專利名稱：22萬伏級高壓側(cè)角接的全絕緣有載調(diào)壓變壓器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于變壓器領域，涉及一種全絕緣變壓器，具體地說是一種設置內(nèi)置避雷 器的22萬伏級高壓側(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，22萬伏級的高壓側(cè)的接法均為星形接法，這對高壓繞組而 言最經(jīng)濟；既可有中性點可以利用，允許直接接地或通過阻抗接地，又可降低中性點的絕緣 水平(即分級絕緣，即星形接法的繞組線端的絕緣水平高于中性點的絕緣水平，以22萬伏 級為例，線端的絕緣水平為LI950AC395，而中性點的絕緣水平為LI400AC200)；可在每相中 性點處設分接頭，有載調(diào)壓開關可以采用中性點調(diào)壓；因此，在油浸式電力變壓器性能參數(shù) 的國家標準GB/T6451中規(guī)定，無論何種型式的22萬伏級電力變壓器，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。對于非自耦的22萬伏級雙圈或三圈有載調(diào)壓變壓 器，由于采用中性點調(diào)壓方式，各相分接頭之間的電壓差很小，有載調(diào)壓開關可以選用三相 一體的結(jié)構(gòu)，其對地絕緣水平按照高壓側(cè)中性點的絕緣水平，因其為分級絕緣系統(tǒng)，故通常 最高僅相當于11萬伏級的絕緣水平。但在國外的電力系統(tǒng)中，尤其在中東地區(qū)的某些國家，出于歷史原因及實際工程 需要，22萬伏級的高壓側(cè)的接法有時設置為三角形接法，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電壓差至少相當于完整的22萬伏 級絕緣試驗電壓，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 級首端對地的絕緣試驗電壓，這完全不同于星形接法時的中性點調(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不再可能，而必須使用三只單相的有 載開關，僅有載調(diào)壓開關成本就將增加為三相一體時的2. 4倍左右(國內(nèi)22萬級變壓器最 主流配置的德國進口的三相一體組合式有載調(diào)壓開關一般價格均在人民幣50萬元以上)。 如果考慮需要因此擴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)壓開關的絕緣水平參數(shù)除了開關對地的絕緣水平以外，另一個同樣 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足夠高的分接 選擇器。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嚴重 的，因為一相的末端即聯(lián)接著另一相的首端，無論哪一相首端進行雷電沖擊試驗，均相當于 對另一相的調(diào)壓線圈及調(diào)壓開關直接施加沖擊電壓，尤其是當有載調(diào)壓開關處于額定分接 位置——也就是入波點在調(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)，即相當于將一個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，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間的沖擊電位差將達到相當大的數(shù)值，根據(jù)針對不同的線圈結(jié)構(gòu)類型進行波過 程計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)壓開關制造商——德 國MR公司的組合型有載調(diào)壓開關所提供的最高絕緣水平的分接選擇器的規(guī)格為“DE”型， 對應的調(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，此時已經(jīng)需要特 制有載開關。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或訂購特制開 關，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 過了開關本身的耐壓能力，有載調(diào)壓開關將遭受破壞，返修或更換成本不容忽視。對于超高壓變壓器中的有載調(diào)壓開關而言，在電流與調(diào)壓級數(shù)確定的前提下，開 關的相數(shù)、對地絕緣水平與分接選擇器的絕緣水平?jīng)Q定了開關價格。因此，在設計各種超高 壓有載調(diào)壓開關變壓器時，為了降低成本并提高可靠性，其一應該盡量選用兩相一體或三 相一體的有載調(diào)壓開關；其二 應該盡量選用絕緣水平較低的有載調(diào)壓開關；其三應該通 過絕緣技術(shù)的改進盡量保護開關免受各種過電壓的沖擊而致?lián)p壞。針對這種高壓側(cè)角接的22萬伏級全絕緣有載調(diào)壓變壓器，國內(nèi)以前有人提出過 將分接頭設置在星形聯(lián)接的低壓側(cè)進行中性點調(diào)壓的方法，以避免高壓側(cè)雷電沖擊電壓對 有載調(diào)壓開關的直接沖擊，以便可選用電壓等級很低的開關；但這種方法只能停留在理論 上，因為在實際工程應用中，這種變壓器的額定容量很大，可達180MVA以上，在中東地區(qū)甚 至達到300MVA，若設置為低壓側(cè)調(diào)壓，固然大大降低了絕緣水平，但其電流變得相當大，可 達2000-3000安倍甚至更大，而通常1200A是三相一體型開關的電流上限，故必須使用三只 單相開關。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，這種將分接頭設置在低壓側(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以降低有載調(diào)壓開關成本，并能降低開關絕緣水平以可靠保護開 關。

