專利名稱：220千伏級低壓繞組分裂式有載調壓風電變壓器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于變壓器領域，具體地說是涉及一種220千伏級低壓繞組分裂式有載調 壓風電變壓器。
背景技術：
新能源開發(fā)和能源危機是當前能源領域兩大熱點問題。從能源的源頭來說，人們把傳統(tǒng)化石能源比作“昨天的陽光”，而新能源則是“今天 的陽光”，可見人們對新能源的熱衷程度。目前來看，由于太陽能發(fā)電成本較高，生物質能源 有局限性，地熱能、潮汐能又很有限，相比之下風電最受寵。風力發(fā)電有三種運行方式一是獨立運行方式，通常是一臺小型風力發(fā)電機向一 戶或幾戶提供電力，它用蓄電池蓄能，以保證無風時的用電；二是風力發(fā)電與其他發(fā)電方式 (如柴油機發(fā)電)相結合，向一個單位或一個村莊或一個海島供電；三是風力發(fā)電并入常規(guī) 電網(wǎng)運行，向大電網(wǎng)提供電力，常常是一處風電場安裝幾十臺甚至幾百臺風力發(fā)電機，這是 風力發(fā)電的主要發(fā)展方向。然而，風電是一種波動性、間歇性電源，大規(guī)模并網(wǎng)運行會對局部電網(wǎng)的穩(wěn)定運行 造成影響。目前，世界風電發(fā)達國家都在積極開展大規(guī)模風電并網(wǎng)的研究。隨著近兩年我 國大型風電基地建設步伐逐步加快，如何解決大規(guī)模風電并網(wǎng)問題迫在眉睫。由于目前沒有風電機組和風電場入網(wǎng)標準和檢測標準，絕大部分風電機組的功率 曲線、電能質量、有功和無功調節(jié)性能、低電壓穿越能力等都沒有經(jīng)過有資質機構的檢測。 2009年吉林省電網(wǎng)連續(xù)發(fā)生40萬千瓦風電機組同時切除的情況，其原因就是這些機組不 具備低電壓穿越能力。還有一些電氣化鐵路附近的風電場，由于抗干擾能力不強，在火車經(jīng) 過時經(jīng)常發(fā)生機組切除現(xiàn)象。低電壓穿越能力是當電力系統(tǒng)中風電裝機容量比例較大時，電力系統(tǒng)故障導致電 壓跌落后，風電場切除會嚴重影響系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，這就要求風電機組具有低電壓穿越 (Low Voltage Ride Through,LVRT)能力，保證系統(tǒng)發(fā)生故障后風電機組不間斷并網(wǎng)運行。風電機組應該具有低電壓穿越能力a)風電場必須具有在電壓跌至20%額定電壓時能夠維持并網(wǎng)運行620ms的低電 壓穿越能力；b)風電場電壓在發(fā)生跌落后3s內能夠恢復到額定電壓的90%時，風電場必須保 持并網(wǎng)運行；C)風電場升壓變高壓側電壓不低于額定電壓的90%時，風電場必須不間斷并網(wǎng) 運行。風電場的一般的接線方式如圖5所示；當前兆瓦級的風力發(fā)電機組F的輸出電壓 通常為690V，經(jīng)過設置無勵磁調壓裝置的風電集電變壓器Tl將0. 69kV升壓為10. 5kV或 38. 5kV，然后經(jīng)輸電線輸送數(shù)公里后再通過單回路接線接至設置有有載調壓分接開關的雙 圈變壓器T3升壓至220千伏送入超高壓電網(wǎng)；該種接線方式及結構形式對風電機組的低電壓穿越能力的要求如上文所述。基于當前的風電機組性能狀況，其很難達到要求的低電壓穿越能力，因此，就會發(fā) 生上文所述的2009年吉林省電網(wǎng)連續(xù)發(fā)生40萬千瓦風電機組同時切除的情況，這也是制 約風電大規(guī)模并網(wǎng)運行的主要因素之一。另外，風電集電變壓器作為風電場的第一級升壓 變壓器，它的前一級風力發(fā)電機組具有完善的自動保護裝置，但風電集電變壓器低壓出線 端和風機保護裝置之間有一段電纜線路，它有可能因外因作用而引起短路。