專利名稱：220千伏級(jí)低壓繞組分裂式有載調(diào)壓風(fēng)電變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于變壓器領(lǐng)域，具體地說(shuō)是涉及一種220千伏級(jí)低壓繞組分裂式有載調(diào) 壓風(fēng)電變壓器。
背景技術(shù)：
新能源開(kāi)發(fā)和能源危機(jī)是當(dāng)前能源領(lǐng)域兩大熱點(diǎn)問(wèn)題。從能源的源頭來(lái)說(shuō)，人們把傳統(tǒng)化石能源比作“昨天的陽(yáng)光”，而新能源則是“今天 的陽(yáng)光”，可見(jiàn)人們對(duì)新能源的熱衷程度。目前來(lái)看，由于太陽(yáng)能發(fā)電成本較高，生物質(zhì)能源 有局限性，地?zé)崮堋⒊毕苡趾苡邢?，相比之下風(fēng)電最受寵。風(fēng)力發(fā)電有三種運(yùn)行方式一是獨(dú)立運(yùn)行方式，通常是一臺(tái)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)向一 戶或幾戶提供電力，它用蓄電池蓄能，以保證無(wú)風(fēng)時(shí)的用電；二是風(fēng)力發(fā)電與其他發(fā)電方式 (如柴油機(jī)發(fā)電)相結(jié)合，向一個(gè)單位或一個(gè)村莊或一個(gè)海島供電；三是風(fēng)力發(fā)電并入常規(guī) 電網(wǎng)運(yùn)行，向大電網(wǎng)提供電力，常常是一處風(fēng)電場(chǎng)安裝幾十臺(tái)甚至幾百臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，這是 風(fēng)力發(fā)電的主要發(fā)展方向。然而，風(fēng)電是一種波動(dòng)性、間歇性電源，大規(guī)模并網(wǎng)運(yùn)行會(huì)對(duì)局部電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行 造成影響。目前，世界風(fēng)電發(fā)達(dá)國(guó)家都在積極開(kāi)展大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的研究。隨著近兩年我 國(guó)大型風(fēng)電基地建設(shè)步伐逐步加快，如何解決大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)問(wèn)題迫在眉睫。由于目前沒(méi)有風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，絕大部分風(fēng)電機(jī)組的功率 曲線、電能質(zhì)量、有功和無(wú)功調(diào)節(jié)性能、低電壓穿越能力等都沒(méi)有經(jīng)過(guò)有資質(zhì)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)。 2009年吉林省電網(wǎng)連續(xù)發(fā)生40萬(wàn)千瓦風(fēng)電機(jī)組同時(shí)切除的情況，其原因就是這些機(jī)組不 具備低電壓穿越能力。還有一些電氣化鐵路附近的風(fēng)電場(chǎng)，由于抗干擾能力不強(qiáng)，在火車經(jīng) 過(guò)時(shí)經(jīng)常發(fā)生機(jī)組切除現(xiàn)象。低電壓穿越能力是當(dāng)電力系統(tǒng)中風(fēng)電裝機(jī)容量比例較大時(shí)，電力系統(tǒng)故障導(dǎo)致電 壓跌落后，風(fēng)電場(chǎng)切除會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，這就要求風(fēng)電機(jī)組具有低電壓穿越 (Low Voltage Ride Through,LVRT)能力，保證系統(tǒng)發(fā)生故障后風(fēng)電機(jī)組不間斷并網(wǎng)運(yùn)行。