35?kV干式接地變壓器的技術(shù)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

劉利艷

摘 要：隨著環(huán)氧澆注干式變壓器技術(shù)水平的提高，現(xiàn)在越來越多的接地變壓器也做成環(huán)氧澆注式。該文筆者即結(jié)合個(gè)人實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)參考文獻(xiàn)，闡述了35 kV干式接地變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，特別是對(duì)局部放電量的控制進(jìn)行了粗淺的分析。同時(shí)為了更加清楚地為廣大同行揭示變壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，還對(duì)其接線、原理、特性以及在設(shè)計(jì)中注意的問題進(jìn)行分析，以期通過粗淺闡述，能夠?yàn)閺V大同行在今后35 kV干式接地變壓器的設(shè)計(jì)上提供全新的思路與建議，以供參考。

關(guān)鍵詞：干式接地變壓器 局部放電量 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TM72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）02（c）-0046-02

1 主要技術(shù)性能參數(shù)

筆者公司生產(chǎn)的DKSC-800/35-200/0.4干式接地變壓器其主要技術(shù)參數(shù)如下。

型號(hào)：DKSC-800/35-200/0.4；高壓額定容量：800 kVA；高壓額定電壓：（35±2×2.5%）kV；低壓容量：200 kVA；低壓額定電壓：0.4 kV；中性點(diǎn)電流：30 A；聯(lián)結(jié)組別為：ZNyn11；短路阻抗：6%；零序阻抗：<100 Ω/相。

筆者公司生產(chǎn)的35 kV干式接地變壓器具有損耗低、噪聲低、溫升低、局放低、承受短路能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

2 干式接地變壓器設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 產(chǎn)品鐵心磁通密度的選取

考慮到接地變壓器正常情況下為空載運(yùn)行，為降低空載損耗，故接地變壓器的磁通密度取的相對(duì)低一些，筆者公司一般選擇在1.55 T左右。

2.2 繞組電流密度的選取

對(duì)于l0 s的工作時(shí)間，電流在繞組中產(chǎn)生的熱量全部用來使繞組的溫度升高。按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB1094.5—2008的規(guī)定可知：絕緣耐熱等級(jí)F級(jí)，當(dāng)選用銅導(dǎo)體，且θ1=350 ℃，θ0=140 ℃時(shí)，允許的最大短路電流密度為：

=48.15 A/mm2

對(duì)于2 h的工作時(shí)間，可按照GB/T 1094.12-2013，也可依據(jù)各自公司的超銘牌運(yùn)行能力曲線得到相應(yīng)的超銘牌運(yùn)行能力，進(jìn)而得到相應(yīng)的電流密度。

2.3 兩個(gè)半相繞組的絕緣距離

從干式接地變壓器的例行試驗(yàn)來看，兩個(gè)半相繞組在外施耐壓下處在同一電位。在做感應(yīng)耐壓試驗(yàn)時(shí)，兩個(gè)半相繞組之間的電壓也較小，而對(duì)于雷電沖擊試驗(yàn)來說，兩個(gè)半相繞組的電壓較高，故兩個(gè)半相繞組的絕緣距離應(yīng)按雷電沖擊電壓來確定。

2.4 繞組設(shè)計(jì)呈不對(duì)稱結(jié)構(gòu)

一般在系統(tǒng)不平衡電壓較大時(shí)，接地變壓器三相繞組做成平衡繞組。當(dāng)系統(tǒng)不平衡電壓較小時(shí)，將接地變壓器三相繞組做成不平衡繞組，人為地造成三相繞組不平衡，適當(dāng)提高接地變壓器中性點(diǎn)的電位，以滿足測量系統(tǒng)的門檻電壓。一般情況下，在接地變壓器A相繞組設(shè)置-1%的調(diào)偏抽頭。

2.5 零序阻抗和短路阻抗

當(dāng)接地變中性點(diǎn)直接接地時(shí)，零序阻抗決定著故障電流的大小。當(dāng)接地變壓器經(jīng)小電阻接地時(shí)，零序阻抗決定著變壓器各相對(duì)的電壓分布。

可以按雙繞組電力變壓器正序漏抗的計(jì)算方法計(jì)算接地變的零序阻抗。對(duì)有二次繞組的接地變壓器來說，還應(yīng)計(jì)算一、二次繞組的短路阻抗，計(jì)算方法同雙繞組電力變壓器。

