专利名称：22万伏级高压侧角接的全绝缘有载调压变压器的制作方法
技术领域：
本发明属于变压器领域，涉及一种全绝缘变压器，具体地说是一种设置内置避雷 器的22万伏级高压侧角接的全绝缘有载调压变压器。
背景技术：
在国内的电力系统中，22万伏级的高压侧的接法均为星形接法，这对高压绕组而 言最经济；既可有中性点可以利用，允许直接接地或通过阻抗接地，又可降低中性点的绝缘 水平(即分级绝缘，即星形接法的绕组线端的绝缘水平高于中性点的绝缘水平，以22万伏 级为例，线端的绝缘水平为LI950AC395，而中性点的绝缘水平为LI400AC200)；可在每相中 性点处设分接头，有载调压开关可以采用中性点调压；因此，在油浸式电力变压器性能参数 的国家标准GB/T6451中规定，无论何种型式的22万伏级电力变压器，其高压侧均需采用星 形接法，以保证变压器选型的合理性。对于非自耦的22万伏级双圈或三圈有载调压变压 器，由于采用中性点调压方式，各相分接头之间的电压差很小，有载调压开关可以选用三相 一体的结构，其对地绝缘水平按照高压侧中性点的绝缘水平，因其为分级绝缘系统，故通常 最高仅相当于11万伏级的绝缘水平。但在国外的电力系统中，尤其在中东地区的某些国家，出于历史原因及实际工程 需要，22万伏级的高压侧的接法有时设置为三角形接法，即一相的末端联接另一相的首端， 这使得变压器不可避免地成为首末端绝缘水平相同的全绝缘变压器；若为有载调压变压 器，则有载调压开关的绝缘水平亦随之提高，制造成本急剧上升。在常规接线原理下，异相的分接头之间的试验电压差至少相当于完整的22万伏 级绝缘试验电压，如果考虑雷电冲击电压作用下的冲击振荡电压的话，甚至将大于22万伏 级首端对地的绝缘试验电压，这完全不同于星形接法时的中性点调压方式下各相分接头之 间的电压差很小的情形，使得采用三相一体型的开关不再可能，而必须使用三只单相的有 载开关，仅有载调压开关成本就将增加为三相一体时的2. 4倍左右(国内22万级变压器最 主流配置的德国进口的三相一体组合式有载调压开关一般价格均在人民币50万元以上)。 如果考虑需要因此扩大的油箱体积以及变压器油的用量，则增加成本更多。另外，有载调压开关的绝缘水平参数除了开关对地的绝缘水平以外，另一个同样 重要的参数是分接选择器的绝缘水平，它取决于调压线圈整体以及各分接头级间的冲击电 压差，如果调压线圈在雷电冲击作用下振荡电压很大，则必须配置绝缘等级足够高的分接 选择器。尤其是当分接选择器的绝缘水平要求过高时，将被列为特制规格，价格很昂贵。但在这种高压侧角接的有载调压变压器中，雷电冲击下的过电压问题是相当严重 的，因为一相的末端即联接着另一相的首端，无论哪一相首端进行雷电冲击试验，均相当于 对另一相的调压线圈及调压开关直接施加冲击电压，尤其是当有载调压开关处于额定分接 位置——也就是入波点在调压线圈首末端的分接头而调压线圈整体悬空状态下，调压线圈 完全处于自由振荡状态，即相当于将一个950kV的冲击电压直接施加到调压线圈的一端， 而其它各抽头均悬空任其自由振荡时，调压线圈的首末端之间的整体振荡冲击电位差以及分接抽头级间的冲击电位差将达到相当大的数值，根据针对不同的线圈结构类型进行波过 程计算及半成品分布电位测定的结果，整体振荡冲击电位峰值最大可达到入波峰值的60% 以上，即可能大于950X60% = 570kV，而世界上最大的变压器有载调压开关制造商——德 国MR公司的组合型有载调压开关所提供的最高绝缘水平的分接选择器的规格为“DE”型， 对应的调压线圈的首末端之间的整体振荡冲击电位上限值为550kV，可见，此时已经需要特 制有载开关。