驗時遭受的 最大電壓、感應(yīng)耐壓試驗時遭受的最大電壓和短路時遭受的最大電壓來確定非線性電阻圓 板的數(shù)量；當變壓器受到雷電沖擊時，若細調(diào)線圈的振蕩電位超過避雷器元件組所能承受 的最大電壓，非線性電阻將導(dǎo)通，化解了細調(diào)線圈的振蕩過電壓。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的分接選擇器的有載調(diào)壓開關(guān)和加強線圈主縱絕 緣的做法相比，電氣性能的可靠性大大提高，同時可以根據(jù)避雷器元件組所能承受的最大電壓(即釋放電壓)來選擇較低絕緣等級分接選擇器的有載調(diào)壓開關(guān)，顯著降低了制造成 本，而且最直接并有效地保護了昂貴的多級粗細調(diào)有載調(diào)壓開關(guān)。(3)由于在細調(diào)線圈首末端之間并聯(lián)內(nèi)置避雷器，細調(diào)線圈的沖擊電位振蕩被限 制在較小的范圍內(nèi)，因此，抽出眾多分接頭的細調(diào)線圈可以采用簡單的線圈結(jié)構(gòu)，并且細調(diào) 線圈的匝絕緣厚度及餅間油道都可以選擇較小的尺寸，節(jié)約了材料。

圖1是本實用新型——超高壓自耦有載調(diào)變壓器的接線原理圖；圖2是本實用新型——超高壓自耦有載調(diào)變壓器的線圈排列結(jié)構(gòu)示意圖；為標示方便，以79級有載調(diào)壓作示例，為實現(xiàn)79級調(diào)壓，需采用粗調(diào)5級及細調(diào) 16級的多級粗細調(diào)方式。附圖中，“1-16”為細調(diào)線圈分接出頭的編號，“17-21”為粗調(diào)線 圈分接出頭的編號；“*”為同名端標志。
具體實施方式
以下對照附圖，通過具體實施方式
的描述，對本實用新型作出進一步說明。如圖2所示，一種超高壓自耦有載調(diào)壓變壓器，其主體包括鐵心CR、補償線圈CW、 粗調(diào)線圈TW、串聯(lián)線圈SW、細調(diào)線圈FW和有載調(diào)壓開關(guān)TC組成，由內(nèi)而外采用鐵心CR — 補償線圈CW —粗調(diào)線圈TW —串聯(lián)線圈SW —細調(diào)線圈FW這樣的線圈排列方式。如圖1所示，在自耦有載調(diào)壓變壓器中，A3、B3、C3為補償線圈的出線端子，在整流 變壓器中該線圈通常用作濾波補償；A、B、C、0為電源輸入側(cè)——網(wǎng)側(cè)的三相進線端子及中 性點引出端子；Am、Bm、Cm為自耦有載調(diào)壓變壓器將電能輸出至整流變壓器的出線端子。粗調(diào)線圈TW的首端連接于串聯(lián)線圈SW的末端，粗調(diào)線圈TW的末端引出為中性 點，如此則將粗調(diào)線圈TW設(shè)置為自耦結(jié)構(gòu)中的公共線圈部分，粗調(diào)線圈TW和串聯(lián)線圈SW 則構(gòu)成了輸入電能的一次側(cè)。由粗調(diào)線圈TW和細調(diào)線圈FW構(gòu)輸出電能的二次側(cè)，細調(diào)線圈FW與粗調(diào)線圈TW 通過有載調(diào)壓開關(guān)TC聯(lián)系在一起，有載調(diào)壓開關(guān)TC的細調(diào)分接頭輸出電壓為二次側(cè)電壓。在細調(diào)線圈FW首末端之間并聯(lián)內(nèi)置避雷器SA，內(nèi)置避雷器SA是由若干片瓷制非 線性電阻圓板組成，單片的常規(guī)規(guī)格為直徑約為50mm、厚度約為20mm，每枚的沖擊電壓保 護水平約為7. 4kV。采用這樣結(jié)構(gòu)的超高壓自耦有載調(diào)壓變壓器，其自耦結(jié)構(gòu)完全具備常規(guī)自耦結(jié)構(gòu) 的電力變壓器所具備的優(yōu)勢特性，能起到顯著的節(jié)約主材用量并降低負載損耗及空載損耗 的作用；由于在細調(diào)線圈FW首末端之間并聯(lián)內(nèi)置避雷器SA，內(nèi)置避雷器SA是由若干片瓷 制非線性電阻圓板組成，與常規(guī)的一味使用帶有很高絕緣等級的分接選擇器的有載調(diào)壓開 關(guān)和加強線圈主縱絕緣的做法相比，電氣性能的可靠性大大提高，同時可以根據(jù)避雷器元 件組所能承受的最大電壓(即釋放電壓)來選擇較低絕緣等級分接選擇器的有載調(diào)壓開 關(guān)，顯著降低了制造成本，而且最直接并有效地保護了昂貴的多級粗細調(diào)有載調(diào)壓開關(guān)，特 別適用于大型電解鋁工程。