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以降低有載調(diào)壓開關成本，并能 降低開關絕緣水平以可靠保護開關的22萬伏級高壓側(cè)角接的全絕緣有載調(diào)壓變壓器。本發(fā)明實現(xiàn)上述發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種22萬伏級高壓側(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，其創(chuàng)新點在于所述第二調(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，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，每個電阻片沖擊電壓保護水平為7. 35kV。本發(fā)明改變?nèi)我庖幌鄡?nèi)的高壓線圈與調(diào)壓線圈的相對位置，使首尾相連的相關兩 相內(nèi)的調(diào)壓線圈通過有載調(diào)壓開關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)之間的試驗電壓差，使此二相得以采用兩相一體的有載調(diào)壓開關，從而整個 變壓器可采用一只兩相一體開關加一只單相開關的組合來實現(xiàn)調(diào)壓功能，取代了常規(guī)的需 要使用三只單相開關的結(jié)構(gòu)。同時，在調(diào)壓線圈首末端并聯(lián)適當數(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)壓開關的分接選擇器的絕 緣水平，達到降低材料成本并可靠保護調(diào)壓開關的目的。


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)壓線圈的相對位置為示例，實際應用時不 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；"a, b，c, ο”為三相低壓側(cè)及低壓 中性點出線端子代號；“*”為同名端標記符號；“K”為有載調(diào)壓開關極性選擇器觸頭代號；
“+，-”為有載調(diào)壓開關極性選擇器位置代號；“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。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作出進一步詳細說明。一種22萬伏級高壓側(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4’的分接選擇器的動觸頭相連，大 大減小了這兩相調(diào)壓線圈(即調(diào)壓開關)之間的試驗電壓差，使此二相得以采用兩相一體 的有載調(diào)壓開關，余下一相仍使用單相開關，從而整個變壓器可采用一只兩相一體開關加一只單相開關的組合來實現(xiàn)調(diào)壓功能，取代了常規(guī)的需要使用三只單相開關的結(jié)構(gòu)，明顯 降低了有載調(diào)壓開關成本(通常可節(jié)省30%左右)。同時，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水平約為7. 35kV ；根據(jù)調(diào)壓線圈在常規(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 確定氧化鋅避雷器元件的數(shù)量，當變壓器受到雷電沖擊時，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，此時調(diào)壓線圈的任意兩個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的分接選擇器 的有載調(diào)壓開關(對于22萬伏級高壓側(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來選擇較低絕緣等級分接選擇器的有 載調(diào)壓開關(一般只需選用“B”或“C”型分接選擇器，至少降低了兩個規(guī)格)，顯著降低了 有載調(diào)壓開關材料成本，而且最直接并有效地保護了昂貴的開關。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(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(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(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(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 個電阻片的沖擊電壓保護水平為7. 35kV。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種22萬伏級高壓側(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，將首尾相連的相關兩相內(nèi)的調(diào)壓線圈通過有載調(diào)壓開關的分接選擇器的觸頭相連，從而使有載調(diào)壓開關得以采用一只兩相一體開關加一只單相開關的組合來實現(xiàn)調(diào)壓功能，取代了常規(guī)的使用三只單相開關的結(jié)構(gòu)；同時，在各相調(diào)壓線圈首末端并聯(lián)適當數(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)壓開關的分接選擇器的絕緣水平，并可靠地保護開關。本發(fā)明以較低成本實現(xiàn)了顯著降低有載調(diào)壓開關成本并可靠保護有載調(diào)壓開關的目的。
文檔編號H01C7/12GK101958187SQ20101026916
公開日2011年1月26日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者張中 申請人:江蘇上能變壓器有限公司