風(fēng)電機(jī)組應(yīng)該具有低電壓穿越能力a)風(fēng)電場(chǎng)必須具有在電壓跌至20%額定電壓時(shí)能夠維持并網(wǎng)運(yùn)行620ms的低電 壓穿越能力；b)風(fēng)電場(chǎng)電壓在發(fā)生跌落后3s內(nèi)能夠恢復(fù)到額定電壓的90%時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)必須保 持并網(wǎng)運(yùn)行；C)風(fēng)電場(chǎng)升壓變高壓側(cè)電壓不低于額定電壓的90%時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)必須不間斷并網(wǎng) 運(yùn)行。風(fēng)電場(chǎng)的一般的接線方式如圖5所示；當(dāng)前兆瓦級(jí)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組F的輸出電壓 通常為690V，經(jīng)過(guò)設(shè)置無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓裝置的風(fēng)電集電變壓器Tl將0. 69kV升壓為10. 5kV或 38. 5kV，然后經(jīng)輸電線輸送數(shù)公里后再通過(guò)單回路接線接至設(shè)置有有載調(diào)壓分接開(kāi)關(guān)的雙 圈變壓器T3升壓至220千伏送入超高壓電網(wǎng)；該種接線方式及結(jié)構(gòu)形式對(duì)風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越能力的要求如上文所述。基于當(dāng)前的風(fēng)電機(jī)組性能狀況，其很難達(dá)到要求的低電壓穿越能力，因此，就會(huì)發(fā) 生上文所述的2009年吉林省電網(wǎng)連續(xù)發(fā)生40萬(wàn)千瓦風(fēng)電機(jī)組同時(shí)切除的情況，這也是制 約風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)運(yùn)行的主要因素之一。另外，風(fēng)電集電變壓器作為風(fēng)電場(chǎng)的第一級(jí)升壓 變壓器，它的前一級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具有完善的自動(dòng)保護(hù)裝置，但風(fēng)電集電變壓器低壓出線 端和風(fēng)機(jī)保護(hù)裝置之間有一段電纜線路，它有可能因外因作用而引起短路。風(fēng)電集電變壓 器高壓出線端與220千伏雙圈升壓變壓器之間的較長(zhǎng)距離輸電線路也存在外部因素引起 短路的可能性。因此，如果發(fā)生以上的短路情況，對(duì)于單回路受電的普通的220千伏雙圈有 載調(diào)壓升壓變壓器來(lái)說(shuō)，該變壓器可能將被切除，則將引起局部的電壓較大的波動(dòng)，影響電 網(wǎng)的電能質(zhì)量。同時(shí)，由于變壓器高、低壓線圈之間存在電容耦合作用，在220千伏線端遭受雷電 沖擊時(shí)，這個(gè)過(guò)電壓將在相鄰的低壓線圈上感應(yīng)出一個(gè)移行電壓，由于變比較大，這個(gè)移行 電壓很可能超出低壓線圈的正常絕緣水平，而且，這個(gè)移行電壓將通過(guò)低壓出線傳向下一 級(jí)的風(fēng)電集電變壓器并在嚴(yán)重的情況下可能破壞其絕緣。上述因素均降低了風(fēng)電場(chǎng)輸送電能的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種既能提高風(fēng)電場(chǎng)升壓輸電系統(tǒng)的整體低電壓穿越能 力和抗短路能力又能提高抗雷電沖擊能力且使得風(fēng)電場(chǎng)輸送電能穩(wěn)定性高的220千伏級(jí) 低壓繞組分裂式有載調(diào)壓風(fēng)電變壓器。