專利名稱：電力變壓器有載調(diào)壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力變壓器，特別是以現(xiàn)有電力變壓器為基礎(chǔ)，增大和改變現(xiàn)有 電力變壓器調(diào)壓范圍的電力有載調(diào)壓裝置。
背景技術(shù)：
在電力網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，有一大批上世紀(jì)八、九十年代前生產(chǎn)的無載調(diào)壓變壓器仍處在運(yùn) 行中，不少是采用高導(dǎo)磁矽鋼片和銅線材料制作的，節(jié)能效果和運(yùn)行狀況都還非常良好。但 因當(dāng)時(shí)的技術(shù)原因，尚未引入有載調(diào)壓手段，即當(dāng)電壓過高或過低時(shí)，必須先停電，再由工 作人員爬到箱頂轉(zhuǎn)動(dòng)無載調(diào)壓擋位開關(guān)，才能實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)整。這樣不僅操作不便，而且還影 響供電的連續(xù)性，對電家和用戶都是一種損失。另有變壓器安放使用地點(diǎn)為發(fā)電廠附近的出口變電站和過遠(yuǎn)的末端變電站等，電 壓太高或太低，即便無載調(diào)壓擋位用完，也調(diào)不回額定值范圍，使電壓合格率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá) 標(biāo)。針對上述情況，若將變壓器淘汰或另購，造價(jià)都太高，并不現(xiàn)實(shí)。舉例來說，具有兩臺15000/110主變壓器的自貢榮縣變電站，地處川南腹地，位于 內(nèi)江、樂山與宜賓三大發(fā)電基地的中央，電壓長期偏高。1992年裝機(jī)容量為2X12MVA的地 方小火電——榮縣新橋電廠發(fā)電并網(wǎng)后，將其電壓進(jìn)一步抬高。如運(yùn)行記錄記載，IlOkV電 源側(cè)電壓在118-120kV之間，而35kV和IOkV兩副邊側(cè)電壓隨之抬高至38kV和IlkV以上， 均嚴(yán)重超標(biāo)。由于上級220kV主變尚無有載調(diào)壓設(shè)施，而本級變壓器也只有士 2 X 2. 5%的無載 調(diào)壓結(jié)構(gòu)，即使擋位全部投完。仍不能回到額定范圍。電壓合格率極低，平均值在50%以 下。為此，無論用戶要求還是電力系統(tǒng)內(nèi)部，都共同認(rèn)識到提高電壓合格率，改善供電質(zhì)量 勢在必行。改善和提高有兩種方法第一，更換新的主變壓器可以有針對性地提出有載調(diào)壓設(shè)計(jì)要求。但此法造價(jià)甚 高，一臺15000kVA、含110、35、IOkV三個(gè)電壓等級的變壓器，售價(jià)在100萬元以上，并且計(jì) 劃、申報(bào)、審批手續(xù)煩雜，時(shí)間漫長，在電力建設(shè)經(jīng)費(fèi)緊張的狀況下，要撥出更換款項(xiàng)是極 其困難的。第二，走改造途徑，主變留用，設(shè)法加入有載調(diào)壓開關(guān)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方帶負(fù)荷調(diào)控。這 樣，原主變不報(bào)廢，投資大幅降低，僅占新購設(shè)備的20-25%，并可從技改工程中獲取立項(xiàng)支 持，較易辦理。但需做主變和調(diào)壓變雙重改造設(shè)計(jì)，有著較大技術(shù)難度和施工要求。我們經(jīng)過綜合分析，權(quán)衡利弊，并和變壓器廠聯(lián)合協(xié)商以后，選擇了第二種方 式一增設(shè)調(diào)壓變的串并聯(lián)改造法。后面將予以詳細(xì)介紹。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種電力變壓器有載調(diào)壓裝置，以增大現(xiàn)有電力變壓器有載調(diào)壓范圍，即使在電壓過高或電壓變化過大狀況下都能保證電壓合格率達(dá)標(biāo)。