三峽水電站大型主變壓器

關(guān)鍵詞: 主變壓器 水電 水電站 三峽水電站大型主變壓器

　　介紹西門子公司為三峽水電站設(shè)計的大型變壓器的特點。在設(shè)計這種額定容量超過500MVA的大型主變壓器時，有許多限制需要特別關(guān)注，如運輸尺寸和重量、安裝地的情況、最高允許溫度、技術(shù)要求等都影響設(shè)計，還有接近技術(shù)極限范圍的電、熱和機械負(fù)荷以及要解決過激磁的問題。

　　大型變壓器總是具有“戰(zhàn)略”意義的，意即它在額定容量范圍應(yīng)能持續(xù)運行，而且應(yīng)有很高的可靠性。特別要注意低壓引線、大電流套管的帶電和不帶電材料的發(fā)熱，以及對漏磁場的影響。

　　繞組用定向油流冷卻，輔以用耐熱紙絕緣，以便盡量減小纖維素的老化。雷電和操作水平的設(shè)計一般不成問題。但對甩負(fù)荷條件、直接接到大型GIS上及各個技術(shù)條件的細(xì)節(jié)需要特別注意。

　　鐵芯考慮到運輸，為5柱式。鐵芯的額定電感選擇受過激磁要求、空載噪音、局部漏磁場、鐵芯允許溫度的制約，約在1.7T范圍內(nèi)。附加的結(jié)構(gòu)措施如為抑制渦流將鐵芯片分段和控制磁通等的消極措施，都體現(xiàn)出技術(shù)水平。

　　1、840MVA主變壓器的設(shè)計方案

　　1.1技術(shù)條件

　　三峽工程用的840MVA變壓器的技術(shù)條件是一個內(nèi)容豐富的文件，體現(xiàn)出國內(nèi)和國際標(biāo)準(zhǔn)以及用戶和他們的顧問的經(jīng)驗。840MVA變壓器的主要數(shù)據(jù)如下：

　　額定容量840MVA

　　(帶4只冷卻器)

　　1092MVA

　　(帶6只冷卻器)

　　額定電壓550kV

　　-2×2.5/20kV

　　接線組YNd11

　　Uk16.5

　　絕緣水平

　　高壓低壓

　　Um550kv24kv

　　BIL1550kv125kv

　　SIL1200kv-

　　AC680kv55kv

　　聲壓級77dB(A)

　　最高冷卻水溫度28℃

　　最高環(huán)境溫度40℃

　　以下要提到許多技術(shù)條件細(xì)節(jié)，它們對結(jié)構(gòu)有明顯的影響：

　　繞組絕緣的工作場強<2kV/mm

　　允許的過激磁1.2p.u.(對30min)，1.3p.u.

　　(對于60s)和1.4p.u.(對于5s)

　　箱體縱壁中的大電流套管

　　冷卻水高度污染

　　1.2鐵芯結(jié)構(gòu)

　　鐵芯為5柱式，用激光照射過的HiiBi鋼片疊積而成。芯柱同樣用玻纖帶捆綁。外部鐵片包分成多個。鐵軛壓板間的拉伸桿柱是非磁性的，以避免甩負(fù)荷時形成發(fā)熱點。鐵芯重約260t，用16只圓柱/柱銷裝置同箱體連接(圖1略)。

　　圖2　高壓繞組結(jié)構(gòu)型式

　　a)糾結(jié)式扁線繞組　　　b)糾結(jié)式絞股線繞組　　　　c)絞膠股繞組

　　1.3繞組

　　低壓繞組是兩層的層繞組，它由并聯(lián)銅絞合線用環(huán)氧樹脂粘結(jié)而成。導(dǎo)線的絕緣用熱穩(wěn)定紙構(gòu)成。采取針對性油冷卻，保證繞組和油之間均勻散熱。

　　550KV高壓繞組為0D冷卻的餅繞組，帶有中間輸入端和調(diào)壓繞組-2.5/-5。用環(huán)氧樹脂粘結(jié)的絞股線亦由熱穩(wěn)定紙絕緣。根據(jù)技術(shù)條件，匝間絕緣的工作場強不得大于2KV/mm。圖2a或2b所示的糾結(jié)式繞組由于匝間電壓高不是最佳。帶有分級控制線以匹配所需電容的雙餅線圈滿足技術(shù)條件。與一家導(dǎo)線制造商共同研制出帶集成控制的專用絞合線。

　　1.4漏磁場對箱體設(shè)計的影響

　　變壓器箱體必能承受主體件的重量和所有作用力(運輸、地震等)。它是通向發(fā)電機出線和SF6開關(guān)設(shè)備的高壓和低壓套管之間的接口，它耐真空和油密封，由單一的結(jié)構(gòu)鋼制成，而且必須避免因漏磁場造成不允許的溫升。

　　大量的磁場計算，使之適當(dāng)?shù)剡x擇了引導(dǎo)和控制漏磁通的防護措施(圖3)。用熱成像相機所做的溫度測量證實計算是成功的。

　　1.5冷卻設(shè)備

　　由6個單個元件組成的水雙管冷卻器是專為高度污染的冷卻水設(shè)計的。入口錐度結(jié)合大的冷卻器截面保證了水的合理分布。冷卻水需要量大的缺點(每個冷卻器單元70m2/h)對世界上最大的水力發(fā)電站算不上什么。

　　2、結(jié)語

　　根據(jù)大型主變壓器的一般設(shè)計規(guī)范，介紹了中國三峽工程的840MVA變壓器的一些專門解決方案。

　　此間，在紐倫堡的9臺變壓器和在中國的1臺變壓器已制造成功并經(jīng)過試驗。技術(shù)條件的諸點均被滿足，而且試驗站測量的分散性在一個很窄的公差帶內(nèi)，期待著這些變壓器的順利運行。