一種變壓器繞組布置結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型特別涉及一種變壓器繞組布置結(jié)構(gòu)。該變壓器繞組在器身中的相對位置，包括鐵心，鐵心外從內(nèi)至外依次設(shè)置調(diào)壓繞組、內(nèi)繞組、外繞組、油箱；該變壓器內(nèi)、外繞組的相對高度差值△H滿足：0<△H≤-，且內(nèi)繞組電抗高度高于外繞組電抗高度。本實用新型所公開的這種能均衡繞組溫升、短路機械力的變壓器繞組相對高度設(shè)計方法，是優(yōu)化繞組結(jié)構(gòu)設(shè)計、節(jié)約成本、提高產(chǎn)品可靠性和安全性及保證產(chǎn)品壽命周期的有效措施之一。適用在35kV及以上交流電力變壓器和換流變壓器繞組結(jié)構(gòu)設(shè)計上的應(yīng)用。
【專利說明】一種變壓器繞組布置結(jié)構(gòu)
[0001] (一）【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及一對變壓器繞組布置結(jié)構(gòu)，特別涉及一種內(nèi)繞組電抗高度高、外繞組 電抗高度低的變壓器繞組布置結(jié)構(gòu)。
[0003] (二）【背景技術(shù)】
[0004] 現(xiàn)階段，隨著高壓、超高壓、大容量交直流輸電系統(tǒng)的發(fā)展，電力用戶對變壓器的 可靠性及使用壽命提出了更高的要求；需對變壓器渦流損耗和短路電動力進行定量分析計 算，實現(xiàn)每只繞組上熱點溫升和短路電動力的均衡，是變壓器優(yōu)化設(shè)計、質(zhì)量可靠的基礎(chǔ)。
[0005] 在過去，變壓器設(shè)計時對其渦流損耗和短路電動力的計算常常是基于經(jīng)驗公式。 眾所周知，該經(jīng)驗公式是基于一定的假設(shè)和等效下推導(dǎo)出來的；更重要的是它忽略了變壓 器鐵心主柱、旁柱、拉板、夾件腹板、夾件肢板、肢板磁分路、拉帶、鐵軛、箱體等邊界條件對 變壓器繞組端部漏磁通的影響。同時缺乏繞組熱點溫升和短路電動力輔助設(shè)計驗證或測量 的工具，只有變壓器整個繞組溫升高、燒壞、失穩(wěn)、機械變形之后才知道變壓器繞組結(jié)構(gòu)設(shè) 計不夠合理；此時已形成"亡羊補牢，為時已晚"的格局。給變壓器生產(chǎn)廠家在制造、交貨、 經(jīng)濟性、市場營銷等方面帶來巨大的影響。
[0006](三）
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明為了彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種能均衡繞組溫升、短路機械力的變 壓器繞組布置結(jié)構(gòu)，該變壓器繞組布置結(jié)構(gòu)采用了繞組電抗高度不等設(shè)計思路，是優(yōu)化繞 組結(jié)構(gòu)設(shè)計、節(jié)約成本、提高產(chǎn)品可靠性和安全性及保證產(chǎn)品壽命周期的有效措施之一。
[0008] 本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0009] 一種變壓器繞組布置結(jié)構(gòu)，包括鐵心，鐵心外從內(nèi)至外依次設(shè)置調(diào)壓繞組、內(nèi) 繞組、外繞組、油箱，其特殊之處在于：該變壓器內(nèi)、外繞組的相對高度差值Λ Η滿足： 0〈 Λ Η - Η繼，其繞組電抗高度差值計算公式： ττ ττ Λ B- -B、、，1 2-(Β--Β^Α-〇.
[0010] =0.3-(A:: --)-0^---) ^ ^ χ?.、》氣 11· ·%(·_?