但一味地选用配置足够高的绝缘水平的分接选择器的有载开关或订购特制开 关，并非解决问题、提高可靠性的根本之道，因为一旦发生估算分析之外的冲击振荡而且超 过了开关本身的耐压能力，有载调压开关将遭受破坏，返修或更换成本不容忽视。对于超高压变压器中的有载调压开关而言，在电流与调压级数确定的前提下，开 关的相数、对地绝缘水平与分接选择器的绝缘水平决定了开关价格。因此，在设计各种超高 压有载调压开关变压器时，为了降低成本并提高可靠性，其一应该尽量选用两相一体或三 相一体的有载调压开关；其二 应该尽量选用绝缘水平较低的有载调压开关；其三应该通 过绝缘技术的改进尽量保护开关免受各种过电压的冲击而致损坏。针对这种高压侧角接的22万伏级全绝缘有载调压变压器，国内以前有人提出过 将分接头设置在星形联接的低压侧进行中性点调压的方法，以避免高压侧雷电冲击电压对 有载调压开关的直接冲击，以便可选用电压等级很低的开关；但这种方法只能停留在理论 上，因为在实际工程应用中，这种变压器的额定容量很大，可达180MVA以上，在中东地区甚 至达到300MVA，若设置为低压侧调压，固然大大降低了绝缘水平，但其电流变得相当大，可 达2000-3000安倍甚至更大，而通常1200A是三相一体型开关的电流上限，故必须使用三只 单相开关。如果再考虑到如此大电流的调压线圈的结构型式可行性及分接引线的工艺性及 引起的漏磁效应，这种将分接头设置在低压侧的方法在大容量变压器中是不可取的。因此，有必要研究一种22万伏级高压侧角接的全绝缘有载调压变压器的新型结 构，能选用多相一体开关以降低有载调压开关成本，并能降低开关绝缘水平以可靠保护开 关。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能选用多相一体开关以降低有载调压开关成本，并能 降低开关绝缘水平以可靠保护开关的22万伏级高压侧角接的全绝缘有载调压变压器。本发明实现上述发明目的的技术方案是一种22万伏级高压侧角接的全绝缘有 载调压变压器，具有主体，主体包括第一高压线圈、第二高压线圈、第三高压线圈、第一调压 线圈、第二调压线圈、第三调压线圈以及三个低压线圈，所述第一高压线圈与第一调压线圈 首末相连，第二高压线圈与第二调压线圈首末相连，第三高压线圈与第三调压线圈首末相 连，所述第一调压线圈连接有单相有载调压开关，其创新点在于所述第二调压线圈和第三 调压线圈间连接有两相一体有载调压开关，所述第一高压线圈的首端与第二高压线圈的末 端通过引线首尾相连；所述第二调压线圈的首端与第三调压线圈的首端通过两相一体有载 调压开关的分接选择器的触头相连；所述第三调压线圈的首端与第一调压线圈的末端通过 单相有载调压开关的分接选择器的触头首尾相连，所述第一调压线圈、第二调压线圈和第 三调压线圈的首末端均并联有若干枚避雷器元件。所述避雷器元件是330V/mm高梯度电阻片，其直径约为64mm、厚度约为22. 5mm，每个电阻片冲击电压保护水平为7. 35kV。本发明改变任意一相内的高压线圈与调压线圈的相对位置，使首尾相连的相关两 相内的调压线圈通过有载调压开关的分接选择器的触头相连，大大减小了这两相调压线圈 (即调压开关)之间的试验电压差，使此二相得以采用两相一体的有载调压开关，从而整个 变压器可采用一只两相一体开关加一只单相开关的组合来实现调压功能，取代了常规的需 要使用三只单相开关的结构。同时，在调压线圈首末端并联适当数量的避雷器元件，可以有 效地限制调压线圈在雷电冲击下的电位振荡，从而降低了有载调压开关的分接选择器的绝 缘水平，达到降低材料成本并可靠保护调压开关的目的。
