128kV雙電壓式電力變壓器的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)

鄭剛 王介全

西安西電變壓器有限責(zé)任公司 陜西西安 710000

1 主要技術(shù)參數(shù)

型號(hào)：SF11-11000/128

額定頻率：50Hz

額定容量：11/11MVA

額定電壓：128±2×2.5%-64+3-1×5%/5.5kV

短路阻抗：9%

聯(lián)結(jié)組別：YNd11

冷卻方式：ONAN/ONAF

空載損耗：≤12.5kW

負(fù)載損耗：≤59.6kW

絕緣水平：h.v.

線(xiàn)路端子：LI650AC275l.v.

線(xiàn)路端子：LI60AC20l.v.

中性點(diǎn)端子：LI385AC165

2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)控制

2.1 方案確定及結(jié)構(gòu)

此臺(tái)變壓器為雙電壓無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓，雙電壓分接級(jí)數(shù)及百分?jǐn)?shù)不同，串并聯(lián)聯(lián)結(jié)方式及調(diào)壓結(jié)構(gòu)成為設(shè)計(jì)方案的關(guān)鍵。通過(guò)對(duì)多種方案的對(duì)比分析，確定此臺(tái)產(chǎn)品采用高壓繞組分兩段，通過(guò)開(kāi)關(guān)進(jìn)行串并聯(lián)之后，再串入調(diào)壓繞組的這種方式能夠滿(mǎn)足用戶(hù)雙電壓128±2×2.5%-64+3-1×5%/5.5kV的使用要求，兩種電壓下調(diào)壓部分通過(guò)的電流不同，并聯(lián)方式為串聯(lián)方式的2倍[1]。

變壓器高壓繞組分上、下完全對(duì)稱(chēng)的兩段，通過(guò)串并聯(lián)開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)聯(lián)結(jié)，調(diào)壓繞組通過(guò)無(wú)勵(lì)磁分接開(kāi)關(guān)連接各級(jí)電壓，鐵心采用三相三柱式結(jié)構(gòu)。高壓線(xiàn)圈使用全扭矩，終端線(xiàn)圈使用連續(xù)的，端線(xiàn)圈使用連續(xù)的，端線(xiàn)圈使用連續(xù)的，端線(xiàn)圈很好地平衡安匝，導(dǎo)致由安匝不平衡引起的小力。低壓上層從油箱中拉出來(lái)，串并聯(lián)開(kāi)關(guān)布置在高壓A相附近儲(chǔ)油柜對(duì)側(cè)。

2.2 設(shè)計(jì)控制

不斷修改控制規(guī)格，改進(jìn)分析系統(tǒng)，通過(guò)跟蹤產(chǎn)品模型或測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)量化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的實(shí)際成本。使用新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的一般項(xiàng)目分析程序如下總結(jié)。

2.2.1 絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)品容量小，絕緣等級(jí)高，絕緣體的設(shè)計(jì)是變壓器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，必須考慮到絕緣體的安全性和節(jié)約。使用有限的仿真分析軟件，計(jì)算了線(xiàn)圈、線(xiàn)圈和接地之間、線(xiàn)圈和線(xiàn)圈之間、線(xiàn)圈和線(xiàn)圈之間、線(xiàn)圈和線(xiàn)圈之間、線(xiàn)圈和線(xiàn)圈之間的電場(chǎng)分布和強(qiáng)度。根據(jù)計(jì)算，確定變壓器縱向絕緣的主要參數(shù)和絕緣結(jié)構(gòu)提供了足夠的安全保障。

閃電的強(qiáng)度是絕緣體設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。通過(guò)計(jì)算波的過(guò)程，計(jì)算了電位的分布和線(xiàn)圈的梯度分布，計(jì)算主要分為下面兩種情況。

（1）串聯(lián)時(shí)，高壓繞組首端全波入波，高壓兩段串聯(lián)，其余繞組接地。高壓繞組的單元最大沖擊梯度7.41%，安全裕度1.58。

（2）并聯(lián)時(shí)高壓繞組首端全波入波，其余繞組接地。高壓繞組的單元最大沖擊梯度9.70%，安全裕度1.67。通過(guò)繞組波過(guò)程計(jì)算，因?yàn)榇?、并?lián)后，入波電壓值不同，絕緣結(jié)構(gòu)相同，串聯(lián)時(shí)，梯度低，安全裕度小，并聯(lián)時(shí)，梯度大，安全裕度大。繞組的沖擊場(chǎng)強(qiáng)在設(shè)計(jì)許用值之內(nèi)，且整體安全裕度較大，繞組絕緣安全可靠。

