1000kV高压绕组分裂的双圈油浸式电力变压器

摘要

本发明提供一种1000kV高压绕组分裂的双圈油浸式电力变压器，包括油箱、储油柜、套管、冷却设备、二次保护设备、无励磁调压开关、铁芯、绕组组件和引线，绕组组件包括由内至外依次设置的调压绕组、第一高压绕组、第一低压绕组、第二低压绕组、第二高压绕组；调压绕组靠近铁芯主柱，调压绕组与铁芯主柱间、相邻绕组间以及第二高压绕组与铁芯旁柱间均设有绝缘筒和撑条；调压绕组与第一、第二高压绕组串联组成变压器的高压绕组部分；第一、第二低压绕组串联组成变压器低压绕组部分。本发明通过整体结构设计，有效解决了现有技术中1000kV双圈油浸式电力变压器运输高度高的问题，且开关绝缘水平、损耗、噪音、温升较低，绝缘可靠性高。

说明书

技术领域

本发明涉及特高压变压器技术领域，具体涉及一种1000kV高压绕组分裂的双圈油浸式电力变压器。

背景技术

1000kV特高压输电在远距离、大容量、低损耗输送电力上和节约土地资源等上有明显的优势，近年来发展迅速。1000kV双圈变压器是特高压输电的重要设备，在发电厂侧，可以将低电压升高至1000kV进行远距离输电。目前常见的1000kV双圈变压器其绕组包括第一低压绕组、第二低压绕组、高压绕组和调压绕组，绕组的排布结构采用第一低压绕组、第二低压绕组、高压绕组的排布结构，将调压绕组置于高压绕组内，第一低压绕组和第二低压绕组构成U型结构。现有1000kV双圈变压器的绕组排布结构的优点是绝缘结构简单、设计方便；缺点是由于高压绕组绝缘水平高，单个高压绕组首末端电压差很大，考虑到沿面爬电等问题，高压绕组会设计得特别高，从而使得变压器的整体运输高度特别高，使得现有1000kV双圈变压器由生产厂家运输至发电厂（通过设于自然资源丰富的偏远地区或山区）安装的运输十分困难，运输风险大，运输成本高昂。因此，亟需研发一种运输高度小的1000kV双圈油浸式电力变压器。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术中存在的问题，通过电气结构的改进设计，提供一种运输高度小的1000kV高压绕组分裂的双圈油浸式电力变压器。

本发明的技术方案是：本发明的1000kV高压绕组分裂的双圈油浸式电力变压器，包括油箱，设于油箱上方用于存放变压器油且与油箱内部油路相通的储油柜，设于油箱上的冷却设备和二次保护设备，固定设于油箱上方的高压套管、高压中性点套管和2根低压套管，固定设于油箱内包括主柱和2根旁柱的铁芯，固定设于铁芯上的无励磁调压开关，套装在铁芯上的绕组组件，以及用于电连接的引线，其结构特点是：上述绕组组件包括由内至外依次设置的调压绕组、第一高压绕组、第一低压绕组、第二低压绕组和第二高压绕组，设于调压绕组与铁芯的主柱间、相邻绕组间以及第二高压绕组外侧与2根旁柱间的绝缘筒和撑条；固定设于绕组组件上下两侧的上压环和下压环；

上述引线包括调压绕组的分接引线组、调压绕组的中性点引线、第一低压绕组的引线、第二低压绕组的引线、第一连接引线、第二连接引线以及第二高压绕组的中部1000kV引线，调压绕组的分接引线组包括若干根引线；

调压绕组与第一高压绕组通过第一连接引线串联，第一高压绕组和第二高压绕组通过第二连接引线串联，从而由调压绕组、第一高压绕组以及第二高压绕组串联组成变压器的高压绕组部分；第一低压绕组与第二低压绕组通过底部过渡换位串联组成变压器的低压绕组部分；调压绕组的分接引线组的各分接引线与无励磁调压开关相应端子对应电连接；调压绕组的中性点引线连接到高压中性点套管上；第一低压绕组的引线和第二低压绕组的引线分别与1根低压套管相连接；第二高压绕组的中部1000kV引线连接到高压套管上。

