CN102856065B - 单相超大容量强电流短路试验变压器 - Google Patents

单相超大容量强电流短路试验变压器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种单相超大容量强电流短路试验变压器，其上节油箱和下节油箱内设置两个单相二柱式铁心，共有四个铁心主柱，每个铁心主柱上分别套置有绕组；两个储油柜分别位于变压器主体长轴两侧上方，两个储油柜中心的连线平行于变压器长轴方向，挂在变压器长轴两侧的防火墙上；冷却装置集中布置在上节油箱和下节油箱具有二次套管和二次中性点套管一侧的外侧；一次首端套管和一次中性点套管从低压引线引出后与外部电网相连；多个分接开关分别位于变压器本体的高低压两侧。本发明为具有抗短路能力的变压器进行试验验证用，是一种超大容量强电流短路试验变压器，为我国大力发展高电压大容量安全可靠的电网、保证电网的安全和稳定运行提供了有力的技术支撑。

Description

单相超大容量强电流短路试验变压器
技术领域
本发明涉及一种变压器制造技术领域中的电流短路试验变压器，具体地说是一种用于强电流试验站的单相超大容量强电流短路试验变压器。
背景技术
变压器的短路强度是保证变压器可靠性的关键指标。随着我国电力事业的逐渐发展，变压器电压等级和容量不断增大。在系统运行中，由于各种偶然因素的存在，要想完全杜绝短路故障的发生是不可能的，变压器不可避免地要承受电网短路等情况下所引起的短路冲击，变压器遭受瞬间短路时会在变压器内部产生很大的机械作用力。变压器制造厂为确保变压器能够承受标准规定的短路故障所引起的冲击，设计制造的变压器应具有满足电网要求的抗短路能力。超大容量强电流短路试验变压器做为大容量高电压变压器做短路试验用的中间变压器应用于强电流试验站中，而目前，具备这种性能的单相超大容量强电流短路试验变压器尚未见报道。
发明内容
针对现有技术中做为大容量高电压变压器做短路试验用的中间变压器尚未见报道的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种能够频繁承受短路冲击的安全可靠的单相超大容量强电流短路试验变压器。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
本发明一种单相超大容量强电流短路试验变压器具有一次首端套管、一次中性点套管、二次首端套管、二次中间A1套管、二次中性点套管、双储油柜、上节油箱、下节油箱、冷却装置以及分接开关，其中：上节油箱和下节油箱内设置两个单相二柱式铁心，共有四个铁心主柱，每个铁心主柱上分别套置有绕组；两个储油柜分别位于变压器主体长轴两侧上方，两个储油柜中心的连线平行于变压器长轴方向，挂在变压器长轴两侧的防火墙上；冷却装置集中布置在上节油箱和下节油箱具有二次套管和二次中性点套管一侧的外侧，与变压器长轴方向平行；一次首端套管和一次中性点套管从低压引线引出后，与外部电网相连；分接开关为多个，分别位于变压器本体的高低压两侧。
油箱为钟罩式；二次首端套管、二次中间A1套管、二次中性点套管在上节油箱的高压侧，直接从二次绕组端部和分接开关中引出，二次首端套管、二次中间A1套管、二次中性点套管引出方向均为垂直于斜箱盖；一次首端套管、一次中性点套管位于上节油箱的低压侧，一次首端套管、一次中性点套管直接与低压绕组出头引出的低压引线连接。
所述分接开关为4-8个，位于变压器的高低压侧，通过分接开关的不同串并联连接，实现多种不同等级的输出电压。
