110kV三繞組變壓器設計要點

崔麗麗　韓旭東

摘 要：本文對110kV三繞組變壓器電磁計算設計要求進行了說明，并對產品的結構設計要點進行了分析。

關鍵詞：變壓器；110kV；三繞組；設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.146

1 概述

本文對110kV電磁計算中的鐵心計算、線圈計算、主絕緣設計和損耗計算中各種參數進行了詳細的要求，并對產品的鐵心結構、線圈結構和油箱結構、引線結構等需要注意的問題進行了歸納，與此同時，對產品的抗短路能力措施，防滲漏措施等進行了研究。希望能夠幫助以后從事110kV變壓器設計人員能更快地進入角色。

2 110kV三繞組變壓器的電磁計算設計原則

此類變壓器總的要求為：高壓線圈端部出線，等安匝設計，同一個線圈的導線規格要少，根數相同，裸線寬度接近，油道按線圈電抗中心線對稱放置。

（1）鐵心設計：磁密：噪聲60dB時磁密≤1.73T；噪聲65dB磁密≤1.76T，結構形式為三相三柱式，空載損耗系數1.08，空載電流系數1.4；

（2）線圈設計：高壓線圈：連續式，最小段數60，最小電抗高度<20 MVA 時700mm≥20 MVA 800mm，匝絕緣0.75，采用紙包銅扁線（σ0.2≥120Mpa），電密≤3.4 A/mm2；中壓線圈：連續式，匝絕緣0.6（35kV），采用紙包銅扁線（σ0.2≥120Mpa），電密≤3.6 A/mm2；調壓線圈：單層螺旋式或雙層螺旋式，匝絕緣0.6（換位導線或紙包銅扁線線寬>12.5）0.45（紙包銅扁線線寬≤12.5），σ0.2≥160Mpa，電密≤3.5 A/mm2；調壓線圈：圓筒式，匝絕緣高壓調壓1.95.中壓調壓1.35，σ0.2≥120Mpa，電密≤3.5 A/mm2；

（3）主絕緣設計：變壓器采用低-中-高-高調-中調排列。低壓-中壓線圈距離 34mm，高壓-調壓線圈距離36mm，高調-中調線圈距離28mm，相間距離≥30mm；上部壓板厚度<63MVA時50mm，≥63MVA時60mm；

（4）雜散損耗系數（50Hz時）：高-中0.038，高-低0.03 ，中-低0.048。

3 110kV三繞組變壓器的結構

（1）鐵心結構。1）鐵心為三相三柱五級接縫結構，此結構可以降低變壓器空載損耗，鐵心心柱加裝撐條，提高變壓器抗短路能力；2）鐵心主軛窗內采用拉帶拉緊，上主軛采用上梁，下主軛采用墊腳，旁側采用側梁，四面夾緊；3）鐵心疊裝完畢后，主軛采用液壓夾緊，心柱采用機械夾緊；4）鐵心起立后心柱均采用高強度聚酯帶機械綁扎；5）鐵軛上的級次墊塊與鐵軛之間必須保證有70%的級次頂嚴，以確保主軛受力均勻。

鐵心拉板、夾件及墊腳等均進行優化計算，以保證產品鐵心夾緊、器身起吊、壓緊及短路狀態下的機械強度。

在結構及工藝措施上保證鐵心接地部位和夾緊件連接部位接觸良好，避免發生過熱及放電故障。

（2）線圈結構。1）低壓線圈均采用單螺旋式結構，使用自粘性換位導線，提高了變壓器的抗短路能力；2）高壓線圈采用連續式結構，使用半硬銅導線，提高了變壓器的抗短路能力；3）中壓線圈采用連續式結構，使用半硬銅導線，提高了變壓器的抗短路能力；4）高壓調壓線圈采用八螺旋式結構，使用半硬銅導線，提高了變壓器的抗短路能力。

（3）油箱結構。采用桶式油箱，彎板式加強鐵結構，經我公司購買的烏克蘭軟件驗算，合理加強油箱，保證油箱能真空注油（殘壓小于133Pa）及98kPa的正壓。在保證油箱真空注油的同時，又使變壓器外形變得簡潔、美觀。

（4）引線結構。高、中、低壓引線連線采用電纜連接。設計上仔細考核各引線對器身、鐵心、油箱及其它引線等部位的絕緣距離，選取合適的電極直徑，減少產品的局放，保證足夠的電氣強度。引線盡可能采用冷壓焊連接，減少焊渣飛濺到器身的可能性。充分夾持緊固，保證連接質量和短路強度。保證產品質量。

4 抗短路能力措施

（1）低壓線圈采用單螺旋結構，由于電流有軸向方向分量，將產生軸向力，此力對低壓線圈產生扭矩，企圖將線圈轉動。在短路試驗中或實際產品經短路后都有過線圈轉動的現象。為了防止線圈的扭轉現象，我公司繞制的螺旋式線圈采用壓彎處理，線圈的端部首匝拉平。采用此措施的線圈在短路試驗后的檢查中沒有發現扭轉現象；（2）線圈均繞在硬紙板筒上，并采取有效工藝措施保證線圈的緊度，以提高線圈的本身強度，提高整體強度，提高抗短路能力；（3）控制線圈整體高度，保證線圈的安匝平衡，提高線圈的抗短路能力；（4）線餅徑向強度的加強。在變壓器的制作過程中，由于內線圈套入鐵心時留有一定的套裝裕度，并且無論是鐵心柱還是線圈內徑都有一定的橢圓度，因此，很難保證每一根撐條都能起到相同的徑向支承作用。

為了提高產品的徑向強度，經建立模型計算后表明線餅的徑向強度不足以抵抗短路沖擊時，內撐筒可采用特硬支撐筒，特硬支撐筒與鐵芯之間撐緊，這樣就使特硬支撐筒的支撐鋼度完全可以達到計算模型中所要求的支撐剛度值，從而提高線圈的抗失穩能力。

同時為了提高線餅的徑向強度，在此產品的設計中，采用機械強度較高的半硬銅導線或自粘性換位導線。

5 預防滲漏措施

為保證產品不出現滲漏油的現象，法蘭連接面加工，開密封限槽，油箱箱沿加限位方鋼，保證密封墊的彈性壓縮量，使密封墊能有效密封。對焊接完的油箱進行振動失效處理，消除焊接產生的內應力，防止產品在運行時內應力，消除引起變形而產生的滲漏。油箱與片式散熱器的連接采用蝶閥，可有效防止變壓器油的滲漏。

6 降低雜散損耗措施

三繞組變壓器在器身放置"條形"磁屏蔽來降低變壓器雜散損耗。

7 總結

本文通過對110kV三線圈電磁計算和結構方面設計需要注意的問題進行了分析總結。

參考文獻：

[1]崔立君.特種變壓器理論與設計[M].北京：科學技術文獻出版社，1996（05）.

[2]劉傳彝.電力變壓器設計計算方法及實踐[M].沈陽：遼寧科學出版社，2002（09）.

作者簡介：崔麗麗（1982-），女，遼寧沈陽人，工程師，主要從事變壓器類產品的研發和設計工作。