进一步的方案是：上述调压绕组为圆筒式结构，第一高压绕组为连续式结构；第一低压绕组和第二低压绕组采用多重螺旋式且在底部通过过渡换位进行连接，构成U型绕组结构；第二高压绕组为纠结式、内屏连续式、普通连续式相组合的结构。

进一步的方案是：上述第一高压绕组、第一低压绕组、第二低压绕组和第二高压绕组均设有强迫导向油循环冷却结构。

进一步的方案是：上述油箱的内表面设有磁屏蔽，磁屏蔽的外侧设有石墨屏蔽层、围屏和围屏撑条。

进一步的方案是：上述铁芯还包括上铁轭、下铁轭、主柱拉板、旁柱拉板、上夹件、下夹件和不锈钢材质的托板；主柱拉板在主柱的前后两端面上各设有1块；旁柱拉板在旁柱的前后两端面上各设有1块；上铁轭和下铁轭分设于主柱和2根旁柱的上下两端，主柱、主柱拉板、旁柱、旁柱拉板、上铁轭和下铁轭通过上夹件和下夹件紧固成一体，构成三柱两框式结构；主柱设有垂直油道和水平油道，旁柱、上铁轭和下铁轭设有水平油道；主柱和旁柱的外端面、上铁轭的下端面和下铁轭的上端面均设有石墨屏蔽层；托板在上夹件前后两侧的下端面以及下夹件前后两侧的上端面上靠近中间处各焊接2块，托板内设有磁屏蔽。

进一步的方案是：上述绕组组件还包括数量根据需要设置的端部小角环、套板、静电环、大角环、端圈、垫块、挡油板以及设于撑条上的定位板。

进一步的方案是：上述调压绕组的上端与上述上压环之间由下至上依次固定设有端部小角环、套板、静电环、套板、垫块、大角环、套板、垫块、大角环、端圈、套板和垫块；调压绕组的下端与上述下压环之间由上至下依次固定设有端部小角环、套板、垫块、套板、大角环和垫块。

进一步的方案是：上述第一高压绕组的上端与上述上压环之间由下至上依次固定设有套板、静电环、套板、大角环、套板、垫块、大角环、套板、垫块、大角环、套板、垫块、大角环、垫块、套板和垫块；第一高压绕组的下端与上述下压环之间由上至下依次固定设有挡油板、套板、垫块、套板、端圈、套板和垫块。

进一步的方案是：上述第一低压绕组的上端与上述上压环之间由下至上依次固定设有套板、静电环、套板、大角环、套板和垫块；第一低压绕组的下端与上述下压环之间由上至下依次固定设有挡油板、端圈、垫块和套板；

上述第二低压绕组的上端与上述上压环之间由下至上依次固定设有端圈、大角环、端圈、套板和垫块；第二低压绕组的下端与上述下压环之间由上至下依次固定设有端圈、大角环、端圈、套板和垫块。

进一步的方案还有：上述第二高压绕组的上端与上述上压环之间由下至上依次固定设有套板、静电环、套板、大角环、套板、垫块、大角环、套板、垫块、大角环、垫块、套板和垫块；第二高压绕组的下端与上述下压环之间由上至下依次固定设有套板、静电环、套板、大角环、垫块、套板、大角环、垫块、端圈、套板、端圈和垫块。

