文档介绍：特高压变压器绝缘结构
喃文强
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1 特高压变压器(换流变)主要结构特点
目前, 1000 kV 交流变压器和 800 kV 换流变压器均已研制成功, 并成功投入运行。变压器( 换流变) 的绝缘结构为油、纸和纸板组成的复合绝缘结构体, 需要承受交流电压、雷电冲击电压、操作冲击电压的作用, 特别是换流变压器还要承受直流电压和极性反转电压的作用, 要求更为苛刻, 是特高压变压器( 换流变) 的设计和制造的难点和重点, 下面分别介绍 1000 kV 交流变压器和 800 kV 换流变压器的主要结构特点。
1. 1 1000 kV 特高压交流变压器结构特点
1000 kV 晋东南- 南阳- 荆门特高压交流试验示范工程用特高压交流变压器单体容量达到 1000MVA, 额定电压达 1050 kV, 由主体变压器和调压变压器两部分组成, 二者之间通过管母线进行连接。主体变为单相、油浸式、无励磁调压自耦变压器, 采用单相五柱式铁心、线圈 3 柱并联结构, 3 个主柱的高压绕组、中压绕组、低压绕组分别并联引出; 采用中性点变磁通调压方式, 外置调压补偿变压器, 简化了主体变压器的结构[ 1, 16] 。图 1、 2 分别是特高压交流变压器外形和结构示意图。1000 kV 特高压交流变压器的出线装置是一个由油和纸绝缘、金属电极和支撑部件组合的多介质、形状复杂的引线绝缘结构, 如图 3 所示。
1000kv变压器图
1. 2 800 kV 特高压直流换流变压器结构特点
向家坝- 上海( 简称向上) 800 kV 特高压直流输电示范工程用换流变压器最高阀侧电压 800kV( 直流) 、网侧电压 500 kV( 交流) , 最大单台容量321 MVA, 锦屏- 苏南特高压直流输电工程高端换流变压器阀侧电压 800 kV( 直流) 、网侧电500kV( 交流) , 最大单台容量达 363 MVA [ 11 -13, 15] 。相比特高压交流变压器, 特高压换流变绝缘结构需要综合考虑交、直流电场的混合作用, 设计难度更大。
800 kV 换流变压器的外形尺寸由换流变压器的技术性能参数和结构确定。其中, 换流变压器阀侧引线结构对运输尺寸的影响很大。换流变压器阀侧引线结构, 可以采用放置在油箱内部和独立放置在外部两种方式。这两种阀侧引线结构, 均由大直径均压管、覆盖绝缘以及多层由瓦楞纸板与绝缘底板交替包捆的绝缘筒组成。通过合理设置绝缘筒的数量以及合适的引线安装位置, 可以在有限空间内最大限度提高引线均压管到油箱以及铁心等接地位置的绝缘强度。
向上工程 800 kV 换流变压器器身为 2 柱并联结构, 其中, 阀侧高压引线处于最高电位, 位于线圈、铁心( 夹件) 和油箱壁之间, 引线区域电场分布非常复杂[ 1, 13, 14]。同时, 引线通过升高座与套管连接, 箱壁开孔处、套管尾部、引线与套管的连接等处电场分布更为复杂。阀侧引线装置和套管之间直接连接,两者场强分布控制必须相互配合, 给绝缘设计和加工带来极大困难。加之受到运输尺寸限制, 换流变压器内部空间有限, 结构设计和引线装置的布置难度大
2 特高压变压器绝缘设计分析
主绝缘设计重点是在各种试验工况下, 对各油隙及电极表面场强均按无起始局部放电场强进行严格控制, 以确保主绝缘的可靠性。
纵绝缘结构研究重点是计算分析在各种试验电压下高压线圈饼间绝缘强度, 尤其是重点校核雷电冲击电压下各线圈的冲击电压特性, 确保纵绝缘结构满足耐受雷电冲击电压绝缘强度的要求
特高压交流变压器出线装置电压高且集中, 需综合考虑引线到线圈、引线到铁心、引线与引线间的绝缘距离, 以及变压器近区短路时引线结构受漏磁影响承受电动力的能力, 重点分析计算高压升高座箱壁开孔、套管均压球、线圈连线处油隙等敏感区域引线的电场分布, 控制各处油隙电场强度远小于起始局部放电场强, 并充分考虑和套管尾部的绝缘配合, 解决在电、磁、热、力等多应力作用下确保引线结构长期安全可靠的设计难题。
2. 1 特高压交流变压器绝缘设计