所述四个铁心主柱绕组并联连接，四个铁心主柱中的RI绕组及RII绕组为串联连接或并联连接，在幅向上位于外部的绕组YI幅向出头，其余绕组均在上下端部出头。所述单相四柱结构为由两个铁心框组成四个主柱、两个上轭、两个下轭和四个旁轭构成的两个单独变压器闭合磁路。铁心具有上、下夹件、上、下夹件腹板，上梁、侧梁、垫脚、中间上横梁、铁心穿心螺杆、横梁以及中间连接螺栓，上述各部件将铁心牢固地连接为一刚性整体。一次绕组的四个出头平行引出到外部套管接到电网上。所述器身压板上的弹簧压钉安装在夹件肢板中，包括油缸、弹性部件、定位钉、压盖、压钉以及螺母，压钉具有螺母，与变压器上夹件肢板相连，压钉的螺栓下段通过压盖压在弹性部件上，上述结构安装在油缸内的定位钉上，定位钉在油缸内，与油缸底部垂直设置。
所述铁心的单相四柱结构采用夹紧装置，该夹紧装置包括I、II柱上夹件和III、IV柱上夹件以及横梁，其中I、II柱上夹件分别为第一高压上夹件和第一低压上夹件，III、IV柱上夹件分别为第二高压上夹件和第二低压上夹件，第一高压上夹件和第二高压上夹件之间以及第一低压上夹件和第二低压上夹件之间分别通过横梁连接，形成刚性的整体夹件。
所述第一高压上夹件和第二高压上夹件之间以及第一低压上夹件和第二低压上夹件之间通过多个固定板加固连接。
所述横梁的两端为连接板，两连接板平行设置，通过中间加强板连接；中间加强板为设于两连接板之间、相对平行设置且具有间距的槽钢形结构。
铁心的叠片设有可通过铁心穿心螺杆的孔，每个夹件的相对位置均设有铁心穿心螺杆的安装孔，通过在铁心上安装铁心穿心螺杆夹紧铁心。
所述变压器主体通过底座、绝缘垫板、绝缘垫圈及带绝缘的螺栓将总体安装底座与基础相连。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明运用多个分接开关通过不同的串并联方式，实现二次侧提供多种电压等级的电压输出，一次(220kV低压)套管、中性点套管、中间套管及两个二次(高压)套管均垂直于斜箱盖引出，储油柜挂于变压器长轴方向的两侧防火墙体上，充分满足外绝缘距离要求，同时使储油柜的支撑结构满足现场安装要求。
2.本发明采用多个分接开关分别布置在4柱线圈的相间，引线接线方便，位置合理，并充分利用油箱内空间，缩小油箱尺寸，减小占地面积。
3.本发明在铁心夹紧结构上运用大规格的穿心螺杆，可保证铁心在突发短路时的稳定性，下夹件腹板为整体结构，钢性好，上夹件腹板为分体式，便于铁心装配的操作，然后运用上横梁及铁心螺杆使上夹件成为坚固整体，保证上夹件的钢性，而且结构布置简单。
4.本发明的器身压紧装置运用弹簧压钉结构，此弹簧压钉装置是器身绝缘的关键部位，由于本变压器要频繁承受短路冲击，在轴向上要每时每刻都保证有可靠的压紧，普通的压钉在器身轴向高度发生变化时不能有效压紧，采用弹簧压钉后在蝶形弹簧的作用下，无论器身轴向高度怎样变化，都能保证器身被有效的压紧。
5.本发明可为具有抗短路能力的变压器进行试验验证用，是一种超大容量强电流短路试验变压器，为我国大力发展高电压大容量安全可靠的电网、保证电网的安全和稳定运行提供了有力的技术支撑。
6.本发明的研发成功，在单相超大容量的强电流突发短路试验变压器绕组、器身抗短路能力、多种电压输出等方面的研究有了较大的突破，可以推动国内短路试验变压器行业的发展，满足了我国坚强、安全电网建设的需求。
附图说明
图1为本发明变压器主视图；
图2为图1的左视图；
图3为图1的俯视图；
图4为本发明中铁心及上下夹件结构示意图；
图5为图4的左视图；
图6为图5中v处的局部放大图；
图7为图4的俯视图；
图8为本发明中铁心上夹件横梁连接及弹簧压钉布置的结构示意图；
图9为弹簧压钉的结构图
图10为本发明的接线原理图；
图11为引线连接示意图；
图12为引线与套管连接示意图；
图13为中间上横梁安装示意图；