風電集電變壓 器高壓出線端與220千伏雙圈升壓變壓器之間的較長距離輸電線路也存在外部因素引起 短路的可能性。因此，如果發(fā)生以上的短路情況，對于單回路受電的普通的220千伏雙圈有 載調壓升壓變壓器來說，該變壓器可能將被切除，則將引起局部的電壓較大的波動，影響電 網(wǎng)的電能質量。同時，由于變壓器高、低壓線圈之間存在電容耦合作用，在220千伏線端遭受雷電 沖擊時，這個過電壓將在相鄰的低壓線圈上感應出一個移行電壓，由于變比較大，這個移行 電壓很可能超出低壓線圈的正常絕緣水平，而且，這個移行電壓將通過低壓出線傳向下一 級的風電集電變壓器并在嚴重的情況下可能破壞其絕緣。上述因素均降低了風電場輸送電能的穩(wěn)定性。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是要提供一種既能提高風電場升壓輸電系統(tǒng)的整體低電壓穿越能 力和抗短路能力又能提高抗雷電沖擊能力且使得風電場輸送電能穩(wěn)定性高的220千伏級 低壓繞組分裂式有載調壓風電變壓器。本發(fā)明為了達到上述目的的技術方案是一種220千伏級低壓繞組分裂式有載調 壓風電變壓器，包括鐵心、第一低壓線圈、高壓調壓線圈、高壓線圈和第二低壓線圈，其改進 點在于由內而外依次排列鐵心、第一低壓線圈、高壓調壓線圈、高壓線圈和第二低壓線圈， 其中第一低壓線圈和第二低壓線圈為低壓分裂繞組的兩個分支，在高壓線圈與外側的第二 低壓線圈之間的主絕緣間隙中設置接地屏蔽。所述接地屏蔽包括折邊紙槽、銅箔、紙板和銅帶，所述銅箔穿在折邊紙槽中，多個 折邊紙槽排列布置并粘合在紙板表面上，且所述銅箔的表面具有絕緣紙，所述銅箔與銅帶 錫焊后引出接地。由于采用了上述線圈排列方式，低壓分裂繞組的兩個分支低壓線圈和低壓線圈可 以獨立運行且相互備用，也可以并聯(lián)運行；而當某一分支發(fā)生短路故障時，另一非故障分支 的負載仍可在接近額定的電壓下維持運行；另外，本發(fā)明的半穿越短路阻抗較高(通常在 20%左右)，可有效地限制短路電流，故具有較強的抗短路能力，能避免由于局部風電機組 切除或局部短路引起的電壓波動，提升了輸電質量，可以有效地提高風電場升壓輸電系統(tǒng) 的整體低電壓穿越能力；由于在高壓線圈與外側的第二低壓線圈之間的主絕緣間隙中設置 接地屏蔽，且接地屏蔽由折邊紙槽、銅箔、紙板等制造而成，并用銅帶與銅箔錫焊后引出接 地，此結構有效地屏蔽了高壓線圈雷電沖擊過電壓時在外側的第二低壓線圈中可能耦合產(chǎn) 生的過電壓，保護了與低壓出線側相連接的下一級風電集電變壓器，顯著提升了風電變壓 器的抗雷電沖擊能力。
圖1是本發(fā)明的結構示意圖；圖2為本發(fā)明中的接地屏蔽6的結構示意圖；圖3為接地屏蔽6的紙板9、折邊紙槽7和銅箔8的裝配關系示意圖；圖4是大型風電場外送電能的使用本發(fā)明后的接線方式；圖5是大型風電場外送電能的一般的接線方式。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例，對本發(fā)明作出進一步詳細說明。如圖1所示，一種220千伏級低壓繞組分裂式有載調壓風電變壓器，包括鐵心1、第 一低壓線圈2、高壓調壓線圈3、高壓線圈4和第二低壓線圈5，由內而外依次排列鐵心1、第 一低壓線圈2、高壓調壓線圈3、高壓線圈4和第二低壓線圈5，其中第一低壓線圈2和第二 低壓線圈5為低壓分裂繞組的兩個分支，在高壓線圈4與外側的第二低壓線圈5之間的主 絕緣間隙中設置接地屏蔽6。如圖2、3所示，所述接地屏蔽6包括折邊紙槽7、銅箔8、紙板9和銅帶10，所述銅 箔8穿在折邊紙槽7中，多個折邊紙槽7排列布置并粘合在紙板9表面上，且所述銅箔8的 表面具有絕緣紙，所述銅箔8與銅帶10錫焊后引出接地。多個折邊紙槽7緊密排列。