本新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種電力變壓器有載調(diào)壓裝置，包括，15000kVA主 變壓器，還具有1600kVA調(diào)壓變壓器以及8擋有載分接開關(guān)；所述主變壓器的1 IOkV中性點(diǎn) 解開而分為X、Y、Z三相尾線，其中，每一相尾線經(jīng)引線接于有載分接開關(guān)的對應(yīng)輸入觸頭， 有載分接開關(guān)的8個(gè)調(diào)壓輸出觸頭分別接于調(diào)壓變壓器的調(diào)壓線圈對應(yīng)相的8個(gè)抽頭，且 調(diào)壓變壓器的調(diào)壓線圈A，、B，和C，三相的中性點(diǎn)連接在一起；主變壓器的IOkV的三個(gè)線圈 分別與調(diào)壓變壓器低壓側(cè)相對應(yīng)的三個(gè)勵(lì)磁線圈相并聯(lián)。上述引線為Φ IOmm銅條。上述8擋有載分接開關(guān)的型號為FY30。本新型以現(xiàn)有電力變壓器為基礎(chǔ)，增設(shè)調(diào)壓變壓器，加入有載分接開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn) 電力變壓器有載調(diào)壓的改造。本新型的有益效果是1、與同等級新購主變相比，改造一臺主變所需費(fèi)用不到同等級新購主變的1/4，具 有操作使用方便，大幅度提高電壓合格率，又節(jié)約大量資金，減少停電損失等優(yōu)點(diǎn)。如，前述 榮縣變電站即可在主控室進(jìn)行遠(yuǎn)方操作，便能實(shí)現(xiàn)主變進(jìn)行帶負(fù)荷的有載調(diào)壓，經(jīng)較長時(shí) 間的運(yùn)行考驗(yàn)，一切工作正常，電壓合格率由原來的不足50%提高到現(xiàn)在的90%以上，達(dá) 到改造目的。2、本新型技術(shù)穩(wěn)定成熟，在實(shí)際電力生產(chǎn)中具有推廣應(yīng)用價(jià)值，后又實(shí)施 20000kVA、31500kVA等多臺主變改造。本新型不僅適用于IlOkV級主變改造，同時(shí)，適用于其它容量和電壓等級的變壓 器改造。
圖1是現(xiàn)有主變增設(shè)調(diào)壓變壓器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示A相電壓分布示意圖；圖3是分接開關(guān)與調(diào)壓變壓器的調(diào)壓線圈聯(lián)接示意圖；圖4是主變壓器與調(diào)壓變壓器聯(lián)接方式電路圖；圖5是主變壓器與調(diào)壓變壓器聯(lián)接方式立體示意圖。
具體實(shí)施方式
主變壓器串接調(diào)壓變壓器的結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。先將主變壓器IlOkV中性點(diǎn)解 開，分X、Y、Z三相引出頂蓋，再與調(diào)壓變壓器的調(diào)壓線圈相串聯(lián)，而調(diào)壓變壓器低壓側(cè)則與 主變壓器IOkV相并聯(lián)，即從IOkV取得勵(lì)磁電壓。調(diào)壓過程是假如IlOkV電壓升高，那么IOkV副邊電壓升高，調(diào)壓變壓器組別聯(lián)接 的反相勵(lì)磁電壓隨之升高，耦合到調(diào)壓線圈上的電壓增大。以A相為例，如圖2所示，在相 線與中性線之間有如下關(guān)系 Α= Αι+ Α2(1)Um-Ua-Ua2(2)式中 Α:電源側(cè)A相電壓； Α1:改造后主變內(nèi)部高壓側(cè)電壓； Α2:改造后調(diào)壓變調(diào)壓線圈電壓。由(2)式和圖2中的實(shí)線可見，當(dāng)IlOkV輸入電壓增高，調(diào)壓變壓器電壓增大，與 主變形成反相抵消，由此，使得副邊輸出電壓35kV和IOkV將隨之下降，直到回到額定范圍。 此后有載分接開關(guān)停止換擋操作，所有電壓進(jìn)入相對穩(wěn)定狀態(tài)，達(dá)到調(diào)壓目的。