單相自耦調壓變壓器的製作方法

2023-07-28 18:23:16

專利名稱：單相自耦調壓變壓器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種變壓器，具體涉及一種單相自耦調壓變壓器。
背景技術：
隨著國民經濟的快速發展，用電需求日益增長，電力資源已不能滿足輸送電力的需要。2005年9月前，我國西北地區輸變電網絡電壓等級最高為330千伏，全國輸變電系統電壓等級最高為500千伏，滿足西電東送發展戰略對遠距離大容量電能輸送的要求十分困難，需要建設更高電壓等級電網。因此，國家電網公司規劃和建設750千伏超高壓輸變電網絡。
國外設計的750千伏輸電線路用單相自耦變壓器，通常採用兩柱高壓繞組並聯的結構，此種結構的變壓器應用於我國750千伏超高壓輸變電網絡建設中，對電網的可靠性存在以下問題；鐵路運輸中，要求所運貨物的高度、寬度不能超過鐵路涵洞的運輸界限，這就限定了變壓器外形尺寸須滿足鐵路運輸的超級超限限界，即在距軌面3050處≤R2100mm，重量≤210t。公路運輸中，受立交橋等限高、橋梁承重、公路路況等諸多因素的影響，體積、重量龐大的變壓器，在我國、尤其是西北地區目前公路和鐵路的路況下運輸非常困難。
目前，採用兩柱高壓繞組並聯結構設計的750千伏輸電線路用超大容量單相自耦變壓器，主要存在下列缺陷或不足1.耐雷電衝擊特性較弱。
變壓器承受雷電衝擊的能力是體現變壓器性能優劣的一項重要指標。兩柱高壓繞組並聯接線的750kV變壓器，繞組達到一定高度，才能保證變壓器承受雷電衝擊的能力。在我國西北地區，變壓器的運輸高度也鐵路涵洞或公路立交橋等因素的限制，因此繞組設計難以達到足夠的高度，有可能導致高壓繞組縱絕緣裕度較小，高壓繞組首端在遭到雷電衝擊時，極易發生被擊穿或損傷。
2.試驗具有局限性。
雖然國標GB1094.3-2003高壓繞組首端在雷電衝擊時，允許在中壓繞組首端經阻抗接地，模擬線路波阻抗，但對用戶提出不允許中壓繞組首端經阻抗接地的要求，中壓繞組首端直接接地時，高壓繞組縱絕緣則無法滿足試驗要求。
3.變壓器體積大，重量重。
兩主柱高壓繞組並聯的變壓器，由於兩高壓繞組的電壓都是750kV，兩主柱的絕緣結構也都要採用750kV級的絕緣結構，其高壓和中壓之間的主絕緣距離大，匝絕緣較厚，導致變壓器體積大、重量重，噪音也較高。體積、重量龐大的變壓器，在我國、尤其是西北地區目前公路和鐵路的路況下運輸非常困難。

發明內容
本實用新型的目的在於提供一種單相自耦調壓變壓器，其解決了背景技術中抗雷電衝擊的特性較弱，體積大，重量重的技術問題。
本實用新型的技術解決方案是一種單相自耦調壓變壓器，包括設置於上鐵軛41與下鐵軛42內的B主柱30及兩側的旁柱10和C旁柱50，套裝於B主柱30上的B柱高壓繞組31、B柱中壓繞組32及B柱低壓繞組33，其特殊之處在於所述的上鐵軛41與下鐵軛42內還設置有A主柱20，該A主柱20上套裝有A柱高壓繞組21、A柱中壓繞組22及A柱低壓繞組23；所述的C旁柱50上套裝有調壓繞組52和勵磁繞組51；所述A柱高壓繞組21中部的引出線構成高壓繞組首端61，該高壓繞組首端61接高壓線路端子，所述A柱高壓繞組21兩端的結點接B柱高壓繞組31的中部，所述B柱高壓繞組31兩端結點的引出線構成高壓繞組末端71；所述A柱中壓繞組22與B柱中壓繞組32相併聯，其並聯形成的兩結點的引出線分別構成中壓繞組首端62和中壓繞組末端72，所述的中壓繞組末端72接地；所述A柱低壓繞組23、B柱低壓繞組33及勵磁繞組51相併聯，該三者並聯形成的兩結點的引出線分別構成低壓繞組首端63和低壓繞組末端73，所述的低壓繞組首端63和低壓繞組末端73接低壓線路端子；所述的高壓繞組末端71、中壓繞組首端62及調壓繞組52的引出線分別接至分接開關53的相應觸頭，所述分接開關53的引出端子54接中壓線路端子。分接開關53具體可設置於C旁柱50附近。