本發(fā)明為了達(dá)到上述目的的技術(shù)方案是一種220千伏級(jí)低壓繞組分裂式有載調(diào) 壓風(fēng)電變壓器，包括鐵心、第一低壓線圈、高壓調(diào)壓線圈、高壓線圈和第二低壓線圈，其改進(jìn) 點(diǎn)在于由內(nèi)而外依次排列鐵心、第一低壓線圈、高壓調(diào)壓線圈、高壓線圈和第二低壓線圈， 其中第一低壓線圈和第二低壓線圈為低壓分裂繞組的兩個(gè)分支，在高壓線圈與外側(cè)的第二 低壓線圈之間的主絕緣間隙中設(shè)置接地屏蔽。所述接地屏蔽包括折邊紙槽、銅箔、紙板和銅帶，所述銅箔穿在折邊紙槽中，多個(gè) 折邊紙槽排列布置并粘合在紙板表面上，且所述銅箔的表面具有絕緣紙，所述銅箔與銅帶 錫焊后引出接地。由于采用了上述線圈排列方式，低壓分裂繞組的兩個(gè)分支低壓線圈和低壓線圈可 以獨(dú)立運(yùn)行且相互備用，也可以并聯(lián)運(yùn)行；而當(dāng)某一分支發(fā)生短路故障時(shí)，另一非故障分支 的負(fù)載仍可在接近額定的電壓下維持運(yùn)行；另外，本發(fā)明的半穿越短路阻抗較高(通常在 20%左右)，可有效地限制短路電流，故具有較強(qiáng)的抗短路能力，能避免由于局部風(fēng)電機(jī)組 切除或局部短路引起的電壓波動(dòng)，提升了輸電質(zhì)量，可以有效地提高風(fēng)電場(chǎng)升壓輸電系統(tǒng) 的整體低電壓穿越能力；由于在高壓線圈與外側(cè)的第二低壓線圈之間的主絕緣間隙中設(shè)置 接地屏蔽，且接地屏蔽由折邊紙槽、銅箔、紙板等制造而成，并用銅帶與銅箔錫焊后引出接 地，此結(jié)構(gòu)有效地屏蔽了高壓線圈雷電沖擊過(guò)電壓時(shí)在外側(cè)的第二低壓線圈中可能耦合產(chǎn) 生的過(guò)電壓，保護(hù)了與低壓出線側(cè)相連接的下一級(jí)風(fēng)電集電變壓器，顯著提升了風(fēng)電變壓 器的抗雷電沖擊能力。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明中的接地屏蔽6的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為接地屏蔽6的紙板9、折邊紙槽7和銅箔8的裝配關(guān)系示意圖；圖4是大型風(fēng)電場(chǎng)外送電能的使用本發(fā)明后的接線方式；圖5是大型風(fēng)電場(chǎng)外送電能的一般的接線方式。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作出進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，一種220千伏級(jí)低壓繞組分裂式有載調(diào)壓風(fēng)電變壓器，包括鐵心1、第 一低壓線圈2、高壓調(diào)壓線圈3、高壓線圈4和第二低壓線圈5，由內(nèi)而外依次排列鐵心1、第 一低壓線圈2、高壓調(diào)壓線圈3、高壓線圈4和第二低壓線圈5，其中第一低壓線圈2和第二 低壓線圈5為低壓分裂繞組的兩個(gè)分支，在高壓線圈4與外側(cè)的第二低壓線圈5之間的主 絕緣間隙中設(shè)置接地屏蔽6。如圖2、3所示，所述接地屏蔽6包括折邊紙槽7、銅箔8、紙板9和銅帶10，所述銅 箔8穿在折邊紙槽7中，多個(gè)折邊紙槽7排列布置并粘合在紙板9表面上，且所述銅箔8的 表面具有絕緣紙，所述銅箔8與銅帶10錫焊后引出接地。多個(gè)折邊紙槽7緊密排列。所述 絕緣紙厚0.1mm。圖2中U表示上部，L表示下部。在上述220千伏級(jí)低壓繞組分裂式有載調(diào)壓風(fēng)電變壓器中，第一低壓線圈2和第 二低壓線圈5為低壓分裂繞組的兩個(gè)分支，它們分別設(shè)置于高壓線圈4的兩側(cè)，形成輻向 分裂結(jié)構(gòu)。這種輻向分裂結(jié)構(gòu)的變壓器的突出優(yōu)點(diǎn)是分裂繞組的兩個(gè)分支可以獨(dú)立運(yùn)行 且相互備用，也可以并聯(lián)運(yùn)行；而當(dāng)某一分支發(fā)生短路故障時(shí)，另一非故障分支的負(fù)載仍可 在接近額定的電壓下維持運(yùn)行；另外，該種變壓器的半穿越短路阻抗較高(通常在20%左 右)，可有效地限制短路電流，故具有較強(qiáng)的抗短路能力。