專利名稱：一種超高壓自耦有載調壓變壓器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于變壓器領域，涉及一種自耦有載調壓變壓器，具體地說是一種為 大型電解鋁工程用整流變壓器供電的的超高壓自耦有載調壓變壓器。
背景技術：
二十一世紀以來，隨著國家基本建設的快速發展，有色金屬冶煉行業也得到了迅 速發展，其中尤以電解鋁行業為甚。以前相當罕見的100萬噸鋁項目已經司空見慣，在河 南、甘肅、山東、內蒙古等地，興起了一股電解鋁項目建設的熱潮，市場對配套有載調壓整流 變壓器的需求量急劇增加。作為電解鋁工程的核心設備，整流變壓器行業也得到了蓬勃發展，對整流變壓器 的技術性能要求也有了很大的提高。作為高能耗設備，整流變壓器的先進性也一定程度地 影響了電解鋁的成本，因此，在最近的五年里，大型有載調壓整流變壓器的電壓等級、結構 型式、損耗性能等均發生了很大變化，每前進一步，都意味著巨大的經濟效益。當前，業主對 有載調壓整流變壓器的技術要求呈現如下特點①單臺容量大(調變容量已接近150MVA)； ②電壓等級高(為提高輸變電效率，大多數新上馬工程網側電源均采用220千伏及以上電 壓)；③結構型式多樣化(逐漸由單一的遞降式整流變壓器為主流演變為以自耦有載調壓 整流變為主流)；④損耗性能要求高(由遞降式整流變壓器演變到自耦有載調壓整流變降 低了 30%左右的負載損耗)；⑤調壓級數多(目前主流為79級或95級有載調壓，必須采用 多級粗細調方式)。在22萬伏及以上自耦有載調壓整流變的設計中，由于電壓等級高、繞組電流大、 調壓范圍大、線圈個數多等因素，通常均把它設計為調壓變壓器器身與整流變壓器器身獨 立分體結構，即自耦有載調壓變壓器與移相整流變壓器分別放置于不同的油箱中，其間以 油-油套管聯接。但在這種超高壓自耦有載調壓變壓器中，雷電沖擊下的過電壓問題是必須考慮 的，粗調與細調線圈的主絕緣、縱絕緣必須考慮超高壓首端入波而細調線圈懸空振蕩時、中 性點入波而細調線圈懸空振蕩時的電壓振蕩情況，沖擊電壓在粗調線圈及細調線圈中的分 布決定了線圈之間的絕緣距離以及有載調壓開關的絕緣水平。根據相關產品的半成品試驗 測定以及波過程計算分析，由于這種多級粗細調的調壓級數多(一般電力變壓器是17級， 而大型整流變通常不少于79級)且調壓范圍大(一般電力變壓器是士 10%，而大型整流變 通常為5% 105% )，故粗調及細調線圈的匝數相當多，因此其在沖擊電壓作用下的振蕩 要比普通的電力系統內的自耦有載調壓變壓器嚴重的多，這將對有載開關分接選擇器的絕 緣水平提出嚴苛的要求。如果沒有其他的抑制沖擊電壓的有效措施，那么，為了保證應用在 整流領域中的自耦有載調壓變壓器中的有載調壓開關在雷電沖擊電壓下的運行可靠性，就 必須選用分接選擇器絕緣水平足夠高的分接開關。但一味地選用配置足夠高的絕緣水平的 分接選擇器的有載開關并非解決問題提高可靠性的根本之道，因為一旦發生估算分析之外 的沖擊振蕩而且超過了開關本身的耐壓能力，開關將遭受破壞，返修或更換成本不可忽視。[0006]對于超高壓整流變壓器中的有載調壓開關而言，在電流與調壓級數確定的前提 下，開關的對地絕緣水平與分接選擇器的絕緣水平對開關價格影響較大。另外，在大型整流 變壓器中應用的多級粗細調有載調壓開關，由于其制造技術含量很高，目前基本由世界上 最大的變壓器開關制造商——德國MR公司壟斷，故其價格較高，在變壓器制造成本中占據 相當大的比重；尤其是當分接選擇器的絕緣水平要求過高時，將被列為特制規格，價格更是 不菲。因此，在設計超高壓整流變壓器時，為了降低成本并確保可靠性，一方面應該盡量選 用絕緣水平較低的開關，另一方面，應該通過絕緣技術的改進盡量保護開關免受各種過電 壓的沖擊而致損壞。因此，有必要研究一種超高壓自耦有載調壓變壓器，能發揮常規自耦變壓器節能 節材的特點，同時能抑制雷電沖擊，降低多級粗細調有載調壓開關的分接選擇器的絕緣水 平，以便可靠地保護開關。