[0011] 其中，式中：Au-主空道尺寸,mm;
[0012] Bt--內(nèi)繞組輻向?qū)挾龋琺m;
[0013] B2--外繞組輻向?qū)挾?，mm ;
[0014] Λμκ -主空道平均半徑,mm;
[0015] HMl--內(nèi)繞組電抗高度,mm;
[0016] HM2--外繞組電抗高度,mm;
[0017] Ds-鐵心外接圓直徑，mm。
[0018] 本發(fā)明的變壓器繞組布置結(jié)構(gòu)，鐵心的上下兩端分別設(shè)置夾件腹板，上夾件腹板 的下面焊有上肢板，上面設(shè)置器身定位裝置，上肢板的下表面處設(shè)有磁分路，下夾件腹板的 上面焊有下肢板，下面安裝導(dǎo)油盒，該下肢板的上表面處設(shè)置磁分路，上肢板、下肢板與夾 件腹板之間均設(shè)有加強鐵，調(diào)壓繞組、內(nèi)繞組、外繞組均位于兩磁分路之間。本設(shè)計變壓器 鐵心主柱、旁柱、鐵軛、拉板、夾件腹板、夾件肢板、肢板磁分路、拉帶、箱體等組成了漏磁通 的邊界條件，這些組部件的材料特性以及其所形成的漏磁通磁路等，是決定變壓器繞組端 部漏磁通分布規(guī)律的主要因素；基于上述影響因素，若內(nèi)、外繞組電抗高度相等，內(nèi)繞組端 部橫向漏磁通較大且磁力線的曲率半徑較小，外繞組端部橫向漏磁通較小且磁力線的曲率 半徑較較大，進而使得內(nèi)繞組端部的渦流損耗和短路電動力較外繞組大。為了解決這一技 術(shù)難題，利用公司多年來總結(jié)的繞組相對電抗高度計算經(jīng)驗公式進行了詳細的計算；同時 利用MagNet商業(yè)磁場分析軟件，建立了三維漏磁場模型，對繞組端部漏磁分布規(guī)律進行了 仿真驗證分析。確定了內(nèi)繞組電抗高度高、外繞組電抗高度低的設(shè)計方案，同時結(jié)合繞組導(dǎo) 線線規(guī)尺寸、紙包厚度、縱橫向油道尺寸和每餅導(dǎo)線的匝數(shù)等；合理地確定了內(nèi)、外繞組電 抗高度差值Λ Η (Λ Η -般控制在0〈 Λ Η彡（?μ - )之間）。
[0019] 一種根據(jù)上述的變壓器繞組布置結(jié)構(gòu)確定內(nèi)、外繞組的高度差值的方法，其特殊 之處在于：包括以下步驟：
[0020] (1)首先根據(jù)產(chǎn)品具體技術(shù)參數(shù)，初步設(shè)計變壓器一對內(nèi)、外繞組的平均電抗高 度；
[0021] (2)利用繞組電抗高度差值計算公式，計算出內(nèi)、外繞組的電抗高度；
[0022] (3)利用MagNet商業(yè)磁場分析軟件，建立了漏磁場三維仿真模型，對繞組端部漏 磁分布規(guī)律進行了仿真分析；
[0023] (4)結(jié)合繞組導(dǎo)線線規(guī)尺寸、紙包厚度、縱橫向油道尺寸和每餅導(dǎo)線的匝數(shù)；器身 油流分布情況和繞組溫升計算結(jié)果；短路電動力計算結(jié)果；繞組熱穩(wěn)定性計算結(jié)果；內(nèi)繞 組失穩(wěn)校驗結(jié)果；最終確定了內(nèi)、外繞組的高度差值ΛΗ，ΛΗ控制在(KAHSCHm -Hm )之間。
[0024] 本設(shè)計涉及一對變壓器繞組相對高度的設(shè)計，特別涉及一種內(nèi)繞組電抗高度高、 外繞組電抗高度低的器身結(jié)構(gòu)；利用繞組高度的不同所決定的繞組端部不平衡安匝產(chǎn)生的 繞組輻向漏磁通，來抑制由于變壓器漏磁場邊界條件對繞組端部輻向漏磁的影響，最終實 現(xiàn)了在每個繞組上產(chǎn)生渦流損耗、短路電動力的均衡；對變壓器進一步優(yōu)化設(shè)計具有重要 的參考價值。
[0025] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了一種能均衡繞組溫升、短路機械力的變壓器 繞組相對高度設(shè)計方法，是優(yōu)化繞組結(jié)構(gòu)設(shè)計、節(jié)約成本、提高產(chǎn)品可靠性和安全性及保證 產(chǎn)品壽命周期的有效措施之一。適用在35kV及以上交流電力變壓器和換流變壓器繞組結(jié) 構(gòu)設(shè)計上的應(yīng)用。
[0026] (四）【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
[0028] 附圖1為傳統(tǒng)變壓器繞組相對高度設(shè)計圖；
[0029] 附圖2為本設(shè)計變壓器繞組相對高度設(shè)計圖；
[0030] 圖中：1鐵心，2內(nèi)繞組，3外繞組，4調(diào)壓繞組，5油箱，6夾件腹板，7上肢板，8下肢 板，9磁分路，10加強鐵，11導(dǎo)油盒，12器身定位裝置。
[0031] (五）【具體實施方式】
