110kV三繞組變壓器設(shè)計(jì)要點(diǎn)

崔麗麗　韓旭東

摘 要：本文對(duì)110kV三繞組變壓器電磁計(jì)算設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了說(shuō)明，并對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：變壓器；110kV；三繞組；設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.146

1 概述

本文對(duì)110kV電磁計(jì)算中的鐵心計(jì)算、線圈計(jì)算、主絕緣設(shè)計(jì)和損耗計(jì)算中各種參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的要求，并對(duì)產(chǎn)品的鐵心結(jié)構(gòu)、線圈結(jié)構(gòu)和油箱結(jié)構(gòu)、引線結(jié)構(gòu)等需要注意的問(wèn)題進(jìn)行了歸納，與此同時(shí)，對(duì)產(chǎn)品的抗短路能力措施，防滲漏措施等進(jìn)行了研究。希望能夠幫助以后從事110kV變壓器設(shè)計(jì)人員能更快地進(jìn)入角色。

2 110kV三繞組變壓器的電磁計(jì)算設(shè)計(jì)原則

此類變壓器總的要求為：高壓線圈端部出線，等安匝設(shè)計(jì)，同一個(gè)線圈的導(dǎo)線規(guī)格要少，根數(shù)相同，裸線寬度接近，油道按線圈電抗中心線對(duì)稱放置。

（1）鐵心設(shè)計(jì)：磁密：噪聲60dB時(shí)磁密≤1.73T；噪聲65dB磁密≤1.76T，結(jié)構(gòu)形式為三相三柱式，空載損耗系數(shù)1.08，空載電流系數(shù)1.4；

（2）線圈設(shè)計(jì)：高壓線圈：連續(xù)式，最小段數(shù)60，最小電抗高度<20 MVA 時(shí)700mm≥20 MVA 800mm，匝絕緣0.75，采用紙包銅扁線（σ0.2≥120Mpa），電密≤3.4 A/mm2；中壓線圈：連續(xù)式，匝絕緣0.6（35kV），采用紙包銅扁線（σ0.2≥120Mpa），電密≤3.6 A/mm2；調(diào)壓線圈：?jiǎn)螌勇菪交螂p層螺旋式，匝絕緣0.6（換位導(dǎo)線或紙包銅扁線線寬>12.5）0.45（紙包銅扁線線寬≤12.5），σ0.2≥160Mpa，電密≤3.5 A/mm2；調(diào)壓線圈：圓筒式，匝絕緣高壓調(diào)壓1.95.中壓調(diào)壓1.35，σ0.2≥120Mpa，電密≤3.5 A/mm2；

（3）主絕緣設(shè)計(jì)：變壓器采用低-中-高-高調(diào)-中調(diào)排列。低壓-中壓線圈距離 34mm，高壓-調(diào)壓線圈距離36mm，高調(diào)-中調(diào)線圈距離28mm，相間距離≥30mm；上部壓板厚度<63MVA時(shí)50mm，≥63MVA時(shí)60mm；

（4）雜散損耗系數(shù)（50Hz時(shí)）：高-中0.038，高-低0.03 ，中-低0.048。

3 110kV三繞組變壓器的結(jié)構(gòu)

（1）鐵心結(jié)構(gòu)。1）鐵心為三相三柱五級(jí)接縫結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)可以降低變壓器空載損耗，鐵心心柱加裝撐條，提高變壓器抗短路能力；2）鐵心主軛窗內(nèi)采用拉帶拉緊，上主軛采用上梁，下主軛采用墊腳，旁側(cè)采用側(cè)梁，四面夾緊；3）鐵心疊裝完畢后，主軛采用液壓夾緊，心柱采用機(jī)械夾緊；4）鐵心起立后心柱均采用高強(qiáng)度聚酯帶機(jī)械綁扎；5）鐵軛上的級(jí)次墊塊與鐵軛之間必須保證有70%的級(jí)次頂嚴(yán)，以確保主軛受力均勻。

鐵心拉板、夾件及墊腳等均進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，以保證產(chǎn)品鐵心夾緊、器身起吊、壓緊及短路狀態(tài)下的機(jī)械強(qiáng)度。

在結(jié)構(gòu)及工藝措施上保證鐵心接地部位和夾緊件連接部位接觸良好，避免發(fā)生過(guò)熱及放電故障。

（2）線圈結(jié)構(gòu)。1）低壓線圈均采用單螺旋式結(jié)構(gòu)，使用自粘性換位導(dǎo)線，提高了變壓器的抗短路能力；2）高壓線圈采用連續(xù)式結(jié)構(gòu)，使用半硬銅導(dǎo)線，提高了變壓器的抗短路能力；3）中壓線圈采用連續(xù)式結(jié)構(gòu)，使用半硬銅導(dǎo)線，提高了變壓器的抗短路能力；4）高壓調(diào)壓線圈采用八螺旋式結(jié)構(gòu)，使用半硬銅導(dǎo)線，提高了變壓器的抗短路能力。

