抽水蓄能电站用500kV变压器设计与研究

摘要

随着电网容量的不断增长，抽水蓄能电站变压器需求量及容量逐年增加。由于抽水蓄能电站地理位置的特殊性，对变压器可靠性要求非常高。前些年抽水蓄能主变压器基本被ABB、西门子、东芝等国外或合资厂家垄断。近几年随着国内变压器厂家的技术进步，国内厂家开始进入到抽水蓄能电站的供货范围，但是由于相关制作经验的欠缺，供货数量及质量与国外厂家还有较大差距。
　　本课题以抽水蓄能电站用大容量500kV变压器为研究对象，深入研究抽水蓄能电站变压器的工程应用关键技术，带动变压器设备制造业的发展，提升国内输变电设备制造技术，实现产品性能不断提高，提高国际竞争力。
　　抽水蓄能电站较其他形式发电反应快，对降低电网故障风险效果显著，可有效防止电网事故扩大，以及事故带来的系统崩溃，作为抽水蓄能变电站主设备之一的变压器显得尤为重要。抽水蓄能变电站变压器在电网用电高峰时作为升压变送电上网，在电网用电波谷时作为降压变压器从电网取电。本文通过参阅相关文献，结合抽水蓄能变电站主变压器的运行环境、技术特点、关键技术参数等因素，重点对水冷却系统、主绝缘、纵绝缘、漏磁及结构件局部过热等技术难题进行分析研究，本课题主要利用有限元、电磁场理论、绝缘材料、材料力学、机械原理、理论力学等理论依据，进行软件分析验证，保证设计裕度。
　　本课题通过应用IMV软件对样机波过程进行模拟分析，了解绕组内的雷电冲击电压分布，调整优化绕组纵绝缘结构，从而保证绕组的冲击裕度并且节省原材料;通过应用VEI的Main Insulation及Leads软件对电场进行分析，了解样机的主绝缘电场分布，获得电势、场强云图，同时选取特定电位线进行分析，达到保证样机主绝缘裕度并且节省原材料;通过应用VEI的REST软件对产品抗短路强度能力进行分析，对绕组的轴向倾覆和辐向压曲及轴向力进行核算并优化设计，提高产品运行的安全可靠性能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究目的及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究水平介绍

1．2．2 国内研究水平介绍

1．3 本课题主要研究内容

第二章 抽水蓄能变压器结构设计

2．1 抽水蓄能电站用500kV变压器的设计参数

2．2 抽水蓄能电站用500kV变压器样机的电磁计算方案及总体设计

2．2．1 低损耗设计

2．2．2 低噪声设计

2．2．3 抗短路能力设计

2．2．4 低局放设计

2．2．5 分析验证

2．3 抽水蓄能电站用500kV变压器铁心结构的设计

2．4 抽水蓄能电站用500kV变压器线圈结构的设计

2．5 抽水蓄能电站用500kV变压器器身结构的设计

2．6 抽水蓄能电站用500kV变压器引线结构的设计

2．7 抽水蓄能电站用500kV变压器油箱结构的设计

2．8 抽水蓄能电站用500kV变压器抗短路能力的设计

2．9 抽水蓄能电站用500kV变压器噪声设计

2．10 本章小结

第三章 抽水蓄能电站用500kV变压器样机关键结构仿真分析

3．1 抽水蓄能电站用500kV变压器主绝缘结构分析

3．1．1 变压器变压器主绝缘结构

3．1．2 变压器主绝缘结构仿真分析

3．2 抽水蓄能电站用500kV变压器波过程纵绝缘仿真分析

3．2．1 变压器变压器纵绝缘结构的设计

3．2．2 变压器纵绝缘波过程计算

3．2．3 验证结论

3．3 抽水蓄能电站用500kV变压器漏磁场计算

3．3．1 验证结构简述

3．3．2 计算条件

3．3．3 磁场磁密(B)分析

3．3．4 结构件温升

3．4 抽水蓄能电站用500kV变压器短路强度仿真计算

3．4．1 验证结构简述

3．4．2 备绕组线饼轴向倾斜(TILTING)与辐向压曲(BUCKLING)计算

3．4．3 各绕组(轴向+辐向)强度及辐向变形计算

3．4．4 结论

3．5 抽水蓄能电站用500kV变压器绕组温升计算

3．5．1 基础数据

3．5．2 模型输入

3．5．3 水冷时油面以及绕组温升计算

3．5．4 结论

3．6 抽水蓄能电站用500kV变压器邮箱机械强度计算

3．6．1 已知条件

3．6．2 计算目的

3．6．3 样机结构

3．6．4 计算说明

3．6．5 油箱负压强度计算

3．6．6 油箱正压强度计算结果

3．6．7 油箱正、负压强度结论

3．7 本章小结

第四章 抽水蓄能电站用500kV变压器试验方案研究第

4．1 抽水蓄能电站用500kV变压器的试验方案研究

4．1．1 试验方案概述

4．1．2 变压器技术参数

4．1．3 试验标准

4．1．4 试验项目及程序

4．2 抽水蓄能电站用500kV变压器试验结果

4．2．1 试晶规格

4．2．2 外施耐压试验及结果

4．2．3 短时感应耐压试验(ACSD)及结果

4．2．4 长时感应电压试验(ACLD)及结果

4．2．5 空载损耗和空载电流测量试验及结果

4．2．6 负载损耗和短路阻抗测量试验及结果

4．2．7 操作波冲击试验及结果

4．2．8 雷电冲击试验及结果

4．2．9 温升、过电流试验及结果

4．2．10 声级测定试验及结果

4．2．11 油流静电试验及结果

4．2．12 绕组变形试验及结果

4．3 试验结论

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