上述調壓繞組52以採用螺旋式調壓繞組結構為佳，也可採用層式繞組結構。
上述調壓繞組52根據需要可採用雙螺旋式調壓繞組結構、三螺旋式調壓繞組結構或多螺旋式調壓繞組結構。
上述A柱高壓繞組21和B柱高壓繞組31均以採用多根並聯插花糾結式繞組結構為佳，也可採用內屏蔽連續式繞組結構等。
上述A柱中壓繞組22與B柱中壓繞組32靠近首端62區域的中壓繞組以採用多根並聯插花糾結式繞組結構為佳，也可採用內屏蔽連續式繞組結構。
上述A柱中壓繞組22與B柱中壓繞組32均以採用多根並聯插花糾結式繞組結構為佳，也可採用內屏蔽連續式繞組結構。
上述A柱高壓繞組21兩端接至B柱高壓繞組31中部的引線、A柱中壓繞組22與B柱中壓繞組32形成中壓繞組首端62的引線、B柱高壓繞組31兩端結點的引出線構成高壓繞組末端71的引線以及高壓繞組末端71接至分接開關53的引線均以採用均壓管屏蔽結構的引線為佳。
上述分接開關53可採用有載分接開關或無勵磁分接開關等，可實現中壓線路端子54的正反調或線性調。
上述A主柱20的上、下端分別設置有磁分路81、83，B主柱30的上、下端分別設置有磁分路82、84，以降低損耗。
上述A主柱20與B主柱30的橫截面積以相同為宜；所述旁柱10、C旁柱50的橫截面積以分別為A主柱20或B主柱30橫截面積的50％為宜；所述上、下鐵軛41、42的橫截面積以分別大於或等於A主柱20或B主柱30橫截面積的50％為宜。
本實用新型具有以下優點1.兩主柱高壓繞組串聯，縱絕緣裕度大，承受雷電衝擊電壓的能力強。
2.高壓繞組由於縱絕緣裕度大，抗雷電衝擊的能力強，所以中壓繞組首端試驗時可直接接地。
3.兩主柱高壓繞組串聯，兩主柱的高-中主絕緣，一個採用750kV，另一個可採用500kV，絕緣距離相對較小。同時，由於匝絕緣可以減薄，繞組經乾燥處理後較堅實，抗短路能力強，因而變壓器的填充係數高。
4.變壓器的填充係數高，變壓器重量相同時則變壓器的空載和負載損耗低，同時，繞組的高度可以相對較低，變壓器運輸高度可以降低。
5.高壓繞組採用多根並聯插花糾結式繞組結構，或內屏蔽的連續式繞組結構，縱向電容大。
6.調壓繞組單獨排列，主柱上的繞組安匝排列平衡，變壓器橫向漏磁減小，軸向短路電動力小。
7.由於調壓繞組沒有懸空端，所以變壓器330kV側調壓繞組具有很好的抗雷電衝擊特性。
8.絕緣水平高，高壓750kV，感應AC860kV，全波衝擊1950kV，高壓採用兩柱串聯接線，可確保變壓器的絕緣安全可靠，同時在不同分接下阻抗波動較小。
9.引線採用均壓管屏蔽結構，使引線的表面場強大大降低。
10.主柱上、下端設置有磁分路，可降低雜散損耗，避免局部過熱。
11.由於主柱的絕緣距離小，匝絕緣薄，則變壓器整體體積小、重量輕。兩主柱高壓繞組串聯的750kV的變壓器，繞組高度1.8米左右就可以滿足電氣性能要求。
12.本實用新型外形尺寸≤R2050mm，寬度≤3050mm，運輸高度、寬度均在鐵路涵洞的運輸界限內，可確保用普通凹底平車鐵路運輸，降低運輸費用，同時也完全滿足目前公路運輸路況的要求。


圖1為本實用新型繞組排布的示意圖。
圖2為本實用新型實施例的繞組接線示意圖。
附圖標號說明10-旁柱，20-A主柱，21-A柱高壓繞組，22-A柱中壓繞組，23-A柱低壓繞組，30-B主柱， 31-B柱高壓繞組，32-B柱中壓繞組，33-B柱低壓繞組，41-上鐵軛，42-下鐵軛，50-C旁柱，51-勵磁繞組，52-調壓繞組，53-分接開關，54-分接開關的引出端子，61-高壓繞組首端，62-中壓繞組首端，63-低壓繞組首端，71-高壓繞組末端，72-中壓繞組末端，73-低壓繞組末端。81-磁分路，82-磁分路，83-磁分路，84-磁分路。
具體實施方式
參見圖1，本實用新型上鐵軛41與下鐵軛42內設置有A主柱20與B主柱30。
A主柱20上套裝有A柱高壓繞組21、A柱中壓繞組22及A柱低壓繞組23，B主柱30上套裝有B柱高壓繞組31、B柱中壓繞組32及B柱低壓繞組33，旁柱10上未套裝繞組，C旁柱50上套裝有勵磁繞組51和調壓繞組52。這種繞組排列方式，縱絕緣的可靠性高，且可減小調壓時的阻抗波動。