图14为中间横梁结构示意图；
图15为中间上横梁结构示意图；
图16为端绝缘整体装配示意图；
图17为总体安装底座固定示意图。
其中：1为变压器主体；2为一次首端套管、3为一次中性点套管、4为二次首端套管、5为二次中间A1套管、6为二次中性点套管、7为储油柜；8为下节油箱；9为上节油箱；10为冷却装置；11为开关；12为I、II柱上夹件；13为上梁；14为侧梁；15为下夹件；16为垫脚；17为铁心；18为夹件吊拌；19为中间上横梁；20为III、IV柱上夹件；21为铁心穿心螺杆；22为压钉肢板及弹簧压钉；23为横梁；24为中间连接螺栓；25为端绝缘；26为反角环；27为正角环。28为底座；29为螺栓；30为绝缘垫圈；31为绝缘垫板；2201为上夹件肢板；2202为压钉；2203为螺母；2204为压盖；2205为销子；2206为油缸；2207为碟形弹簧；2208为定位钉。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。
本发明的变压器就是保证验证变压器抗短路能力进行试验验证用的超大容量强电流短路试验变压器。
如图1～3所示，本发明单相超大容量强电流短路试验变压器具有一次首端套管2、一次中性点套管3、二次首端套管4、二次中间A1套管5、二次中性点套管6、双储油柜7、下节油箱8、上节油箱9、冷却装置10以及分接开关11，上节油箱9和下节油箱8内设置两个单相二柱式(双口字)铁心，共有四个铁心主柱，每个铁心主柱上分别套有RII绕组、YII绕组、RI绕组、YI绕组。YI、YII绕组并联连接，RI绕组与RII绕组串联连接，外绕组幅向出头，其余绕组均在上下端部出头，通过电缆引入套管。两只储油柜7，分别位于变压器主体1长轴方向的两侧，悬挂于两个防火墙的墙体上。
油箱为钟罩式，二次套管在上节油箱9的高压侧，直接从二次绕组端部和分接开关11(1#)中引出，二次套管引出方向与铅垂线成30°，垂直于斜箱盖。二次中性点套管6位于高压侧与铅垂线成30°引出；一次套管位于上节油箱9的低压侧，一次套管直接与低压绕组出头引出的低压引线连接。
冷却装置10集中布置在高压侧，即上节油箱9和下节油箱8具有二次首端套管4和二次中性点套管6一侧的外侧，与变压器主体长轴方向平行，在保证散热效果的前提下节省安装空间。
如图11、12所示，一次首端套管2、一次中性点套管3从低压引线引出后，与外部电网架空线相连；二次首端套管4、二次中性点套管6从高压引线引出后，向外部提供电源。
如图10所示，四个铁心主柱YI、YII绕组并联连接，RI绕组与RII绕组串联连接，外绕组幅向出头，其余绕组均在上下端部出头，通过电缆引入套管。
如图11所示，本实施例分接开关11采用大型无励磁分接开关，分别位于变压器的高、低压侧，每侧各四只，共八只。通过八只开关的不同串并联连接，实现三十六种不同的输出电压。
如图4～7所示，铁心17为单相四柱结构，由两个口字铁心组成，四个主柱，两个上轭和两个下轭构成两个单框变压器闭合磁路。所述铁心17的单相四柱结构采用夹紧装置，该夹紧装置包括I、II柱上夹件12和III、IV柱上夹件20以及横梁23(图14)，其中I、II柱上夹件12分别为第一高压上夹件和第一低压上夹件，III、IV柱上夹件20分别为第二高压上夹件和第二低压上夹件，第一高压上夹件和第二高压上夹件之间以及第一低压上夹件和第二低压上夹件之间分别通过横梁23连接，形成刚性的整体夹件；第一高压上夹件和第二高压上夹件之间以及第一低压上夹件和第二低压上夹件之间通过多个固定板加固连接；横梁23的两端为连接板，两连接板平行设置，通过中间加强板连接；中间加强板为设于两连接板之间、相对平行设置且具有间距的槽钢形结构；铁心的叠片设有可通过铁心穿心螺杆21的孔，每个夹件的相对位置均设有铁心穿心螺杆21的安装孔，通过在铁心上安装铁心穿心螺杆21夹紧铁心。