2.2.2 串并聯(lián)開(kāi)關(guān)的應(yīng)用及高壓中部電場(chǎng)分析

通過(guò)計(jì)算各觸頭電壓，嚴(yán)格控制帶電體絕緣在油中的表面場(chǎng)強(qiáng)，使其滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的場(chǎng)強(qiáng)許用值。根據(jù)計(jì)算電位，確認(rèn)串并聯(lián)開(kāi)關(guān)的絕緣水平選取，對(duì)首端沖擊650kV，工頻275kV，級(jí)間沖擊450kV，工頻180kV。

2.2.3 機(jī)械強(qiáng)度

產(chǎn)品主要依賴(lài)于線(xiàn)圈短路和油箱的機(jī)械力量。加強(qiáng)線(xiàn)圈動(dòng)力學(xué)和熱穩(wěn)定性的基本要素如下：

（1）用反短路能力計(jì)算變壓器線(xiàn)圈的徑向和軸向不穩(wěn)定性，以確保完全安全。

（2）針對(duì)高壓線(xiàn)圈徑向穩(wěn)定性采取了強(qiáng)有力的措施。使用半硬化銅絲增加徑向斷路器的平均臨界電壓，增加低壓線(xiàn)圈內(nèi)的內(nèi)部桿數(shù)，在線(xiàn)圈內(nèi)的線(xiàn)圈內(nèi)的線(xiàn)圈，在線(xiàn)圈內(nèi)的線(xiàn)圈內(nèi)的線(xiàn)圈，在管和支撐桿之間的線(xiàn)圈使其緊湊。

（3）線(xiàn)圈墊由高密度的硬紙板組成，在持續(xù)的壓力下干燥，頂部環(huán)繞。

（4）油輪形狀像鐘樓罐車(chē)由壁焊的焊接的高強(qiáng)度鋼板加強(qiáng)下層屋頂水箱，水箱上部加強(qiáng)支柱，蓋子，計(jì)算機(jī)械強(qiáng)度，加強(qiáng)合理配置數(shù)量和油缸的地位，讓他們成為優(yōu)雅而精致的機(jī)械強(qiáng)度符合要求。在負(fù)壓力下計(jì)算的最大彈性為5.4毫米，在恒定壓力下，最大的彈性變形為6.48毫米。

2.2.4 低噪聲

變壓器的噪音主要是由磁力剪切引起的棒振動(dòng)引起的。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，已經(jīng)采取了下列措施，通過(guò)技術(shù)保障減少了核振動(dòng)。

（1）這個(gè)產(chǎn)品的核心是一個(gè)三相三角學(xué)三角三角六級(jí)結(jié)。桿是高強(qiáng)度鋼板

（2）上鐵軛和下鐵軛是由高強(qiáng)度的鋼板夾子組成的。把均勻的張力放在門(mén)閂上，嚴(yán)格控制離合器。

（3）棒與高強(qiáng)度聚酯膠帶緊密相連，聚酯膠帶具有均勻的力。每個(gè)層邊緣的環(huán)氧樹(shù)脂涂片可以增加對(duì)原子核的粘附力，減少硬核末端的振動(dòng)。

（4）使用高頻數(shù)字安裝設(shè)備切割硅鋼，在安裝過(guò)程中減少芯片的內(nèi)部壓力。核心使用無(wú)褶皺技術(shù)，避免額外的機(jī)械壓力，減少過(guò)載損失。

這些方法和措施導(dǎo)致變壓器的噪音高達(dá)60分貝。

3 結(jié)語(yǔ)

定量設(shè)計(jì)在變壓器的設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)中非常重要。經(jīng)過(guò)多年的有限分析，從一個(gè)點(diǎn)到另一個(gè)點(diǎn)的過(guò)程形成了完整的分析，形成了獨(dú)立的定量分析師和控制標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品128kV雙電壓變壓器過(guò)程中，應(yīng)用量化設(shè)計(jì)，充分利用有限的模擬來(lái)分析產(chǎn)品計(jì)劃的電場(chǎng)、磁場(chǎng)、流體和機(jī)械性能，以確保這些產(chǎn)品的可靠性，尤其在串并聯(lián)開(kāi)關(guān)及無(wú)勵(lì)磁分接開(kāi)關(guān)整體設(shè)計(jì)方案的可行性、不對(duì)稱(chēng)漏磁引起的漏磁變化、特殊開(kāi)關(guān)的絕緣水平確定、繞組之間的電流分配等方面為設(shè)計(jì)提供了重要設(shè)計(jì)依據(jù)。