720MVA/ 500kV 三相发电机变压器的开发设计 (上)
孙树波 ,高 炜 ,王寿民 ,钟俊涛 ,李文海 ,董振华
(沈阳变压器有限责任公司 , 辽宁 沈阳 110025)
摘要 :介绍了 720MVA/ 500kV三相发电机变压器的选用
参数
转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应
、结构及为提高变压器可靠性而采用的关键技
术。
关键词 :大容量 ;超高压 ;发电机变压器 ;开发 ;设计
中图分类号 :TM4 文献标识码 :A 文章编号 :1001 - 8425 (2001) 04 - 0001 - 05
1 产品研制的目的和背景
随着电力工业的发展 ,电力系统对大容量三相
发电机变压器的需求越来越大。尤其是近几年来国
内 600MW发电机组的发展非常快 ,所以对变压器厂
家来说 ,开发研制超高压大容量发电机变压器 ,对促
进电力工业的发展 ,提高自身的市场竞争力 ,具有重
要的现实意义。针对此情况 ,我公司研制了与其配
套使用的 720MVA 发电机变压器 ,该产品的研制也
为将来研制三峡工程使用的 840MVA 产品奠定了基
础。下面介绍一下我公司开发的 720MVA/ 500kV 三
相发电机变压器的一些情况。
2 720MVA/ 500kV 三相发电机变压器开发样
机的技术
规范
编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载
根据目前市场上与 600MW 机组配套的变压器
参数 ,确定了该产品的
技术规范
歌舞娱乐场所消防安全技术规范高危儿管理技术规范特种设备安全技术规范低压电线电缆技术规范低压电缆技术规范书
,其参数如下 :
型号 :SFP - 720 000/ 500
额定容量 :720 000kVA
电压组合 : (550 - 2 ×2. 5 %) / 20kV
短路阻抗 :14 %
空载电流 : < 0. 2 %
极性 :减极性
频率 :50Hz
使用条件 :户外
绝缘水平 : SI1175LI1550AC680 - LI325AC140/
LI140AC55
冷却方式 :ODAF
联结组标号 : YNd11
执行标准 : GB1094. 1 - 2 —1996 , GB1094. 3 —85 ,
GB1094. 5 —85 , GB311. 1 —1997 , GB/
T16927. 1 —1997 ,GB/ T16927. 2—1997EY
及 IEC有关标准。
3 720MVA/ 500kV 三相发电机变压器技术性
能设计值
容量 :720 000kVA
电压组合 : (550 - 2 ×2. 5 %) / 20kV
短路阻抗 :14. 52 %
空载损耗 : P0 = 316kW
负载损耗 : Pk = 1 476kW
总损耗 : P = 1 792kW
空载电流 :0. 08 %
效率 :99. 75 %
重量 :器身重 301t
油重 81t
油箱重 51t
拆卸件重 40t
运输重 357t
总重 478t
4 产品结构
4. 1 铁心
铁心采用进口高导磁冷轧硅钢片 ,全斜接缝无
孔绑扎 ,铁心整体为三相五柱式 ,整体结构如图 1 所
示。其结构特点为 :
(1)为有效防止局部过热 ,夹件采用不导磁材料 ;
(2)夹件系统不形成回路 ,以降低漏磁在铁心夹
持框架内感应的涡流及损耗 ;
(3)在下夹件放有通长磁屏蔽 ,使下部三相磁通自成
回路 ,有效地控制漏磁通的路径 ,从而降低杂散损耗。
4. 2 绕组
高压绕组采用分区补偿的插入电容式结构 (见
图 2) ,低压绕组采用三螺旋形式。换位形式见图 3。
第 38 卷 第 4 期
2001 年 4 月
变压器
TRANSFORMER
Vol. 38
April
No. 4
2001
图 1 铁心装配示意图
换位间隔通过计算后确定。
4. 3 绝缘
采用我公司多年生产的 500kV 变压器成熟的绝
缘结构 ,绕组为整体套装。该结构特点为 : ①高低压
绕组上部用高强度压板压紧 ,低压绕组采用硬纸筒
作为骨架 ,具体结构见图 4。②导油结构高压绕组
为内进外出 ,低压绕组为外进内出 ;绝缘内部油流速
度被控制在一定范围内 ,以防止油流带电现象的产
生。
4. 4 油箱
油箱为筒式油箱。油箱的所有加强铁采用钢板
压弯的槽形加强铁。油箱中部有两道 400mm ×
700mm 的腰箍。具体结构及加强铁布置见图 5、图
6。油箱整体加强铁的布置为框架式结构 ,箱底、箱
壁与腰箍形成一个框架加强结构 ,大大地提高了油
箱的强度。
为避免漏磁通引起箱壁的局部过热及降低杂散
损耗 ,在箱壁、箱盖内侧加焊铜屏蔽。为保证箱盖铜
屏蔽的可靠连接 ,箱沿处的铜屏蔽连接采用了一种
特殊的连接方式。
4. 5 引线
高压 500kV 出线为间接式出线结构。该结构简
明 ,安装方便。低压引线采用铜管与铜排连接的结
构。为保证引线有足够的机械强度 ,所有铜管与铜