發明內容本實用新型的目的是要提供一種超高壓自耦有載調壓變壓器，能發揮常規自耦變 壓器節能節材的特點，同時能抑制雷電沖擊，降低多級粗細調有載調壓開關的分接選擇器 的絕緣水平。為了達到上述目的，本實用新型的技術方案是一種超高壓自耦有載調壓變壓器， 其主體包括鐵心、補償線圈、粗調線圈、串聯線圈、細調線圈和有載調壓開關，粗調線圈的首 端連接于串聯線圈的末端，粗調線圈的末端引出為中性點，如此則將粗調線圈設置為自耦 結構中的公共線圈部分，粗調線圈和串聯線圈則構成了輸入電能的一次側，細調線圈與粗 調線圈，通過有載調壓開關聯系在一起，有載調壓開關的細調分接頭輸出電壓為二次側電 壓。由內而外采用鐵心一補償線圈一粗調線圈一串聯線圈一細調線圈這樣的線圈排 列方式。所述細調線圈首末端之間并聯有內置避雷器。所述內置避雷器是一種瓷制的非線性電阻圓板，單片的常規規格為直徑約為 50mm、厚度約為20mm，每枚的沖擊電壓保護水平約為7. 4kV。這種新型結構的有益效果是(1)這種自耦降壓結構，利用了粗調線圈作為自耦繞組的公共線圈，與靠近超高壓 進線端子的串聯繞組一起構成電源一次側繞組，而不必再另行設置其他線圈，這種自耦結 構完全具備常規自耦結構的電力變壓器所具備的優勢特性，能起到顯著的節約主材用量并 降低負載損耗及空載損耗的作用。(2)由于在細調線圈首末端之間并聯內置避雷器，內置避雷器是由若干片瓷制非 線性電阻圓板組成，根據細調線圈在常規運行時遭受的最大電壓、局部放電試驗時遭受的 最大電壓、感應耐壓試驗時遭受的最大電壓和短路時遭受的最大電壓來確定非線性電阻圓 板的數量；當變壓器受到雷電沖擊時，若細調線圈的振蕩電位超過避雷器元件組所能承受 的最大電壓，非線性電阻將導通，化解了細調線圈的振蕩過電壓。采用這種沖擊抑制結構以 后，與常規的一味使用帶有很高絕緣等級的分接選擇器的有載調壓開關和加強線圈主縱絕 緣的做法相比，電氣性能的可靠性大大提高，同時可以根據避雷器元件組所能承受的最大電壓(即釋放電壓)來選擇較低絕緣等級分接選擇器的有載調壓開關，顯著降低了制造成 本，而且最直接并有效地保護了昂貴的多級粗細調有載調壓開關。(3)由于在細調線圈首末端之間并聯內置避雷器，細調線圈的沖擊電位振蕩被限 制在較小的范圍內，因此，抽出眾多分接頭的細調線圈可以采用簡單的線圈結構，并且細調 線圈的匝絕緣厚度及餅間油道都可以選擇較小的尺寸，節約了材料。
圖1是本實用新型——超高壓自耦有載調變壓器的接線原理圖；圖2是本實用新型——超高壓自耦有載調變壓器的線圈排列結構示意圖；為標示方便，以79級有載調壓作示例，為實現79級調壓，需采用粗調5級及細調 16級的多級粗細調方式。附圖中，“1-16”為細調線圈分接出頭的編號，“17-21”為粗調線 圈分接出頭的編號；“*”為同名端標志。
具體實施方式
以下對照附圖，通過具體實施方式