參見圖2，A柱高壓繞組21中部的引出線構成高壓繞組首端61，高壓繞組首端61接高壓線路端子，例如高壓繞組首端61通過750kV線路端子接入電網。A柱高壓繞組21兩端的結點接B柱高壓繞組31的中部，B柱高壓繞組31兩端結點的引出線構成高壓繞組末端71，接至分接開關53。由於A柱高壓繞組21與B柱高壓繞組31相串聯，B柱高壓繞組31的絕緣遠低於750kV級，減小了B柱高壓繞組31與B柱中壓繞組32之間的主絕緣距離，增加了鐵窗的填充係數，且降低了變壓器的負載損耗，同時在繞組高度較低的情況下使之仍具有較強的抗雷電衝擊性能。
A柱高壓繞組21和B柱高壓繞組31均以採用多根並聯插花糾結式繞組結構為佳，也可採用內屏蔽的連續式繞組結構，以增大高壓繞組的縱向電容。
A柱中壓繞組22與B柱中壓繞組32相併聯，該兩者並聯形成的兩結點的引出線分別構成中壓繞組首端62和中壓繞組末端72，中壓繞組末端72接地，中壓繞組首端62接至分接開關53。
A柱低壓繞組23、B柱低壓繞組33及勵磁繞組51相併聯，三者並聯形成的兩結點的引出線分別構成低壓繞組首端63和低壓繞組末端73，低壓繞組首端63和低壓繞組末端73接低壓線路端子。
調壓繞組52單獨排列，可使A柱高壓繞組21、B柱高壓繞組31的繞組外徑減小，油箱寬度縮小，同時，可使A主柱20、B主柱30上的繞組安匝排列平衡，橫向漏磁減小，以降低軸向短路電動力對繞組的影響。A柱中壓繞組22與B柱中壓繞組32的首端以都採用多根並聯插花糾結式繞組結構為佳，也可採用內屏蔽的連續式繞組結構。A柱中壓繞組22與B柱中壓繞組32也可全部採用多根並聯插花糾結式繞組結構或內屏蔽的連續式繞組結構。
高壓繞組末端71、中壓繞組首端62及調壓繞組52的引出線均與分接開關53相接，分接開關53的引出端子54接中壓線路端子。分接開關53採用有載分接開關或無勵磁分接開關等均可。
調壓繞組52以採用螺旋式調壓繞組結構為佳。調壓繞組52根據變壓器設計需要可採用雙螺旋式調壓繞組結構、三螺旋式調壓繞組結構或多螺旋式調壓繞組結構。750kV變壓器以採用三螺旋式調壓繞組結構或四螺旋式調壓繞組結構為宜。
本實用新型A柱高壓繞組21兩端接至B柱高壓繞組31中部的引線、A柱中壓繞組22與B柱中壓繞組32形成中壓繞組首端62的引線、B柱高壓繞組31兩端結點的引出線構成高壓繞組末端71的引線、以及高壓繞組末端71接至分接開關53的引線均以採用均壓管屏蔽結構的引線為佳。引線採用均壓管屏蔽，可使引線的表面場強大大降低。
A主柱20的上、下端分別放置有磁分路81、83，B主柱30的上、下端分別放置有磁分路82、84，可降低雜散損耗，避免局部過熱。
A主柱20與B主柱30的橫截面積相同，旁柱10、C旁柱50的橫截面積分別為主柱的50％，上、下鐵軛41、42的橫截面積分別採用大於或等於主柱的50％。這種結構可使每柱容量降低至250MVA，變壓器體積減小，高度和寬度降低。
權利要求1.一種單相自耦調壓變壓器，包括設置於上鐵軛(41)與下鐵軛(42)內的B主柱(30)及兩側的旁柱(10)和C旁柱(50)，套裝於B主柱(30)上的B柱高壓繞組(31)、B柱中壓繞組(32)及B柱低壓繞組(33)，其特徵在於所述的上鐵軛(41)與下鐵軛(42)內還設置有A主柱(20)，該A主柱(20)上套裝有A柱高壓繞組(21)、A柱中壓繞組(22)及A柱低壓繞組(23)；所述的C旁柱(50)上套裝有調壓繞組(52)和勵磁繞組(51)；所述A柱高壓繞組(21)中部的引出線構成高壓繞組首端(61)，該高壓繞組首端(61)接高壓線路端子，所述A柱高壓繞組(21)兩端的結點接B柱高壓繞組(31)的中部，所述B柱高壓繞組(31)兩端結點的引出線構成高壓繞組末端(71)；所述A柱中壓繞組(22)與B柱中壓繞組(32)相併聯，其並聯形成的兩結點的引出線分別構成中壓繞組首端(62)和中壓繞組末端(72)，所述的中壓繞組末端(72)接地；所述A柱低壓繞組(23)、B柱低壓繞組(33)及勵磁繞組(51)相併聯，該三者並聯形成的兩結點的引出線分別構成低壓繞組首端(63)和低壓繞組末端(73)，所述的低壓繞組首端(63)和低壓繞組末端(73)接低壓線路端子；所述的高壓繞組末端(71)、中壓繞組首端(62)及調壓繞組(52)的引出線分別接至分接開關(53)的相應觸頭，所述分接開關(53)的引出端子(54)接中壓線路端子。