（3）油箱結(jié)構(gòu)。采用桶式油箱，彎板式加強(qiáng)鐵結(jié)構(gòu)，經(jīng)我公司購(gòu)買的烏克蘭軟件驗(yàn)算，合理加強(qiáng)油箱，保證油箱能真空注油（殘壓小于133Pa）及98kPa的正壓。在保證油箱真空注油的同時(shí)，又使變壓器外形變得簡(jiǎn)潔、美觀。

（4）引線結(jié)構(gòu)。高、中、低壓引線連線采用電纜連接。設(shè)計(jì)上仔細(xì)考核各引線對(duì)器身、鐵心、油箱及其它引線等部位的絕緣距離，選取合適的電極直徑，減少產(chǎn)品的局放，保證足夠的電氣強(qiáng)度。引線盡可能采用冷壓焊連接，減少焊渣飛濺到器身的可能性。充分夾持緊固，保證連接質(zhì)量和短路強(qiáng)度。保證產(chǎn)品質(zhì)量。

4 抗短路能力措施

（1）低壓線圈采用單螺旋結(jié)構(gòu)，由于電流有軸向方向分量，將產(chǎn)生軸向力，此力對(duì)低壓線圈產(chǎn)生扭矩，企圖將線圈轉(zhuǎn)動(dòng)。在短路試驗(yàn)中或?qū)嶋H產(chǎn)品經(jīng)短路后都有過(guò)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象。為了防止線圈的扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，我公司繞制的螺旋式線圈采用壓彎處理，線圈的端部首匝拉平。采用此措施的線圈在短路試驗(yàn)后的檢查中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象；（2）線圈均繞在硬紙板筒上，并采取有效工藝措施保證線圈的緊度，以提高線圈的本身強(qiáng)度，提高整體強(qiáng)度，提高抗短路能力；（3）控制線圈整體高度，保證線圈的安匝平衡，提高線圈的抗短路能力；（4）線餅徑向強(qiáng)度的加強(qiáng)。在變壓器的制作過(guò)程中，由于內(nèi)線圈套入鐵心時(shí)留有一定的套裝裕度，并且無(wú)論是鐵心柱還是線圈內(nèi)徑都有一定的橢圓度，因此，很難保證每一根撐條都能起到相同的徑向支承作用。

為了提高產(chǎn)品的徑向強(qiáng)度，經(jīng)建立模型計(jì)算后表明線餅的徑向強(qiáng)度不足以抵抗短路沖擊時(shí)，內(nèi)撐筒可采用特硬支撐筒，特硬支撐筒與鐵芯之間撐緊，這樣就使特硬支撐筒的支撐鋼度完全可以達(dá)到計(jì)算模型中所要求的支撐剛度值，從而提高線圈的抗失穩(wěn)能力。

同時(shí)為了提高線餅的徑向強(qiáng)度，在此產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，采用機(jī)械強(qiáng)度較高的半硬銅導(dǎo)線或自粘性換位導(dǎo)線。

5 預(yù)防滲漏措施

為保證產(chǎn)品不出現(xiàn)滲漏油的現(xiàn)象，法蘭連接面加工，開密封限槽，油箱箱沿加限位方鋼，保證密封墊的彈性壓縮量，使密封墊能有效密封。對(duì)焊接完的油箱進(jìn)行振動(dòng)失效處理，消除焊接產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，防止產(chǎn)品在運(yùn)行時(shí)內(nèi)應(yīng)力，消除引起變形而產(chǎn)生的滲漏。油箱與片式散熱器的連接采用蝶閥，可有效防止變壓器油的滲漏。

6 降低雜散損耗措施

三繞組變壓器在器身放置"條形"磁屏蔽來(lái)降低變壓器雜散損耗。

7 總結(jié)

本文通過(guò)對(duì)110kV三線圈電磁計(jì)算和結(jié)構(gòu)方面設(shè)計(jì)需要注意的問(wèn)題進(jìn)行了分析總結(jié)。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔立君.特種變壓器理論與設(shè)計(jì)[M].北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1996（05）.

[2]劉傳彝.電力變壓器設(shè)計(jì)計(jì)算方法及實(shí)踐[M].沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)出版社，2002（09）.

作者簡(jiǎn)介：崔麗麗（1982-），女，遼寧沈陽(yáng)人，工程師，主要從事變壓器類產(chǎn)品的研發(fā)和設(shè)計(jì)工作。