本发明具有积极的效果：（1）本发明的1000kV高压绕组分裂的双圈油浸式电力变压器，其通过将包括调压绕组在内的高压绕组分裂的绕组排布结构，有效降低了变压器运输高度；并通过将开关置于中性点位置，降低了开关绝缘水平。（2）本发明的1000kV高压绕组分裂的双圈油浸式电力变压器，其通过电气和结构设计，特别是各绕组上下端部静电环和角环的设置、绕组间绝缘筒和撑条的设置、第二高压绕组不同绕组形式的组合、各引线的合理布置、以及铁芯的主柱、旁柱和铁轭以及油箱均设置石墨屏蔽，使其具有可靠的主绝缘和纵绝缘结构，有效解决了1000kV双圈变压器高压绕组分裂的绝缘技术难题。（3）本发明的1000kV高压绕组分裂的双圈油浸式电力变压器，其铁芯主柱设置有垂直油道和水平油道，旁柱、上铁轭、下铁轭设置有水平油道，并均采用六级接缝的叠积方式，有效提高了变压器空载性能和降低了铁芯温升。（4）本发明的1000kV高压绕组分裂的双圈油浸式电力变压器，除调压绕组外的所有绕组均采用强迫导向油循环冷却结构，有效降低了绕组温升。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的俯视图；

图4为本发明的铁芯装配结构示意图；

图5为本发明的绕组排列及连接示意框图；

图6为本发明的绕组组件的装配结构示意图；

图7为本发明的引线布置示意图。

上述附图中的附图标记如下：

油箱1，磁屏蔽1-1；储油柜2；

套管3，高压套管3-1，高压中性点套管3-2，低压套管3-3；

冷却设备4，冷却器4-1，油泵4-2；

二次保护设备5，压力释放阀5-1、油温度计5-2、绕组温度计5-3、气体继电器5-4、突发压力继电器5-5和油流继电器5-6；

无励磁调压开关6；

铁芯7，主柱7-1，旁柱7-2，上铁轭7-3，下铁轭7-4，主柱拉板7-5，旁柱拉板7-6，上夹件7-7，下夹件7-8，托板7-9；

绕组组件8，调压绕组8-1，第一高压绕组8-2，第一低压绕组8-3，第二低压绕组8-4，第二高压绕组8-5，绝缘筒8-6，撑条8-7，定位板8-8，端部小角环8-9，套板8-10，静电环8-11，大角环8-12，端圈8-13，垫块8-14，挡油板8-15，上压环8-16，下压环8-17；

引线9，调压绕组的分接引线组9-1，调压绕组的中性点引线9-2，第一低压绕组的引线9-3，第二低压绕组的引线9-4，第一连接引线9-5，第二连接引线9-6，第二高压绕组的中部1000kV引线9-7。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

（实施例1）

见图1至图7，本实施例的1000kV高压绕组分裂的双圈油浸式电力变压器，其主要由油箱1、储油柜2、套管3、冷却设备4、二次保护设备5、无励磁调压开关6、铁芯7、绕组组件8和引线9组成。

储油柜2设于油箱1的上方，储油柜2用于存放变压器油；储油柜2与油箱1内部油路相通，油箱1内充斥有变压器油，以上为现有技术，不作详述。为减少油箱1的的漏磁，降低油箱1的杂散损耗，油箱1的内表面设有磁屏蔽1-1，为增强油箱1的绝缘效果，油箱1的磁屏蔽外侧还设有石墨屏蔽层、围屏和围屏撑条（图中未示出）。

套管3固定设于油箱1的上部，套管3包括1根高压套管3-1、1根高压中性点套管3-2和2根低压套管3-3。

冷却设备4包括冷却器4-1和油泵4-2；冷却设备4用于变压器的散热。二次保护设备5包括压力释放阀5-1、油温度计5-2、绕组温度计5-3、气体继电器5-4、突发压力继电器5-5和油流继电器5-6；变压器通过压力释放阀5-1、气体继电器5-4、突发压力继电器5-5和油流继电器5-6对变压器运行实施安全保护，通过油温度计5-2、绕组温度计5-3控制变压器启停。此段均为现有技术，不作赘述。