若IlOkV輸入電壓降低，分接開關(guān)改變極性，調(diào)節(jié)過程相反，如圖2中虛線，主變電 壓與調(diào)壓變壓器電壓形成疊加，電壓由低到高調(diào)回到額定范圍。綜上所述，電壓轉(zhuǎn)換過程是采用的電壓串聯(lián)負(fù)、正反饋的調(diào)節(jié)原理(榮縣主要采 用前者)，該理論在此改造實(shí)踐中得到了充分利用。調(diào)壓變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)調(diào)壓變壓器功能與普通電力變壓器不同，它的目的是提供可調(diào)電壓值，而不是帶 負(fù)載。所有設(shè)計(jì)應(yīng)以可調(diào)電壓為中心，主要技術(shù)參數(shù)確定如下調(diào)壓范圍的確定和運(yùn)行情況緊密相關(guān)，可依據(jù)下式計(jì)算士 Δ T = Δ f + Δ b+ Δ ρ(3)式中ΔΤ、最大調(diào)壓服范圍；Af、負(fù)荷變化引起的電壓差值；Ab、輸入電壓最大 波動(dòng)范圍；Δρ、調(diào)壓所需補(bǔ)償電壓差值。很明顯，按上式計(jì)算，各種變化及影響因素都計(jì)入，數(shù)據(jù)將準(zhǔn)確可靠。但計(jì)算前必 須測試和弄清各項(xiàng)數(shù)據(jù)，非常煩瑣復(fù)雜，加之計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生后，也得靠近標(biāo)準(zhǔn)取值，仍然變 成了近似處理。為此，我們便直接采用了最大電壓偏差值做為調(diào)壓范圍，再取標(biāo)準(zhǔn)值確定。如自貢榮縣站1 IOkV輸入電壓最大值為120kV，差值為10kV，接近10 %，再考慮正 反向調(diào)節(jié)和有載調(diào)壓設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，故確定最大調(diào)壓范圍為士 10%。變比最大調(diào)壓范圍確定后，對應(yīng)調(diào)壓值為110X (士 10% ) = 士 llkV，調(diào)壓變壓器又從 IOkV側(cè)取得勵(lì)磁電壓，由此確定變比為k = 11/10 = 1. 1額定電流及額定容量在此改造方案中，因調(diào)壓變壓器調(diào)壓線圈是與主變壓器高壓線圈串聯(lián)，所以流過 同一電流。據(jù)計(jì)算所知，主變壓器額定電流為78A，為不影響主變壓器出力，調(diào)壓變壓器額定 電流取為80A。確定了電壓調(diào)節(jié)值和電流額定值，即可推算出額定容量為PTe = ITe · Δ T = 80 X 1. 732 X 11 = 1524kVA取標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)計(jì)，調(diào)壓變壓器額定容量確定為1600kVA。分接開關(guān)根據(jù)IlkV的電壓調(diào)節(jié)范圍和額定電流等參數(shù)，我們選擇了國內(nèi)最大生產(chǎn)廠家貴 州長征電器一廠的型號FY30的8擋有載分接開關(guān)，每擋調(diào)壓值設(shè)計(jì)為1. 5%，則可調(diào)總值 為AU= 士8X1. 5% 士 12%，較計(jì)算值擴(kuò)大了一些范圍，這樣，在遇到更大波動(dòng)時(shí)，也有應(yīng) 對余地。有載分接開關(guān)聯(lián)結(jié)方式如圖3所示。從圖3中可以看到，有載分接開關(guān)k放置在絕緣筒的周圍，里面有機(jī)械傳動(dòng)、過渡 電阻，經(jīng)滑動(dòng)變換擋位，將電壓一級一級的調(diào)節(jié)。[0051 ] 圖3是分接開關(guān)觸頭及連接分布，選擇開關(guān)是作擋位和極性挑選，從1 8擋是增加線圈，抬高電壓，反之，從8 1擋是減少線圈，降低電壓。操作中，可以選擇多級調(diào)壓范圍，但運(yùn)行中只能一擋一擋的滑動(dòng)變化，而跳擋錯(cuò)擋 都是錯(cuò)誤的，因那樣會引起大的電壓波動(dòng)和嚴(yán)重機(jī)械損傷。