图1是本发明的接线原理图。图1中是以改变B相内的高压线圈与调压线圈的相对位置为示例，实际应用时不 限定某相，任意一相均可。图1中，“A，B, C”为三相高压侧出线端子代号；"a, b，c, ο”为三相低压侧及低压 中性点出线端子代号；“*”为同名端标记符号；“K”为有载调压开关极性选择器触头代号；
“+，-”为有载调压开关极性选择器位置代号；“Χ9，Χ8，......，Χ1”、“Υ9，Υ8，......，Υ1”、
“Ζ9，Ζ8，......，Ζ1”依次为A、B、C三相的调压线圈分接出头代号。
具体实施例方式以下结合附图对本发明作出进一步详细说明。一种22万伏级高压侧角接的全绝缘有载调压变压器，具有主体，主体包括第一高 压线圈1、第二高压线圈1’、第三高压线圈1”、第一调压线圈2、第二调压线圈2’、第三调压 线圈2”以及三个低压线圈3，所述第一高压线圈1与第一调压线圈2首末相连，第二高压线 圈1’与第二调压线圈2’首末相连，第三高压线圈1”与第三调压线圈2”首末相连，所述第 一调压线圈2连接有单相有载调压开关4，所述第二调压线圈2’和第三调压线圈2”间连接 有两相一体有载调压开关4’，所述第一高压线圈1的首端与第二高压线圈1’的末端通过 引线首尾相连；所述第二调压线圈2’的首端与第三调压线圈2”的首端通过两相一体有载 调压开关4’的分接选择器的触头相连；所述第三调压线圈2”的首端与第一调压线圈2的 末端通过单相有载调压开关4的分接选择器的触头首尾相连，如此完成高压侧的三角形联 结。所述第一调压线圈2、第二调压线圈2’和第三调压线圈2”的首末端均并联有若干 枚避雷器元件5。所述避雷器元件5是选购日本制造的330V/mm高梯度电阻片，其直径约为64mm、厚 度约为22. 5mm，每枚的冲击电压保护水平为7. 35kV。如图1所示，改变B相内的第二高压线圈1’与第二调压线圈2’的相对位置，将B 相第二调压线圈2’置于接近B相出线套管的位置，使得首尾相接的A、B两相内的第一调压 线圈2和第二调压线圈2’通过两相一体有载调压开关4’的分接选择器的动触头相连，大 大减小了这两相调压线圈(即调压开关)之间的试验电压差，使此二相得以采用两相一体 的有载调压开关，余下一相仍使用单相开关，从而整个变压器可采用一只两相一体开关加一只单相开关的组合来实现调压功能，取代了常规的需要使用三只单相开关的结构，明显 降低了有载调压开关成本(通常可节省30%左右)。同时，在第一调压线圈2、第二调压线圈2’和第三调压线圈2”首末端并联适当数 量的避雷器元件5，可以有效地限制调压线圈在雷电冲击下的电位振荡。这种避雷器元件5 是一种瓷制的非线性电阻圆板，单片的常规规格为直径约为64mm、厚度约为22. 5mm左右， 每枚的冲击电压保护水平约为7. 35kV ；根据调压线圈在常规运行时遭受的最大电压、局部 放电试验时遭受的最大电压、感应耐压试验时遭受的最大电压和短路时遭受的最大电压来 确定氧化锌避雷器元件的数量，当变压器受到雷电冲击时，若调压线圈的振荡电位超过氧 化锌避雷器元件组所能承受的最大电压，非线性电阻将导通，化解了调压线圈的振荡过电 压。以分接电压为典型的220士8X1. 