无励磁调压开关6固定设于油箱1内，无励磁调压开关6用于实现变压器调压功能。

铁芯7主要由主柱7-1、旁柱7-2、上铁轭7-3、下铁轭7-4、主柱拉板7-5、旁柱拉板7-6、上夹件7-7、下夹件7-8和托板7-9组成；主柱7-1设有1根，旁柱7-2设有2根，2根旁柱7-2分设在主柱7-1的两侧，主柱7-1的前后两端面上各设有1块主柱拉板7-5；旁柱7-2的前后两端面上各设有1块旁柱拉板7-6；上铁轭7-3和下铁轭7-4各设置1个，上铁轭7-3设于主柱7-1和2根旁柱7-2的上端用于封头，下铁轭7-4设于主柱7-1和2根旁柱7-2的下端用于封尾；主柱7-1、2根旁柱7-2、主柱拉板7-5、旁柱拉板7-6、上铁轭7-3和下铁轭7-4利用上夹件7-7和下夹件7-8紧固成一体，构成三柱两框式结构。主柱7-1设有垂直油道和水平油道，旁柱7-2、上铁轭7-3和下铁轭7-4设有水平油道，铁芯的主柱7-1、旁柱7-2、上铁轭7-3和下铁轭7-4均采用六级接缝的叠积方式；作为优选方式，主柱7-1和旁柱7-2的外端面、上铁轭7-3的下端面和下铁轭7-4的上端面均设有石墨屏蔽层（图中未标注）；2根旁柱7-2的外周设有围屏和围屏撑条（图中未示出）。托板7-9在上夹件7-7前后两侧的下端面上靠近中间处各焊接2块，托板7-9在下夹件7-8前后两侧的上端面上靠近中间处各焊接2块，托板7-9共设置8块，托板7-9的材质采用不锈钢，托板内部设有磁屏蔽，一方面用于压紧和支撑绕组组件8，另一方面减少入射上夹件7-7和下夹件7-8的漏磁，降低杂散损耗。装配时，铁芯7固定设于油箱1内。

参见图5和图6，绕组组件8包括调压绕组8-1、第一高压绕组8-2、第一低压绕组8-3、第二低压绕组8-4、第二高压绕组8-5、绝缘筒8-6、撑条8-7、定位板8-8、端部小角环8-9、套板8-10、静电环8-11、大角环8-12、端圈8-13、垫块8-14、挡油板8-15、上压环8-16和下压环8-17。上压环8-16和下压环8-17设于绕组组件8的上下两端，用于压紧和支撑绕组组件8各相关组件。

调压绕组8-1采用圆筒式结构；调压绕组8-1设于铁芯7的主柱7-1外侧。调压绕组8-1与主柱7-1间设有绝缘筒8-6和用于支撑绝缘筒8-6的撑条8-7，撑条上设有安装定位用的定位板8-8；调压绕组8-1的上端与上压环8-16之间由下至上依次固定设有端部小角环8-9、套板8-10、静电环8-11、套板8-10、垫块8-14、大角环8-12、套板8-10、垫块8-14、大角环8-12、端圈8-13、套板8-10和垫块8-14，其中套板8-10设有4块，大角环8-12设有2个，垫块8-14设有3个；调压绕组8-1的下端与下压环8-17之间由上至下依次固定设有端部小角环8-9、套板8-10、垫块8-14、套板8-10、大角环8-12和垫块8-14。

第一高压绕组8-2采用连续式结构。第一高压绕组8-2设于调压绕组8-1的外周，第一高压绕组8-2与调压绕组8-1之间设有设有绝缘筒8-6和撑条8-7，撑条上设有定位板8-8；第一高压绕组8-2的上端与上压环8-16之间由下至上依次固定设有套板8-10、静电环8-11、套板8-10、大角环8-12、套板8-10、垫块8-14、大角环8-12、套板8-10、垫块8-14、大角环8-12、套板8-10、垫块8-14、大角环8-12、垫块8-14、套板8-10和垫块8-14，其中套板8-10设有6块，大角环8-12设有4个，垫块8-14设有5个。第一高压绕组8-2的下端与下压环8-17之间由上至下依次固定设有挡油板8-15、套板8-10、垫块8-14、套板8-10、端圈8-13、套板8-10和垫块8-14。