權(quán)利要求一種超高壓自耦有載調(diào)壓變壓器，其主體包括鐵心(CR)、補償線圈(CW)、粗調(diào)線圈(TW)、串聯(lián)線圈(SW)、細調(diào)線圈(FW)和有載調(diào)壓開關(guān)(TC)，其特征在于粗調(diào)線圈(TW)的首端連接于串聯(lián)線圈(SW)的末端，粗調(diào)線圈(TW)的末端引出為中性點，將粗調(diào)線圈(TW)設(shè)置為自耦結(jié)構(gòu)中的公共線圈部分，粗調(diào)線圈(TW)和串聯(lián)線圈(SW)則構(gòu)成了輸入電能的一次側(cè)，細調(diào)線圈(FW)與粗調(diào)線圈(TW)，通過有載調(diào)壓開關(guān)(TC)聯(lián)系在一起，有載調(diào)壓開關(guān)(TC)的細調(diào)分接頭輸出電壓為二次側(cè)電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓自耦有載調(diào)壓變壓器，其特征在于由內(nèi)而外采用鐵 心(CR)—補償線圈(CW)—粗調(diào)線圈(TW)—串聯(lián)線圈(SW)—細調(diào)線圈(FW)這樣的線圈 排列方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓自耦有載調(diào)壓變壓器，其特征在于所述細調(diào)線圈 (Fff)首末端之間并聯(lián)有內(nèi)置避雷器(SA)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超高壓自耦有載調(diào)壓變壓器，其特征在于所述內(nèi)置避雷器 (SA)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50mm、厚度約為20mm，每 枚的沖擊電壓保護水平約為7. 4kV。
專利摘要本實用新型提供一種超高壓自耦有載調(diào)壓變壓器，其主體包括鐵心、補償線圈、粗調(diào)線圈、串聯(lián)線圈、細調(diào)線圈和多級粗細調(diào)有載調(diào)壓開關(guān)，由內(nèi)而外采用鐵心→補償線圈→粗調(diào)線圈→串聯(lián)線圈→細調(diào)線圈的線圈排列方式。粗調(diào)線圈的首端連接于串聯(lián)線圈的末端，其末端引出為中性點，粗調(diào)線圈和串聯(lián)線圈構(gòu)成了輸入電能的一次側(cè)。細調(diào)線圈與粗調(diào)線圈通過有載調(diào)壓開關(guān)相聯(lián)，有載調(diào)壓開關(guān)的細調(diào)分接頭輸出電壓為二次側(cè)電壓。在細調(diào)線圈首末端之間并聯(lián)有內(nèi)置避雷器。本實用新型具備常規(guī)自耦結(jié)構(gòu)的電力變壓器所具備的優(yōu)勢特性，同時能抑制雷電沖擊，降低多級粗細調(diào)有載調(diào)壓開關(guān)的分接選擇器的絕緣水平，可靠地保護有載調(diào)壓開關(guān)。
文檔編號H01F29/04GK201732668SQ201020260069
公開日2011年2月2日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者張中, 江建清 申請人:江蘇上能變壓器有限公司