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摘要：特高压交流变压器和特高压换流变压器容量大,耐受电压水平高,特别是特高压换流变压器需耐受交直流复合高电压,内部电场分布复杂,代表了变压器油纸复合绝缘和出线装置设计和制造的最高水平。为推进特高压输电工程,根据特高压交流试验示范工程和特高压直流示范工程的实践,给出了特高压交流变压器、特高压换流变压器的绝缘结构特点,介绍了特高压变压器、换流变的主、纵绝缘设计要求和型式。
关键词：特高压；交流变压器；换流变压器；绝缘结构
0前言
在国家大力扶持国内各骨干企业的前提下，国家科学技术部确立了国家科技支撑计划课题——“1000kV交流输变电工程变压器核心技术的研究”，而“1000kV变压器绝缘结构的研究”是课题中的项目之一。笔者将模型试验和计算机数值仿真相结合，通过全场域电场分析计算，在控制第一油隙场强的同时，分析沿电力线各油隙的电场分布，通过优化绝缘结构消除整个绝缘系统中的薄弱环节。调整不合理的绝缘结构型式及绝缘尺寸，最后给出了满足绝缘设计要求的1000kV变压器主绝缘结构下的等电位分布图形和电场强度计算结果。
1超、特高压出线绝缘结构
超、特高压引出线分为以下几种形式:
(1)间接式中部出线结构
图1 间接式高压中部出线结构
图1是超、特高压大容量变压器最常用的间接式高压中部出线结构,该部分绝缘成型件的组合又称之为出线装置。为了满足变压器运输要求,出线装置设置在油箱外部的升高座中,高压套管的尾部插入升高座的出线装置中。运输时出线装置密封在升高座中,与变压器本体分别运输,在现场重新安装在变压器本体上。
(2)直接式中部出线结构
图2所示的直接式中部出线结构是超、特高压出线结构中最简单经济的一种,只要运输限制允许,中部出线的超、特高压产品应尽可能采用直接式出线结构。该结构中,高压套管的尾部直接伸入至油箱中,通过出线装置与高压引出线连接,当变压器运输时出线装置经加固后随本体一同运输。这种结构的出线装置体积较小,易于加工、装配,在现场安装变压器时的工作量也大大减少,提高了超、特高压变压器整体的可靠性能。
(3)直接式端部出线结构
图3所示是高压绕组端部直接引出的出线结构,通常应用在高压绕组设置为内绕组或容量较小的超高压变压器中。在这种结构中,高压引出线所处的环境复杂,周围有其它绕组、夹件、铁心夹持结构件、油箱、升高座棱角等,是技术难度较大的出线绝缘结构。
图2 直接式高压中部出线结构
图3直接式高压端部出线结构
图4多柱并联高压绕组柱间连线结构
(4)多柱高压绕组间的连线结构
对于特大容量变压器,采用多柱串、并联结构可以降低每柱容量,有易于提高产品可靠性,降低设计、制造难度,使特大容量变压器的运输难题得以解决。各柱高压绕组引出线的联接需采用柱间连线结构如图4所示。
2 特高压变压器的绝缘配合与绝缘水平
对特高压系统操作过电压的主要矛盾为合闸或重合闸长线时的过电压。一般可采用并联电抗器补偿、同步合闸方式、断路器与并联间频电阻分开,如在1O00kV线路上接入一定值的电阻以及采用氧化锌避雷器等限制操作过电压等措施。特高压变压器照例采用避雷器保护,以限制雷电过电压的幅值。
由于绝缘配合有较大幅度降低,因此变压器内绝缘的放电特性及长期作用的V-t特性将显得很重要。即当前已论证的过高绝缘水平要求,对制造和运行部门均可有理由地认为井非是最佳选择。对1000kV级避雷器特性及变压器绝缘配合与绝缘水平推荐值如表1所示。
表1 绝缘配合与绝缘水平推荐值
3不同作用电压下的绝缘结构研究
特高压1000kV变压器要经受住长期工作场强、短时感应耐压试验（ACSD）、高压线端5min感应试验、长时感应耐压试验（ACLD）等的考验。此次绝缘结构研究，将高压线端5min感应试验、长时感应耐压试验（ACLD）、操作冲击试验和雷电冲击试验均按照一定的折合系数折算成工频1min试验来进行绝缘结构校核，上述电场计算得到的结果是各种试验电压下最为严重的绝缘裕度最小安全系数。
4结束语
随着国内特高压变压器设计制造技术的日趋成熟,500kV及以上电压等级电力变压器的品种、结构型式越来越丰富多样,相应的高压出线结构的类型也逐渐增多。对于变压器的不同结构型式,高压出线结构再不受进口成型产品的制约和限制,解决了进口出线装置对变压器设计及制造周期制约多年的瓶颈问题。
参考文献
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论文作者:赵旭龙
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/11
标签：变压器论文; 结构论文; 特高压论文; 高压论文; 过电压论文; 绕组论文; 装置论文; 《电力设备》2018年第17期论文;