第一低压绕组8-3采用多重螺旋式结构。第一低压绕组8-3设于第一高压绕组8-2的外周，第一低压绕组8-3与第一高压绕组8-2之间设有设有绝缘筒8-6和撑条8-7，撑条上设有定位板8-8；第一低压绕组8-3的上端与上压环8-16之间由下至上依次固定设有套板8-10、静电环8-11、套板8-10、大角环8-12、套板8-10和垫块8-14；第一低压绕组8-3的下端与下压环8-17之间由上至下依次固定设有挡油板8-15、端圈8-13、垫块8-14、套板8-10和垫块8-14。

第二低压绕组8-4采用多重螺旋式结构。第二低压绕组8-4设于第一低压绕组8-3的外周，第二低压绕组8-4与第一低压绕组8-3之间设有设有绝缘筒8-6和撑条8-7；第二低压绕组8-4的上端与上压环8-16之间由下至上依次固定设有端圈8-13、大角环8-12、端圈8-13、套板8-10和垫块8-14。第二低压绕组8-4的下端与下压环8-17之间由上至下依次固定设有端圈8-13、大角环8-12、端圈8-13、套板8-10和垫块8-14。

第二低压绕组8-4与第一低压绕组8-3在底部通过过渡换位进行连接，构成U型绕组结构。

第二高压绕组8-5采用纠结式、内屏连续式、普通连续式相组合的结构。第二高压绕组8-5设于第二低压绕组8-4的外侧以及铁芯7的2根旁柱7-2之间，第二高压绕组8-5与第二低压绕组8-4之间以及第二高压绕组8-5的外侧与2根旁柱7-2之间均设有绝缘筒8-6和撑条8-7；第二高压绕组8-5的上端与上压环8-16之间由下至上依次固定设有套板8-10、静电环8-11、套板8-10、大角环8-12、套板8-10、垫块8-14、大角环8-12、套板8-10、垫块8-14、大角环8-12、垫块8-14、套板8-10和垫块8-14，其中套板8-10设有5块，大角环8-12设有3个，垫块8-14设有4个。第二高压绕组8-5的下端与下压环8-17之间由上至下依次固定设有套板8-10、静电环8-11、套板8-10、大角环8-12、垫块8-14、套板8-10、大角环8-12、垫块8-14、端圈8-13、套板8-10、端圈8-13和垫块8-14。

第一高压绕组8-2、第一低压绕组8-3、第二低压绕组8-4和第二高压绕组8-5均设有强迫导向油循环冷却结构，此为现有技术，不作详述。

参见图7，引线9包括调压绕组的分接引线组9-1、调压绕组的中性点引线9-2、第一低压绕组的引线9-3、第二低压绕组的引线9-4、第一连接引线9-5、第二连接引线9-6以及第二高压绕组的中部1000kV引线9-7；调压绕组的分接引线组9-1包括若干根引线。

调压绕组8-1与第一高压绕组8-2通过第一连接引线9-5串联，第一高压绕组8-2和第二高压绕组8-5通过第二连接引线9-6串联，从而由调压绕组8-1、第一高压绕组8-2以及第二高压绕组8-5串联组成变压器的高压绕组部分，第一低压绕组8-3与第二低压绕组8-4通过底部过渡换位串联连接组成变压器的低压绕组部分。

调压绕组的分接引线组9-1的各分接引线与无励磁调压开关6相应端子对应电连接，实现变压器调压功能；调压绕组的中性点引线9-2连接到高压中性点套管3-2上；第一低压绕组的引线9-3和第二低压绕组的引线9-4各与2根低压套管3-3中的1根相连接；第二高压绕组的中部1000kV引线9-7连接到高压套管3-1上。

使用时，2只低压套管3-3外接输入电源；高压套管3-1和高压中性点套管3-2输出电源，也即低压输入，高压输出。显然，使用需要时也可与前述接法相反，反向输入输出电源。

以上实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围。