25% kV的高压侧角接的有载调压变压器为例，需配 置常规规格的避雷器元件21枚，此时调压线圈的任意两个出头之间的冲击电压将被限制 在154.35kV( = 21X7.35)以下，即降为未安装内置避雷器之前的三分之一以下。可见调 压线圈的冲击振荡受到了明显的抑制。采用这种冲击抑制结构以后，与常规的一味使用带有很高绝缘等级的分接选择器 的有载调压开关(对于22万伏级高压侧角接的全绝缘有载调压变压器，至少需选用德国MR 公司的“DE”型分接选择器)和加强线圈主纵绝缘的做法相比，电气性能的可靠性大大提 高，同时可以根据避雷器元件组所能承受的最大电压来选择较低绝缘等级分接选择器的有 载调压开关(一般只需选用“B”或“C”型分接选择器，至少降低了两个规格)，显著降低了 有载调压开关材料成本，而且最直接并有效地保护了昂贵的开关。另外，由于在第一调压线 圈2、第二调压线圈2’和第三调压线圈2”的首末端并联了内置避雷器5，第一调压线圈2、 第二调压线圈2’和第三调压线圈2”的冲击电位振荡被限制在较小的范围内，因此，第一调 压线圈2、第二调压线圈2’和第三调压线圈2”可以采用相对简单的单层圆筒式或多螺旋式 线圈结构，并且其匝绝缘厚度及饼间油道都可以选择更小的尺寸，节约了材料。
权利要求
一种22万伏级高压侧角接的全绝缘有载调压变压器，具有主体，主体包括第一高压线圈(1)、第二高压线圈(1’)、第三高压线圈(1”)、第一调压线圈(2)、第二调压线圈(2’)、第三调压线圈(2”)以及三个低压线圈(3)，所述第一高压线圈(1)与第一调压线圈(2)首末相连，第二高压线圈(1’)与第二调压线圈(2’)首末相连，第三高压线圈(1”)与第三调压线圈(2”)首末相连，所述第一调压线圈(2)连接有单相有载调压开关(4)，其特征在于所述第二调压线圈(2’)和第三调压线圈(2”)间连接有两相一体有载调压开关(4’)，所述第一高压线圈(1)的首端与第二高压线圈(1’)的末端通过引线首尾相连；所述第二调压线圈(2’)的首端与第三调压线圈(2”)的首端通过两相一体有载调压开关(4’)的分接选择器的触头相连；所述第三调压线圈(2”)的首端与第一调压线圈(2)的末端通过单相有载调压开关(4)的分接选择器的触头首尾相连，所述第一调压线圈(2)、第二调压线圈(2’)和第三调压线圈(2”)的首末端均并联有若干枚避雷器元件(5)。
2.根据权利要求1所述的22万伏级高压侧角接的全绝缘有载调压变压器，其特征在 于所述避雷器元件(5)是330V/mm高梯度电阻片，其直径约为64mm、厚度约为22. 5mm，每 个电阻片的冲击电压保护水平为7. 35kV。
全文摘要
本发明公开了一种22万伏级高压侧角接的全绝缘有载调压变压器，主体由高压线圈、调压线圈及低压线圈等组成，将首尾相连的相关两相内的调压线圈通过有载调压开关的分接选择器的触头相连，从而使有载调压开关得以采用一只两相一体开关加一只单相开关的组合来实现调压功能，取代了常规的使用三只单相开关的结构；同时，在各相调压线圈首末端并联适当数量的避雷器元件，以限制调压线圈在雷电冲击下的电位振荡，明显降低了有载调压开关的分接选择器的绝缘水平，并可靠地保护开关。本发明以较低成本实现了显著降低有载调压开关成本并可靠保护有载调压开关的目的。
文档编号H01C7/12GK101958187SQ20101026916
公开日2011年1月26日 申请日期2010年8月27日 优先权日2010年8月27日
发明者张中 申请人:江苏上能变压器有限公司