2.6 局部放電量控制

對(duì)35 kV級(jí)干式電力變壓器，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，根據(jù)用戶對(duì)局部放電量≤10pC的要求，筆者公司專門進(jìn)行了高電壓產(chǎn)品低局放研究。制作了DKSC-800/35-200/0.4干式接地變壓器1∶1的模型繞組，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，得出測量電壓、絕緣距離、工作電壓Uw和局部放電量及電場強(qiáng)度的關(guān)系。

利用研究結(jié)果進(jìn)行產(chǎn)品的絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使繞組段間和層間的電場分布均勻；為保證大容量產(chǎn)品繞組內(nèi)部不出現(xiàn)應(yīng)力裂紋和繞組表面無裂紋，設(shè)計(jì)時(shí)合理地布置高壓繞組的冷卻風(fēng)道及調(diào)壓分接凸臺(tái)結(jié)構(gòu)；利用前期35 kV產(chǎn)品制造經(jīng)驗(yàn)，摸索出了一套成功的澆注方法、固化曲線及成品繞組的特殊工藝處理，改善和消除了線圈的內(nèi)部應(yīng)力；在產(chǎn)品繞組的繞制過程中，調(diào)整繞組內(nèi)部絕緣材料的放置方法使其在力學(xué)上更趨合理。從而防止了繞組內(nèi)部裂紋的出現(xiàn)，使成品繞組的外觀及放電量達(dá)到了預(yù)期的目的，其局放一般為5～8 pC，保證了產(chǎn)品的安全運(yùn)行及使用壽命。

35 kV產(chǎn)品的澆注工藝中最顯著的特點(diǎn)是：準(zhǔn)確、耐磨損的高壓計(jì)量泵技術(shù)，靜態(tài)混料器連續(xù)混料方式，全自動(dòng)定量澆注技術(shù)；連續(xù)的在線脫氣技術(shù)，真空澆注后加壓滲透技術(shù)，有效地控制了產(chǎn)品的局部放電量。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 鐵心結(jié)構(gòu)

鐵芯選用優(yōu)質(zhì)冷軋硅鋼片，45°階梯全斜接縫結(jié)構(gòu)，利用五級(jí)步進(jìn)剪片與疊鐵工藝，改善了接縫處的磁通分布，減少了鐵芯的振動(dòng)能量。鐵芯進(jìn)行一體固化與表面用絕緣樹脂密封工藝，有效地降低了空載損耗、空載電流和鐵芯噪音。

3.2 繞組結(jié)構(gòu)

高、低壓繞組均采用無氧銅導(dǎo)線繞制，絕緣采用無堿玻璃絲布帶增強(qiáng)，薄絕緣，真空加壓澆注。環(huán)氧澆注接地變壓器的高壓繞組采用Z型接法，且每相的兩部分繞組徑向排列，稱為內(nèi)繞組和外繞組。由于對(duì)產(chǎn)品局部放電量的控制，該產(chǎn)品內(nèi)、外繞組做成兩個(gè)獨(dú)立繞組。繞組的結(jié)構(gòu)型式為多段分層式，這樣繞組的電場分布更加均勻。

繞組的導(dǎo)體采用優(yōu)質(zhì)無氧銅桿經(jīng)多次冷拉成矩形的線材，其面與面的交接處都做成較大的圓弧狀，不存在尖角毛刺，繞組內(nèi)導(dǎo)體沿面處電場分布較為均勻，畸變系數(shù)小。

繞組采用Z形接法，由于電壓等級(jí)較高和局部放電量的要求，對(duì)于連接線之間絕緣距離也有很高的要求。筆者公司設(shè)計(jì)了多種接線方式，并在模型繞組上進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，最后確定了如圖1所示出線示意圖。

4 實(shí)測數(shù)據(jù)

筆者公司生產(chǎn)的DKSC-800/35-200/0.4干式接地變壓器，經(jīng)過試驗(yàn)所有數(shù)據(jù)均合格，測試數(shù)據(jù)如表1所示。

該產(chǎn)品自2013年7月投入運(yùn)行至今運(yùn)行狀況良好。

參考文獻(xiàn)

[1] 張奕.環(huán)氧澆注接地變壓器局部放電量的控制[J].變壓器，2004，41（4）：27-29.

[2] 崔立君，張茂魯，張洪，等.特種變壓器理論與設(shè)計(jì)[M].北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1996.