所述 絕緣紙厚0.1mm。圖2中U表示上部，L表示下部。在上述220千伏級低壓繞組分裂式有載調壓風電變壓器中，第一低壓線圈2和第 二低壓線圈5為低壓分裂繞組的兩個分支，它們分別設置于高壓線圈4的兩側，形成輻向 分裂結構。這種輻向分裂結構的變壓器的突出優(yōu)點是分裂繞組的兩個分支可以獨立運行 且相互備用，也可以并聯(lián)運行；而當某一分支發(fā)生短路故障時，另一非故障分支的負載仍可 在接近額定的電壓下維持運行；另外，該種變壓器的半穿越短路阻抗較高(通常在20%左 右)，可有效地限制短路電流，故具有較強的抗短路能力。當它應用于采用附圖4所示的 外送電能的改進型的接線方式的大型風電場時，當前兆瓦級的風力發(fā)電機組F的輸出電壓 通常為690V，經(jīng)過設置無勵磁調壓裝置的風電集電變壓器Tl將0. 69kV升壓為10. 5kV或 38. 5kV，然后經(jīng)輸電線輸送數(shù)公里后再通過單回路接線接至設置220千伏級低壓繞組分裂 式有載調壓風電變壓器T2升壓至220千伏送入超高壓電網(wǎng)；有效地提高了風電場升壓輸電 系統(tǒng)的整體低電壓穿越能力，避免了由于局部風電機組切除或局部短路引起的電壓波動， 提升了輸電質量。高壓調壓線圈3設置于內側的第一低壓線圈2和高壓線圈4之間，不僅充分利用 了它們之間的主絕緣間隙，而且高壓調壓線圈3還發(fā)揮了電場屏蔽的作用，降低了高壓線 圈4雷電沖擊過電壓時在內側第一低壓線圈2中可能耦合產(chǎn)生的過電壓；在高壓線圈4與 外側的第二低壓線圈5之間的主絕緣間隙中設置接地屏蔽6，則有效地屏蔽了高壓線圈雷 電沖擊過電壓時在外側的第二低壓線圈5中可能耦合產(chǎn)生的過電壓，保護了與低壓出線側 相連接的下一級風電集電變壓器。如此，則顯著提升了風電變壓器的抗雷電沖擊能力。本發(fā)明的這種低壓繞組輻向分裂式有載調壓變壓器結構可以普遍應用在從75MVA 到200MVA的大容量有載調壓風電變壓器上。
權利要求
一種220千伏級低壓繞組分裂式有載調壓風電變壓器，包括鐵心(1)、第一低壓線圈(2)、高壓調壓線圈(3)、高壓線圈(4)和第二低壓線圈(5)，其特征在于由內而外依次排列鐵心(1)、第一低壓線圈(2)、高壓調壓線圈(3)、高壓線圈(4)和第二低壓線圈(5)，其中第一低壓線圈(2)和第二低壓線圈(5)為低壓分裂繞組的兩個分支，在高壓線圈(4)與外側的第二低壓線圈(5)之間的主絕緣間隙中設置接地屏蔽(6)。
2.根據(jù)權利要求1所述的220千伏級低壓繞組分裂式有載調壓風電變壓器，其特征在 于所述接地屏蔽(6)包括折邊紙槽(7)、銅箔(8)、紙板(9)和銅帶(10)，所述銅箔⑶穿 在折邊紙槽(7)中，多個折邊紙槽(7)排列布置并粘合在紙板(9)表面上，且所述銅箔(8) 的表面具有絕緣紙，所述銅箔(8)與銅帶(10)錫焊后引出接地。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種220千伏級低壓繞組分裂式有載調壓風電變壓器，包括鐵心、第一低壓線圈、高壓調壓線圈、高壓線圈和第二低壓線圈，由內而外依次排列鐵心、第一低壓線圈、高壓調壓線圈、高壓線圈和第二低壓線圈，其中第一低壓線圈和第二低壓線圈為低壓分裂繞組的兩個分支，在高壓線圈與外側的第二低壓線圈之間的主絕緣間隙中設置接地屏蔽。當它應用于外送電能的改進型的接線方式的風電場時，可以有效地提高風電場升壓輸電系統(tǒng)的整體低電壓穿越能力，并具有很強的抗雷電沖擊能力。
文檔編號H01F27/36GK101968993SQ20101022768
公開日2011年2月9日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權日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