110kV三绕组变压器设计要点

崔丽丽　韩旭东

摘 要：本文对110kV三绕组变压器电磁计算设计要求进行了说明，并对产品的结构设计要点进行了分析。

关键词：变压器；110kV；三绕组；设计

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

1 概述

本文对110kV电磁计算中的铁心计算、线圈计算、主绝缘设计和损耗计算中各种参数进行了详细的要求，并对产品的铁心结构、线圈结构和油箱结构、引线结构等需要注意的问题进行了归纳，与此同时，对产品的抗短路能力措施，防渗漏措施等进行了研究。希望能够帮助以后从事110kV变压器设计人员能更快地进入角色。

2 110kV三绕组变压器的电磁计算设计原则

此类变压器总的要求为：高压线圈端部出线，等安匝设计，同一个线圈的导线规格要少，根数相同，裸线宽度接近，油道按线圈电抗中心线对称放置。

（1）铁心设计：磁密：噪声60dB时磁密≤1.73T；噪声65dB磁密≤1.76T，结构形式为三相三柱式，空载损耗系数1.08，空载电流系数1.4；

（2）线圈设计：高压线圈：连续式，最小段数60，最小电抗高度<20 MVA 时700mm≥20 MVA 800mm，匝绝缘0.75，采用纸包铜扁线（σ0.2≥120Mpa），电密≤3.4 A/mm2；中压线圈：连续式，匝绝缘0.6（35kV），采用纸包铜扁线（σ0.2≥120Mpa），电密≤3.6 A/mm2；调压线圈：单层螺旋式或双层螺旋式，匝绝缘0.6（换位导线或纸包铜扁线线宽>12.5）0.45（纸包铜扁线线宽≤12.5），σ0.2≥160Mpa，电密≤3.5 A/mm2；调压线圈：圆筒式，匝绝缘高压调压1.95.中压调压1.35，σ0.2≥120Mpa，电密≤3.5 A/mm2；

（3）主绝缘设计：变压器采用低-中-高-高调-中调排列。低压-中压线圈距离 34mm，高压-调压线圈距离36mm，高调-中调线圈距离28mm，相间距离≥30mm；上部压板厚度<63MVA时50mm，≥63MVA时60mm；

（4）杂散损耗系数（50Hz时）：高-中0.038，高-低0.03 ，中-低0.048。

3 110kV三绕组变压器的结构

（1）铁心结构。1）铁心为三相三柱五级接缝结构，此结构可以降低变压器空载损耗，铁心心柱加装撑条，提高变压器抗短路能力；2）铁心主轭窗内采用拉带拉紧，上主轭采用上梁，下主轭采用垫脚，旁侧采用侧梁，四面夹紧；3）铁心叠装完毕后，主轭采用液压夹紧，心柱采用机械夹紧；4）铁心起立后心柱均采用高强度聚酯带机械绑扎；5）铁轭上的级次垫块与铁轭之间必须保证有70%的级次顶严，以确保主轭受力均匀。

铁心拉板、夹件及垫脚等均进行优化计算，以保证产品铁心夹紧、器身起吊、压紧及短路状态下的机械强度。

在结构及工艺措施上保证铁心接地部位和夹紧件连接部位接触良好，避免发生过热及放电故障。

（2）线圈结构。1）低压线圈均采用单螺旋式结构，使用自粘性换位导线，提高了变压器的抗短路能力；2）高压线圈采用连续式结构，使用半硬铜导线，提高了变压器的抗短路能力；3）中压线圈采用连续式结构，使用半硬铜导线，提高了变压器的抗短路能力；4）高压调压线圈采用八螺旋式结构，使用半硬铜导线，提高了变压器的抗短路能力。

（3）油箱结构。采用桶式油箱，弯板式加强铁结构，经我公司购买的乌克兰软件验算，合理加强油箱，保证油箱能真空注油（残压小于133Pa）及98kPa的正压。在保证油箱真空注油的同时，又使变压器外形变得简洁、美观。

（4）引线结构。高、中、低压引线连线采用电缆连接。设计上仔细考核各引线对器身、铁心、油箱及其它引线等部位的绝缘距离，选取合适的电极直径，减少产品的局放，保证足够的电气强度。引线尽可能采用冷压焊连接，减少焊渣飞溅到器身的可能性。充分夹持紧固，保证连接质量和短路强度。保证产品质量。

4 抗短路能力措施

（1）低压线圈采用单螺旋结构，由于电流有轴向方向分量，将产生轴向力，此力对低压线圈产生扭矩，企图将线圈转动。在短路试验中或实际产品经短路后都有过线圈转动的现象。为了防止线圈的扭转现象，我公司绕制的螺旋式线圈采用压弯处理，线圈的端部首匝拉平。采用此措施的线圈在短路试验后的检查中没有发现扭转现象；（2）线圈均绕在硬纸板筒上，并采取有效工艺措施保证线圈的紧度，以提高线圈的本身强度，提高整体强度，提高抗短路能力；（3）控制线圈整体高度，保证线圈的安匝平衡，提高线圈的抗短路能力；（4）线饼径向强度的加强。在变压器的制作过程中，由于内线圈套入铁心时留有一定的套装裕度，并且无论是铁心柱还是线圈内径都有一定的椭圆度，因此，很难保证每一根撑条都能起到相同的径向支承作用。

为了提高产品的径向强度，经建立模型计算后表明线饼的径向强度不足以抵抗短路冲击时，内撑筒可采用特硬支撑筒，特硬支撑筒与铁芯之间撑紧，这样就使特硬支撑筒的支撑钢度完全可以达到计算模型中所要求的支撑刚度值，从而提高线圈的抗失稳能力。

同时为了提高线饼的径向强度，在此产品的设计中，采用机械强度较高的半硬铜导线或自粘性换位导线。

5 预防渗漏措施

为保证产品不出现渗漏油的现象，法兰连接面加工，开密封限槽，油箱箱沿加限位方钢，保证密封垫的弹性压缩量，使密封垫能有效密封。对焊接完的油箱进行振动失效处理，消除焊接产生的内应力，防止产品在运行时内应力，消除引起变形而产生的渗漏。油箱与片式散热器的连接采用蝶阀，可有效防止变压器油的渗漏。

6 降低杂散损耗措施

三绕组变压器在器身放置"条形"磁屏蔽来降低变压器杂散损耗。

7 总结

本文通过对110kV三线圈电磁计算和结构方面设计需要注意的问题进行了分析总结。

参考文献：

[1]崔立君.特种变压器理论与设计[M].北京：科学技术文献出版社，1996（05）.

[2]刘传彝.电力变压器设计计算方法及实践[M].沈阳：辽宁科学出版社，2002（09）.

作者简介：崔丽丽（1982-），女，辽宁沈阳人，工程师，主要从事变压器类产品的研发和设计工作。