[0032] 附圖為本發(fā)明的一種具體實施例。該實施例包括鐵心1、內(nèi)繞組2、外繞組3、調(diào)壓 繞組4和油箱5。鐵心1外從內(nèi)至外依次設(shè)置調(diào)壓繞組4、內(nèi)繞組2、外繞組3、油箱5,該變 壓器內(nèi)、外繞組2, 3的相對高度差值Λ Η滿足：0〈 Λ H -Hm，其繞組電抗高度差值 計算公式：
[0033] H?r； -H,;; =0.3 \Αι: -:^-7Γ---〇丄---~)
[0034] 其中，式中：-主空道尺寸,mm;
[0035] ?!--內(nèi)繞組輻向?qū)挾龋琺m ;
[0036] B2--外繞組輻向?qū)挾?，mm ;
[0037] -主空道平均半徑,mm;
[0038] --內(nèi)繞組電抗高度，mm;
[0039] HU1-外繞組電抗高度,mm;
[0040] Ds-鐵心外接圓直徑，mm。
[0041] 本發(fā)明的變壓器繞組布置結(jié)構(gòu)，鐵心1的上下兩端分別設(shè)置夾件腹板6,上夾件腹 板6的下面焊有上肢板7,上面設(shè)置器身定位裝置12,上肢板7的下表面處設(shè)有磁分路9,下 夾件腹板6的上面焊有下肢板8,下面安裝導(dǎo)油盒11，該下肢板8的上表面處設(shè)置磁分路9， 上肢板7、下肢板8與夾件腹板6之間均設(shè)有加強鐵10,調(diào)壓繞組4、內(nèi)繞組2、外繞組3均 位于兩磁分路9之間。傳統(tǒng)變壓器繞組中，內(nèi)繞組2、外繞組3、調(diào)壓繞組4高度相同。
[0042] 本設(shè)計變壓器鐵心1主柱、旁柱、鐵軛、拉板、夾件腹板6、夾件肢板、肢板磁分路、 拉帶、箱體等組成了漏磁通的邊界條件，這些組部件的材料特性以及其所形成的漏磁通磁 路等，是決定變壓器繞組端部漏磁通分布規(guī)律的主要因素；基于上述影響因素，若內(nèi)、外繞 組2, 3電抗高度相等，內(nèi)繞組2端部橫向漏磁通較大且磁力線的曲率半徑較小，外繞組3 端部橫向漏磁通較小且磁力線的曲率半徑較較大，進而使得內(nèi)繞組2端部的渦流損耗和短 路電動力較外繞組大。為了解決這一技術(shù)難題，利用公司多年來總結(jié)的繞組相對電抗高度 計算經(jīng)驗公式進行了詳細的計算；同時利用MagNet商業(yè)磁場分析軟件，建立了三維漏磁場 模型，對繞組端部漏磁分布規(guī)律進行了仿真驗證分析。最終確定了內(nèi)、外繞組2,3的高度 差值Λ Η :其思路為，首先根據(jù)產(chǎn)品具體技術(shù)參數(shù)，初步設(shè)計變壓器一對繞組的平均電抗高 度。其次利用公司繞組電抗高度差值經(jīng)驗計算公式1，計算出內(nèi)、外繞組的電抗高度。接著 利用MagNet商業(yè)磁場分析軟件，建立漏磁場三維仿真模型，對繞組端部漏磁分布規(guī)律進行 仿真分析。最后結(jié)合繞組導(dǎo)線線規(guī)尺寸、紙包厚度、縱橫向油道尺寸和每餅導(dǎo)線的匝數(shù)；器 身油流分布情況和繞組溫升計算結(jié)果；短路電動力計算結(jié)果；繞組熱穩(wěn)定性計算結(jié)果；內(nèi) 繞組失穩(wěn)校驗結(jié)果；最終確定內(nèi)、外繞組的高度差值Λ Η (Λ Η -般控制在0〈 Λ Η < (Hw _ Hju )之間）。
[0043] 本設(shè)計為一對變壓器繞組相對高度設(shè)計，其有益效果是，提供了一種能均衡繞組 溫升、短路機械力等的變壓器繞組相對高度設(shè)計方法，是優(yōu)化繞組布置結(jié)構(gòu)設(shè)計、節(jié)約成 本、提高產(chǎn)品可靠性和安全性及保證產(chǎn)品壽命周期的有效措施之一。適用在35kV及以上交 流電力變壓器和換流變壓器繞組布置結(jié)構(gòu)設(shè)計上的應(yīng)用。
【權(quán)利要求】
1. 一種變壓器繞組布置結(jié)構(gòu)，包括鐵心，鐵心外從內(nèi)至外依次設(shè)置調(diào)壓繞組、內(nèi)繞組、 外繞組、油箱，其特征在于：鐵心的上下兩端分別設(shè)置夾件腹板，上夾件腹板的下面焊有上 肢板，上面設(shè)置器身定位裝置，上肢板的下表面處設(shè)有磁分路，下夾件腹板的上面焊有下肢 板，下面安裝導(dǎo)油盒，該下肢板的上表面處設(shè)置磁分路，上肢板、下肢板與夾件腹板之間均 設(shè)有加強鐵，調(diào)壓繞組、內(nèi)繞組、外繞組均位于兩磁分路之間。
【文檔編號】H01F27/26GK203910469SQ201420216633
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】董景義, 陳學(xué)民, 曹建軍 申請人:山東達馳電氣有限公司