的描述，對本實用新型作出進一步說明。如圖2所示，一種超高壓自耦有載調壓變壓器，其主體包括鐵心CR、補償線圈CW、 粗調線圈TW、串聯線圈SW、細調線圈FW和有載調壓開關TC組成，由內而外采用鐵心CR — 補償線圈CW —粗調線圈TW —串聯線圈SW —細調線圈FW這樣的線圈排列方式。如圖1所示，在自耦有載調壓變壓器中，A3、B3、C3為補償線圈的出線端子，在整流 變壓器中該線圈通常用作濾波補償；A、B、C、0為電源輸入側——網側的三相進線端子及中 性點引出端子；Am、Bm、Cm為自耦有載調壓變壓器將電能輸出至整流變壓器的出線端子。粗調線圈TW的首端連接于串聯線圈SW的末端，粗調線圈TW的末端引出為中性 點，如此則將粗調線圈TW設置為自耦結構中的公共線圈部分，粗調線圈TW和串聯線圈SW 則構成了輸入電能的一次側。由粗調線圈TW和細調線圈FW構輸出電能的二次側，細調線圈FW與粗調線圈TW 通過有載調壓開關TC聯系在一起，有載調壓開關TC的細調分接頭輸出電壓為二次側電壓。在細調線圈FW首末端之間并聯內置避雷器SA，內置避雷器SA是由若干片瓷制非 線性電阻圓板組成，單片的常規規格為直徑約為50mm、厚度約為20mm，每枚的沖擊電壓保 護水平約為7. 4kV。采用這樣結構的超高壓自耦有載調壓變壓器，其自耦結構完全具備常規自耦結構 的電力變壓器所具備的優勢特性，能起到顯著的節約主材用量并降低負載損耗及空載損耗 的作用；由于在細調線圈FW首末端之間并聯內置避雷器SA，內置避雷器SA是由若干片瓷 制非線性電阻圓板組成，與常規的一味使用帶有很高絕緣等級的分接選擇器的有載調壓開 關和加強線圈主縱絕緣的做法相比，電氣性能的可靠性大大提高，同時可以根據避雷器元 件組所能承受的最大電壓(即釋放電壓)來選擇較低絕緣等級分接選擇器的有載調壓開 關，顯著降低了制造成本，而且最直接并有效地保護了昂貴的多級粗細調有載調壓開關，特 別適用于大型電解鋁工程。
權利要求一種超高壓自耦有載調壓變壓器，其主體包括鐵心(CR)、補償線圈(CW)、粗調線圈(TW)、串聯線圈(SW)、細調線圈(FW)和有載調壓開關(TC)，其特征在于粗調線圈(TW)的首端連接于串聯線圈(SW)的末端，粗調線圈(TW)的末端引出為中性點，將粗調線圈(TW)設置為自耦結構中的公共線圈部分，粗調線圈(TW)和串聯線圈(SW)則構成了輸入電能的一次側，細調線圈(FW)與粗調線圈(TW)，通過有載調壓開關(TC)聯系在一起，有載調壓開關(TC)的細調分接頭輸出電壓為二次側電壓。
2.根據權利要求1所述的超高壓自耦有載調壓變壓器，其特征在于由內而外采用鐵 心(CR)—補償線圈(CW)—粗調線圈(TW)—串聯線圈(SW)—細調線圈(FW)這樣的線圈 排列方式。
3.根據權利要求1所述的超高壓自耦有載調壓變壓器，其特征在于所述細調線圈 (Fff)首末端之間并聯有內置避雷器(SA)。
4.根據權利要求3所述的超高壓自耦有載調壓變壓器，其特征在于所述內置避雷器 (SA)是一種瓷制的非線性電阻圓板，單片的常規規格為直徑約為50mm、厚度約為20mm，每 枚的沖擊電壓保護水平約為7. 4kV。
專利摘要本實用新型提供一種超高壓自耦有載調壓變壓器，其主體包括鐵心、補償線圈、粗調線圈、串聯線圈、細調線圈和多級粗細調有載調壓開關，由內而外采用鐵心→補償線圈→粗調線圈→串聯線圈→細調線圈的線圈排列方式。粗調線圈的首端連接于串聯線圈的末端，其末端引出為中性點，粗調線圈和串聯線圈構成了輸入電能的一次側。細調線圈與粗調線圈通過有載調壓開關相聯，有載調壓開關的細調分接頭輸出電壓為二次側電壓。在細調線圈首末端之間并聯有內置避雷器。本實用新型具備常規自耦結構的電力變壓器所具備的優勢特性，同時能抑制雷電沖擊，降低多級粗細調有載調壓開關的分接選擇器的絕緣水平，可靠地保護有載調壓開關。
文檔編號H01F29/04GK201732668SQ201020260069
公開日2011年2月2日 申請日期2010年7月16日 優先權日2010年7月16日
發明者張中, 江建清 申請人:江蘇上能變壓器有限公司