本实施例中，铁心17主柱具有I、II柱上夹件12、下夹件15、III、IV柱上夹件20、上、下夹件腹板，上梁13，侧梁14、垫脚16、中间上横梁19、铁心穿心螺杆21、横梁23以及中间连接螺栓24(如图13所示)。上夹件腹板为每个单框铁心高低压侧夹件分别各设一块，再通过横梁23、铁心拉板将分体的夹件固定成一个钢性整体。下夹件15为整体结构，以此来保证铁心片的夹紧、器身起吊(通过多个设于上夹件上的夹件吊拌18)、压紧及短路状态下的机械强度。
铁心17具有上、下夹件、上、下夹件腹板，上梁13，侧梁14、垫脚16、中间上横梁19(图15)、铁心穿心螺杆21、横梁23以及铁心螺栓24，上述各部件将铁心牢固地连接为一刚性整体。
如图8、9所示，器身压板上的弹簧压钉22安装在夹件肢板中，压在上压板上，时时有效压紧器身。该弹簧压钉22包括油缸2206、弹性部件220)、定位钉2208压盖2204、压钉2202以及螺母2203，压钉2202具有螺母2203，与变压器上夹件肢板2201相连，压钉2202的螺栓下段通过压盖2204压在弹性部件2207上，上述结构安装在油缸2206内的定位钉2208上，定位钉2208在油缸2206内，与油缸2206底部垂直设置；本实施例中弹性部件2为碟形弹簧；油缸1内底部设有压钉垫块。
弹簧压钉22在变压器的线圈中或端绝缘中的绝缘件和垫块存在收缩后仍能对变压器线圈有效压紧，在变压器发生短路而产生巨大轴向力时也可提供可靠压紧力，从而可防止变压器线圈轴向窜动，保证变压器的安全正常运行和提高抗短路能力。
引线结构形式为采用电缆及特殊接头与多个分接开关11连接。通过连接，使二次线圈可串可并或串并结合，以此构成多种不同的电压等级，本实施例采用8个分接开关，可构成36种不同的电压等级。
图16为端绝缘25整体装配。器身中的端绝缘25分成八个端绝缘整体装配进行整体加压，端圈经过多次干燥多次加压处理，所加压力确保设计要求高度。各层端绝缘的垫块对正，且开口在同一方向。以此保证端绝缘高度平衡和同心度。
端部正角环27和端部反角环26用于提高端部的绝缘水平，可缩小端绝缘距离和增加端部爬距。
图17为总体安装底座固定。通过底座28、绝缘垫板31、绝缘垫圈30及带绝缘的螺栓29将总体安装底座与变压器主体地基隔离，底座28与基础相连，变压器主体与基础隔离，然后变压器主体1通过油箱壁上的接地座通过接地铜排可靠接地。

Claims (13)

1.一种单相超大容量强电流短路试验变压器，其特征在于：具有一次首端套管(2)、一次中性点套管(3)、二次首端套管(4)、二次中间A1套管(5)、二次中性点套管(6)、双储油柜(7)、上节油箱(9)、下节油箱(8)、冷却装置(10)以及分接开关(11)，其中：
上节油箱(9)和下节油箱(8)内设置两个单相二柱式铁心，共有四个铁心主柱，每个铁心主柱上分别套置有绕组；
两个储油柜(7)分别位于变压器主体(1)长轴两侧上方，两个储油柜中心的连线平行于变压器长轴方向，挂在变压器长轴两侧的防火墙上；
冷却装置(10)集中布置在上节油箱(9)和下节油箱(8)具有二次首端套管(4)和二次中性点套管(6)一侧的外侧，与变压器长轴方向平行；
一次首端套管(2)和一次中性点套管(3)从低压引线引出后，与外部电网相连；
分接开关(11)为多个，分别位于变压器本体(1)的高低压两侧。
2.按权利要求1所述的单相超大容量强电流短路试验变压器，其特征在于：