當(dāng)它應(yīng)用于采用附圖4所示的 外送電能的改進(jìn)型的接線方式的大型風(fēng)電場(chǎng)時(shí)，當(dāng)前兆瓦級(jí)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組F的輸出電壓 通常為690V，經(jīng)過(guò)設(shè)置無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓裝置的風(fēng)電集電變壓器Tl將0. 69kV升壓為10. 5kV或 38. 5kV，然后經(jīng)輸電線輸送數(shù)公里后再通過(guò)單回路接線接至設(shè)置220千伏級(jí)低壓繞組分裂 式有載調(diào)壓風(fēng)電變壓器T2升壓至220千伏送入超高壓電網(wǎng)；有效地提高了風(fēng)電場(chǎng)升壓輸電 系統(tǒng)的整體低電壓穿越能力，避免了由于局部風(fēng)電機(jī)組切除或局部短路引起的電壓波動(dòng)， 提升了輸電質(zhì)量。高壓調(diào)壓線圈3設(shè)置于內(nèi)側(cè)的第一低壓線圈2和高壓線圈4之間，不僅充分利用 了它們之間的主絕緣間隙，而且高壓調(diào)壓線圈3還發(fā)揮了電場(chǎng)屏蔽的作用，降低了高壓線 圈4雷電沖擊過(guò)電壓時(shí)在內(nèi)側(cè)第一低壓線圈2中可能耦合產(chǎn)生的過(guò)電壓；在高壓線圈4與 外側(cè)的第二低壓線圈5之間的主絕緣間隙中設(shè)置接地屏蔽6，則有效地屏蔽了高壓線圈雷 電沖擊過(guò)電壓時(shí)在外側(cè)的第二低壓線圈5中可能耦合產(chǎn)生的過(guò)電壓，保護(hù)了與低壓出線側(cè) 相連接的下一級(jí)風(fēng)電集電變壓器。如此，則顯著提升了風(fēng)電變壓器的抗雷電沖擊能力。本發(fā)明的這種低壓繞組輻向分裂式有載調(diào)壓變壓器結(jié)構(gòu)可以普遍應(yīng)用在從75MVA 到200MVA的大容量有載調(diào)壓風(fēng)電變壓器上。
權(quán)利要求
一種220千伏級(jí)低壓繞組分裂式有載調(diào)壓風(fēng)電變壓器，包括鐵心(1)、第一低壓線圈(2)、高壓調(diào)壓線圈(3)、高壓線圈(4)和第二低壓線圈(5)，其特征在于由內(nèi)而外依次排列鐵心(1)、第一低壓線圈(2)、高壓調(diào)壓線圈(3)、高壓線圈(4)和第二低壓線圈(5)，其中第一低壓線圈(2)和第二低壓線圈(5)為低壓分裂繞組的兩個(gè)分支，在高壓線圈(4)與外側(cè)的第二低壓線圈(5)之間的主絕緣間隙中設(shè)置接地屏蔽(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的220千伏級(jí)低壓繞組分裂式有載調(diào)壓風(fēng)電變壓器，其特征在 于所述接地屏蔽(6)包括折邊紙槽(7)、銅箔(8)、紙板(9)和銅帶(10)，所述銅箔⑶穿 在折邊紙槽(7)中，多個(gè)折邊紙槽(7)排列布置并粘合在紙板(9)表面上，且所述銅箔(8) 的表面具有絕緣紙，所述銅箔(8)與銅帶(10)錫焊后引出接地。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種220千伏級(jí)低壓繞組分裂式有載調(diào)壓風(fēng)電變壓器，包括鐵心、第一低壓線圈、高壓調(diào)壓線圈、高壓線圈和第二低壓線圈，由內(nèi)而外依次排列鐵心、第一低壓線圈、高壓調(diào)壓線圈、高壓線圈和第二低壓線圈，其中第一低壓線圈和第二低壓線圈為低壓分裂繞組的兩個(gè)分支，在高壓線圈與外側(cè)的第二低壓線圈之間的主絕緣間隙中設(shè)置接地屏蔽。當(dāng)它應(yīng)用于外送電能的改進(jìn)型的接線方式的風(fēng)電場(chǎng)時(shí)，可以有效地提高風(fēng)電場(chǎng)升壓輸電系統(tǒng)的整體低電壓穿越能力，并具有很強(qiáng)的抗雷電沖擊能力。
文檔編號(hào)H01F27/36GK101968993SQ20101022768
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者張中, 江建清 申請(qǐng)人:江蘇上能變壓器有限公司