所以，對防止跳擋錯(cuò)擋有專門研 究和儀器設(shè)施。圖4示出，主變壓器Bi，調(diào)壓變壓器B2同樣在前面圖3和后面圖4中可以看到，調(diào)壓變壓器高壓側(cè)A'、B'、C'與主變 壓器IlOkV串聯(lián)，調(diào)壓線圈抽頭引出中性線0'，既起到調(diào)壓作用，又完成與主變相同的“Y” 形聯(lián)接。低壓側(cè)a'、b'、c'與主變壓器IOkV并聯(lián)，起勵(lì)磁作用，仍為“Δ”形聯(lián)接，相序 相位均一致。所以，調(diào)壓變壓器接線組別設(shè)計(jì)與主變壓器相同，仍為Υ/Δ-11。調(diào)壓變壓器一側(cè)為10kV，另一側(cè)是與主變壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)解開的引出線相串 聯(lián)。因主變壓器IlOkv高壓側(cè)中性點(diǎn)按半絕緣(35kV)設(shè)置，所以，調(diào)壓變壓器絕緣水平也 確定為35kV。如圖3所示，在無載調(diào)壓變有載調(diào)壓的改造中，主變壓器本體也要做解開中性點(diǎn)， 分A、B、C三相引到主變頂蓋經(jīng)高壓導(dǎo)管固定，再與調(diào)壓變高壓線圈聯(lián)接的配套改造。為此， 必須從設(shè)備安全、穩(wěn)定出發(fā)，確保主變壓器本體機(jī)械性能和電氣性能不受影響，由此我們充 分參考《變壓器設(shè)計(jì)手冊》的有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)，并結(jié)合需增加三條引線的具體情況，結(jié)合圖4， 經(jīng)大量細(xì)致的分析計(jì)算，確定出以下實(shí)施技術(shù)條款。將主變IlOkV原包扎在一起的中性線解開，分X、Y、Z引出，經(jīng)高壓導(dǎo)管固定在變壓 器頂蓋上，絕緣水平按40kV考核；引線采用直徑為IOmm銅線。絕緣包扎厚度為14mm。對帶電體距離彡80mm。對地距離 ^ 60mm。木夾件起固定支撐作用的木夾件材料，需事先做油浸與干燥處理。水平間隔距離取 400-500mm。垂直爬距取 300_400mm。引出導(dǎo)管采用35kV加強(qiáng)型導(dǎo)管。帶電體相互距離彡340mm。與IlOkV帶電體間距離彡 1100mm。對!35kV、IOkV帶電體及對地間距離彡340mm。工藝要求焊接線頭，搭接部份需> 12mm，焊疤與毛刺要打磨平整，絕緣包扎要厚薄均勻，緊 扎牢固。引線支撐固定需用膠木螺栓，不得采用金屬螺栓及紗帶等方式扎接。其它所以事項(xiàng)，實(shí)施中均參照新造變壓器進(jìn)行。保留無載調(diào)壓分接開關(guān)因調(diào)壓變中的重要器件——有載分接開關(guān)經(jīng)常處于擋位更換的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故油樣 變化和機(jī)械磨損等較之主變壓器嚴(yán)重，所以，進(jìn)行絕緣油過濾重注及觸頭檢修等頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn) 大于主變壓器大修周期。為此，我們要盡量保留原無載調(diào)壓分接開關(guān)，以便在串接調(diào)壓變壓 器單獨(dú)檢修時(shí)，主變壓器只需通過外部聯(lián)線改接，即可恢復(fù)原方式運(yùn)行，保證調(diào)壓變檢修期 間也能持續(xù)供電。[0070]各項(xiàng)設(shè)計(jì)工作結(jié)束后，調(diào)壓變壓器由變壓器廠生產(chǎn)制作。在調(diào)壓變壓器制作完成并運(yùn)到現(xiàn)場安裝就位后，整個(gè)改造工程便可按設(shè)計(jì)好的主 變本體、兩變聯(lián)結(jié)、線路走向、工藝要求等全面開展改造工作。