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800kV助推器变压器的设计和研究【升压变压器】
1前言由于拉西瓦电站的800kV升压变压器低压侧直接与发电机相连,因而在工程设计中必须充分考虑变压器电压等级高、额定容量大(780MVA)、海拔高(安装高度2242m)以及运输困难等特点。笔者将结合工程需要和国内外制造、运行经验[1-4],对变压器的结构型式、技术参数、VFTO的影响、绝缘水平等问题进行深入的研究和分析。2型式及主要结构2.1变压器型式选择特高压变压器的运输问题是较之其它技术问题更应优先考虑的问题,不同的运输方式决定了特高压变压器的型式、结构和一些基本参数[1]。由于西北地区仅能采用铁路和公路运输,考虑到变压器的运输,800kV780MVA变压器可采用的型式有:三相组单相变压器和三相组合式变压器。该工程使用的场地两种型式布置都满足要求,但考虑到变压器的制造难度、现场环境及安装要求、安装工期、运行可靠性以及国内制造经验等因素,确定采用三相组单相变压器(3260MVA)。
2.2变压器结构800kV升压变压器为国内首次生产,在结构设计时主要考虑铁心结构、主绝缘、纵绝缘及屏蔽措施。(1)铁心结构800kV变压器由于电压高,而且受运输尺寸和重量的限制,可采用的铁心结构有两种:"!四柱结构,"#三柱结构。目前,国外通过改进铁心结构及材料或采用外铁心技术,800kV变压器大多数设计成三柱。而国内制造厂经过理论计算,推荐采用四柱或三柱结构。根据工程招标情况,变压器铁心采用三柱结构。
(2)主绝缘大型铁心式油浸变压器,目前仍以油-隔板绝缘结构为主。为了满足高压电力变压器绝缘性能的要求,特别是对800kV变压器来说,不仅要求油-隔板结构具有较高的击穿电压,而且还要求具有较高的表1两种分接方式计算结果系数分类-分2接/2.最5%小(分额接定)额2定2.5分%(接/最最大小分分接接/)高压线圈径向安全系数1.8/1.61.9/1.8/1.6高压线圈轴向安全系数2.8/2.32.9/2.8/2.4低压线圈径向安全系数3.1/2.82.6/2.4/2.1轴向安全系数1.9/1.6/1.31.3/1.7/1.7线圈对夹件作用力/MN460/580730/590/6404VFTO对变压器绝缘的影响4.1VFTO的特点隔离开关(DS)和断路器(CB)的操作会在GIS内产生特快速暂态现象(VFT),其中DS操作尤为常见。GIS中所有元器件工作于稍不均匀电场,DS两极为插入式的同轴圆柱体,操作中触头运动速度慢,断口在SF6气体中会发生多次的预、重击穿。在每一个电压跳变处将产生波前很陡(一般为320ns)的阶跃电压波,并向断口两侧传播。由于这一过电压的上升速率极快,因此被称作特快速暂态过电压(VFTO)[11-18]。
GIS中SF6的绝缘性能和灭弧性能都远优于空气,故相邻电气设备的间距和母线长度都比同型空气绝缘变电站(AIS)小得多,产生的阶跃电压波会在GIS内不断地产生、来回地传递,并且发生复杂的折射、反射和叠加,最终暂态振荡的频率剧增,可高达数百MHz。4.2VFTO对变压器的影响当GIS内部产生的VFTO以行波的方式通过母线传播到套管时,一部分耦合到架空线上并沿线传播,危及外接设备的绝缘。系统中主变直接和GIS相连,受VFTO影响很大。如我国一核电站500kVGIS,曾先后两次发生了VFTO导致变压器绝缘损坏和线饼烧损的严重事故。VFTO陡度在变压器处可达0.49MV/s,沿变压器绕组近似于指数分布,其作用甚至超过截波,因此首端绝缘承受较高的电压;VFTO所含的谐波分量会在变压器绕组的局部引起共振,尤其当变压器通过气体绝缘管道(GIL)与GIS连接时更严重;加上累计。
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