排的电流密度均小于 2A/ mm2。
4. 6 总装配
产品的总体外型如图 7 所示。
a.低压三相出线为共盒体结构 ,从而使低压三
相引起的外部漏磁通为零。
b. 器身采取六向刚性定位结构 ,可保证器身在
运输过程中不发生位移 ,并在产品上安装了冲击记
录仪记录冲击情况。
c.采用带报警接点的压力释放阀 ,并配有导油
管将油引到油箱下部。
d. 采用带集气装置的气体继电器 ,取气样方便。
e.在油箱中下部设有取油样的油样活门 ,并配
有事故放油及器身排油的放油阀。
f .储油柜采用最新型的胶囊式储油柜。该型储
油柜维护方便、不渗漏。
5 720MVA/ 500kV 发电机变压器设计中的技
术关键
作为与大容量发电机配套的变压器 ,其发生故
障时波及面广 ,所造成的损失更是难以估量 ,因此必
须保证产品能够可靠地安全运行。而影响超大容量
变压器可靠性的问
题
快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题
主要有以下几个方面 : ①绝缘
2 变压器 第 38 卷
图 2 高压绕组型式示意图
图 3 低压绕组型式示意图
图 4 绝缘结构示意图
问题 ; ②局部过热问题 ; ③短路强度问题 ; ④油流分
布及温升问题。另外 ,由于该产品油箱超长、超宽 ,
因而油箱强度也是比较突出的问题。针对这些问
题 ,为保证该变压器有足够的安全裕度 ,在设计过程
中我们采取了相应的措施。
3 第 4 期 孙树波、高 炜、王寿民、钟俊涛、李文海、董振华 :720MVA/ 500kV三相发电机变压器的开发设计 (上)
图 5 油箱加强铁布置正视图 图 6 油箱加强铁布置侧视图
图 7 变压器外部结构布置示意图
4 变压器 第 38 卷
5. 1 绝缘问题
变压器可靠性在很大程度上决定于变压器内
绝缘的可靠性。变压器绕组段间绝缘以考核各种冲
击波下的绝缘强度为主 ,而主绝缘一般以考核工频
电压下的绝缘强度为主。对于绝缘设计来说 ,有一
点必须保证 ,即在任何情况下都不允许存在危险的
局部放电。为了保证在设计阶段即能对各个关键部
位的电场分布有准确的把握 ,我们利用开发和引进
的多种电场和波过程的解析与仿真软件对变压器的
绝缘结构进行了冲击波分布及二维或三维电场的计
算机仿真 ,从而得出最佳的绝缘结构 ,并达到无局放
的设计目标。
图 8、图 9 为冲击入波时高压绕组和低压绕组
的电位分布曲线 ,从图中可以看出 ,高压绕组的电位
分布沿高度方向达到逐次下降的目的 ,避免了因振
荡引起局部电位升高的现象 ,低压绕组的电位分布
从中部到两端基本呈线性下降 ,中部的最高电位只
有入波电压的 10. 57 %。上述电位分布的绝缘裕度
可达到 1. 3 以上。图 10 为冲击入波的高压段间梯
度的计算值。从计算值可以看出 ,段间最大梯度为
7. 56 % ,段间的绝缘裕度可达到 1. 4 以上。
图 8 高压绕组全波冲击感应电位分布
图 9 低压绕组全波冲击感应电位分布
图 10 高压绕组全波冲击段间梯度示意图
另外 ,为了降低局部放电 ,对容易出现电场集
中的部位 (如夹件腹板、肢板、油箱、法兰开口处) 的
电极形状都进行了处理。并且根据多年来我公司对
局放问题的研究经验和科研成果 ,合理地选择了引
线距离 ,对局放有影响的材料一律不用 ,从而保证产
品不出现局放问题。
5. 2 变压器内的漏磁场解析及避免出现局部过热
的措施
变压器的漏磁场是指由一、二次绕组负载电流
的平衡磁势所产生的磁场。随着变压器容量的增
大 ,变压器内的漏磁问题明显突出。一方面 ,由于漏
磁通的增大 ,漏磁场在结构件中引起的杂散损耗明
显增大 ,造成效率降低 ;另一方面 ,由于漏磁集中 ,有
可能造成局部过热 ,影响变压器的可靠运行。因此 ,
我们通过计算机仿真软件对变压器内的漏磁分布进
行准确的计算。根据计算结果 ,该产品铁心夹件全
部采用了不导磁钢板 ,并且在高、低压侧油箱内壁的
两个旁轭范围内铺设了铜屏蔽 ;铜屏蔽下部至箱底 ,
上部至箱盖上铁轭。为了降低夹件的杂散损耗 ,在
下夹件处放置了一块通长的磁屏蔽 ,这一措施使下
部三相漏磁通自成回路 ,可以大大降低杂散损耗。
为了减小漏磁在铁心夹持框内产生的环流 ,所有横
梁、垫脚等夹件的连接均采用绝缘连接、一点接地的
结构。
表 1 为利用计算机计算的附加损耗的计算值。
表 1 产品附加损耗的计算值
附加损耗/ kW
拉板 夹件 油 箱 绕组 总计
6. 8 0. 1 16. 5 88. 5 270. 9 382. 8
随着容量的增大 ,变压器引线磁场问题变得越
来越突出。该产品低压引线电流为 20 785A ,相电流
为 12 000A ,引线周围的磁场强度相当高。为了减小
附加损耗 ,避免局部过热 ,低压出线采用一个大升高
座。低压升高座内除了套管出线及冷却管外 ,其余
部位均用铜屏蔽覆盖。
(待续)
5 第 4 期 孙树波、高 炜、王寿民、钟俊涛、李文海、董振华 :720MVA/ 500kV三相发电机变压器的开发设计 (上)