2.根據權利要求1所述的單相自耦調壓變壓器，其特徵在於所述的調壓繞組(52)為螺旋式調壓繞組結構或層式繞組結構。
3.根據權利要求2所述的單相自耦調壓變壓器，其特徵在於所述的調壓繞組(52)為雙螺旋式調壓繞組結構、三螺旋式調壓繞組結構或多螺旋式調壓繞組結構。
4.根據權利要求1或2所述的單相自耦調壓變壓器，其特徵在於所述的A柱高壓繞組(21)和B柱高壓繞組(31)均為多根並聯插花糾結式繞組結構或內屏蔽連續式繞組結構。
5.根據權利要求4所述的單相自耦調壓變壓器，其特徵在於所述A柱中壓繞組(22)與B柱中壓繞組(32)靠近首端62區域的中壓繞組為多根並聯插花糾結式繞組結構或內屏蔽連續式繞組結構。
6.根據權利要求4所述的單相自耦調壓變壓器，其特徵在於所述的A柱中壓繞組(22)與B柱中壓繞組(32)均為多根並聯插花糾結式繞組結構或內屏蔽連續式繞組結構。
7.根據權利要求5所述的單相自耦調壓變壓器，其特徵在於所述的A柱高壓繞組(21)兩端接至B柱高壓繞組(31)中部的引線、A柱中壓繞組(22)與B柱中壓繞組(32)形成中壓繞組首端(62)的引線、B柱高壓繞組(31)兩端結點的引出線構成高壓繞組末端(71)的引線、高壓繞組末端(71)接至分接開關(53)的引線均採用均壓管屏蔽結構的引線。
8.根據權利要求6所述的單相自耦調壓變壓器，其特徵在於所述的A柱高壓繞組(21)兩端接至B柱高壓繞組(31)中部的引線、A柱中壓繞組(22)與B柱中壓繞組(32)形成中壓繞組首端(62)的引線、B柱高壓繞組(31)兩端結點的引出線構成高壓繞組末端(71)的引線、高壓繞組末端(71)接至分接開關(53)的引線均採用均壓管屏蔽結構的引線。
9.根據權利要求8所述的單相自耦調壓變壓器，其特徵在於所述的分接開關(53)為有載分接開關或無勵磁分接開關。
10.根據權利要求9所述的單相自耦調壓變壓器，其特徵在於所述A主柱(20)的上、下端分別設置有磁分路(81、83)，所述B主柱(30)的上、下端分別放置有磁分路(82、84)。
11.根據權利要求10所述的單相自耦調壓變壓器，其特徵在於所述A主柱(20)與B主柱(30)的橫截面積相同；所述旁柱(10)、C旁柱(50)的橫截面積分別為A主柱(20)或B主柱(30)橫截面積的50％；所述上、下鐵軛(41、42)的橫截面積分別大於或等於A主柱(20)或B主柱(30)橫截面積的50％。
專利摘要一種單相自耦調壓變壓器，其上、下鐵軛內設有A主柱、B主柱及兩個旁柱，A、B主柱上分別套裝有高、中、低壓繞組，C旁柱上套裝有勵磁繞組和調壓繞組。A柱高壓繞組的中部接高壓線路端子，A柱高壓繞組兩端的結點接B柱高壓繞組的中部，B柱高壓繞組兩端的結點和調壓繞組接分接開關。A柱中壓繞組與B柱中壓繞組並聯，其一端結點接地，另一端結點接分接開關。A柱低壓繞組、B柱低壓繞組及勵磁繞組相併聯，二端結點分別接低壓線路端子。分接開關的引出線接中壓線路端子。本實用新型解決了背景技術中抗雷電衝擊的特性較弱、填充係數小、損耗高的技術問題。其整體體積小、重量輕，縱絕緣裕度大，具有較強的抗雷電衝擊特性和絕緣的可靠性。
文檔編號H01F29/02GK2914278SQ20062007926
公開日2007年6月20日 申請日期2006年6月27日 優先權日2006年6月27日
發明者聶三元, 王長徵, 汪德華 申請人:西安西電變壓器有限責任公司