圖5是改造總體示意圖，從圖5中可見，首先將主變原IlOkV聯(lián)接在一起的中性線 “0”解開(虛線并打“ X ”)，分X、Y、Z三相引到主變頂蓋經(jīng)高壓導(dǎo)管固定，再與調(diào)壓變的 A'、B'、C'三相對應(yīng)相接，形成串聯(lián)。調(diào)壓變IOkV勵(lì)磁線圈a'、b'、c'與主變IOkV的 a、b、c同時(shí)接往母線，形成并聯(lián)。A'、B'、C'三相的尾端在調(diào)壓變體內(nèi)聯(lián)結(jié)在一起，引出頂蓋為“O' ”，再與接地 刀閘相串接，由此將實(shí)現(xiàn)和主變改造前完全一樣的運(yùn)行方式。主變頂蓋上畫出了無載調(diào)壓分接開關(guān)，而有載調(diào)壓分接開關(guān)則裝在調(diào)壓變內(nèi)部， 外部左側(cè)附有電動(dòng)聯(lián)桿機(jī)構(gòu)，由專用線引往主控室，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方操作控制。聯(lián)線改造完成后，又對絕緣油做了過濾回灌，主變封裝處理。最后進(jìn)行了全方位的 高壓檢測試驗(yàn)，當(dāng)確認(rèn)無誤后，方進(jìn)行送電投運(yùn)。重新投運(yùn)后，不僅操作方便靈活，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制的有載調(diào)壓，而且35kV和IOkV同 時(shí)受益，電壓合格率提高到90%以上，達(dá)到改造目的。
權(quán)利要求1.一種電力變壓器有載調(diào)壓裝置，包括，15000kVA主變壓器，其特征是還具有 1600kVA調(diào)壓變壓器以及8擋有載分接開關(guān)；所述主變壓器的IlOkV中性點(diǎn)解開而分為X、 Y、Z三相尾線，其中，每一相尾線經(jīng)引線接于有載分接開關(guān)的對應(yīng)輸入觸頭，有載分接開關(guān) 的8個(gè)調(diào)壓輸出觸頭分別接于調(diào)壓變壓器的調(diào)壓線圈對應(yīng)相的8個(gè)抽頭，且調(diào)壓變壓器的 調(diào)壓線圈A’、B’和C’三相的中性點(diǎn)連接在一起；主變壓器的IOkV的三個(gè)線圈分別與調(diào)壓 變壓器低壓側(cè)相對應(yīng)的三個(gè)勵(lì)磁線圈相并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電力變壓器有載調(diào)壓裝置，其特征是所述引線為ΦIOmm銅^^ ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述電力變壓器有載調(diào)壓裝置，其特征是所述8擋有載分接 開關(guān)的型號為FY30。
專利摘要一種電力變壓器有載調(diào)壓改造裝置，由15000kVA主變壓器和1600kVA調(diào)壓變壓器以及8擋有載分接開關(guān)組成；主變壓器的110kV中性點(diǎn)解開而分為X、Y、Z三相尾線，其中，每一相尾線經(jīng)引線接于調(diào)壓變壓器的對應(yīng)輸入接頭，有載分接開關(guān)的三組觸頭每組各有的8個(gè)調(diào)壓觸頭分別接于調(diào)壓變壓器中三相調(diào)壓線圈每相各有的8個(gè)對應(yīng)抽頭，且調(diào)壓變壓器的調(diào)壓線圈A’、B’、C’三相的中性點(diǎn)聯(lián)接在一起，引出頂蓋，與接地刀閘串聯(lián)；主變壓器的10kV的三相線圈分別與調(diào)壓變壓器低壓側(cè)所對應(yīng)的三相勵(lì)磁線圈相并聯(lián)。它具有操作使用方便，大幅提高電壓合格率，節(jié)省資金，減少停電損失的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H01F27/28GK201838448SQ20102026103
公開日2011年5月18日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者粟和林 申請人:四川電力試驗(yàn)研究院