油箱为钟罩式；二次首端套管(4)、二次中间A1套管(5)、二次中性点套管(6)在上节油箱(9)的高压侧，直接从二次绕组端部和分接开关(11)中引出，二次首端套管(4)、二次中间A1套管(5)、二次中性点套管(6)引出方向均为垂直于斜箱盖；一次首端套管(2)、一次中性点套管(3)位于上节油箱(9)的低压侧，一次首端套管(2)、一次中性点套管(3)直接与低压绕组出头引出的低压引线连接。
3.按权利要求1所述的单相超大容量强电流短路试验变压器，其特征在于：所述分接开关(11)为4-8个，位于变压器的高低压侧，通过分接开关的不同串并联连接，实现多种不同等级的输出电压。
4.按权利要求1所述的单相超大容量强电流短路试验变压器，其特征在于：所述四个铁心主柱绕组并联连接，四个铁心主柱中的第一绕组(RⅠ)及第二绕组(RⅡ)为串联连接或并联连接，在幅向上位于外部的绕组(YI)幅向出头，其余绕组均在上下端部出头。
5.按权利要求1所述的单相超大容量强电流短路试验变压器，其特征在于：由两个铁心框组成四个主柱、两个上轭、两个下轭和四个旁轭构成的两个单独变压器闭合磁路形成单相四柱结构。
6.按权利要求1所述的单相超大容量强电流短路试验变压器，其特征在于：铁心具有上、下夹件、上、下夹件腹板、上梁(13)、侧梁(14)、垫脚(16)、中间上横梁(19)、铁心穿心螺杆(21)、横梁(23)以及中间连接螺栓(24)，上述各部件将铁心牢固地连接为一刚性整体。
7.按权利要求1所述的单相超大容量强电流短路试验变压器，其特征在于：一次绕组的四个出头平行引出到外部套管接到电网上。
8.按权利要求1所述的单相超大容量强电流短路试验变压器，其特征在于：器身压板上的弹簧压钉(22)安装在夹件肢板中，包括油缸(2206)、弹性部件(2207)、定位钉(2208)、压盖(2204)、压钉(2202)以及螺母(2203)，压钉(2202)通过螺母(2203)与变压器上夹件肢板(2201)相连，压钉(2202)的螺栓下段通过压盖(2204)压在弹性部件(2207)上，上述结构安装在油缸(2206)内的定位钉(2208)上，定位钉(2208)在油缸(2206)内，与油缸(2206)底部垂直设置。
9.按权利要求1所述的单相超大容量强电流短路试验变压器，其特征在于：所述铁心(17)的单相四柱结构采用夹紧装置，该夹紧装置包括Ⅰ、Ⅱ柱上夹件(12)和Ⅲ、Ⅳ柱上夹件(20)以及横梁(23)，其中Ⅰ、Ⅱ柱上夹件(12)分别为第一高压上夹件和第一低压上夹件，Ⅲ、Ⅳ柱上夹件(20)分别为第二高压上夹件和第二低压上夹件，第一高压上夹件和第二高压上夹件之间以及第一低压上夹件和第二低压上夹件之间分别通过横梁(23)连接，形成刚性的整体夹件。
10.按权利要求9所述的变压器铁心夹紧装置，其特征在于：所述第一高压上夹件和第二高压上夹件之间以及第一低压上夹件和第二低压上夹件之间通过多个固定板加固连接。
11.按权利要求9所述的变压器铁心夹紧装置，其特征在于：所述横梁(23)的两端为连接板，两连接板平行设置，通过中间加强板连接；中间加强板为设于两连接板之间、相对平行设置且具有间距的槽钢形结构。
12.按权利要求9所述的变压器铁心夹紧装置，其特征在于：铁心的叠片设有可通过铁心穿心螺杆(21)的孔，每个夹件的相对位置均设有铁心穿心螺杆(21)的安装孔，通过在铁心上安装铁心穿心螺杆(21)夹紧铁心。
13.按权利要求1所述的单相超大容量强电流短路试验变压器，其特征在于：所述变压器主体(1)通过底座(28)、绝缘垫板(31)、绝缘垫圈(30)及带绝缘的螺栓(29)将总体安装底座与基础相连。
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