CN114252808B - 一种特高压超大容量试验变压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种特高压超大容量试验变压器，所述试验变压器为单相四柱式，其线圈通过不同的接线方式获取四种运行方式；所述四种运行方式包括第一运行方式、第二运行方式、第三运行方式以及第四运行方式，所述第一运行方式为低压串联非自耦运行，所述第二运行方式为低压并联非自耦运行，所述第三运行方式为低压串联自耦运行，所述第四运行方式为低压并联自耦运行。本发明中采用的是单相四柱的结构，增大了变压器的容量，可以满足更高的容量需求，同时适用范围更加广泛，能够满足特高压电抗器长时感应电压试验、励磁特性试验、温升试验等选用，能够满特高压直流换流变阀侧交流外施试验。

Description

一种特高压超大容量试验变压器

应用领域

本发明涉及变压器领域，特别是一种特高压超大容量试验变压器。

背景技术

为了配合实现“双碳”目标，我国清洁能源的“绿电”比例快速增加，利用特高压、交直流输电线路将西部水电、风电、太阳能电远距离输送到东部等用电中心区域，利用特高压、交直流输电线跨区域电网联网都已经成为必选，特高压交直流输电线路中的特高压变压器、特高压并联电抗器、直流换流变又是最为关键的设备，这些设备的质量直接影响电网能否安全可靠运行，因此这些设备在出厂前必须通过极为严格的出厂试验，直流换流变阀侧交流耐压试验、特高压电抗器长时感应电压试验、励磁特性试验、温升试验等都需要中间试验变压器来完成。

目前来说，能够与特高压电抗器匹配的特高电压、超大容量的试验变压器非常少。一般来说变压器的电压和容量很少能同时达到与特高压电抗器匹配的要求。

发明内容

本发明克服了现有技术中变压器的电压不够高、容量不够大以至于不能与特高压电抗器匹配的不足，提供了一种特高压超大容量试验变压器，为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种特高压超大容量试验变压器，其中，所述试验变压器为单相四柱式，包括：两个旁柱、设置在两个所述旁柱之间的第一铁心柱以及第二铁心柱、设置在所述第一铁心柱上的第一低压线圈和第一高压线圈，设置在所述第二铁心柱上的第二低压线圈和第二高压线圈；所述第一低压线圈、所述第一高压线圈、所述第二低压线圈以及所述第二高压线圈通过不同的接线方式获取四种运行方式；

所述四种运行方式包括第一运行方式、第二运行方式、第三运行方式以及第四运行方式，所述第一运行方式为低压串联非自耦运行，所述第二运行方式为低压并联非自耦运行，所述第三运行方式为低压串联自耦运行，所述第四运行方式为低压并联自耦运行。

本发明一个较佳实施例中，当第一接线方式为所述第二高压线圈的中性点接地，所述第一低压线圈与所述第二低压线圈串联时，为第一运行方式。

本发明一个较佳实施例中，当所述第二高压线圈的中性点接地，所述第一低压线圈与所述第二低压线圈并联时，为第二连接方式。

本发明一个较佳实施例中，当所述第二高压线圈的中性点连接于所述第二低压线圈的首头出线端，所述第一低压线圈的末头出线端接地，所述第一低压线圈与所述第二低压线圈串联时，为第三运行方式。

本发明一个较佳实施例中，当所述第二高压线圈的中性点接地，所述第二高压线圈的中性点连接于所述第二低压线圈的首头出线端，所述第一低压线圈与所述第二低压线圈串联时，为第三运行方式。

本发明一个较佳实施例中，当所述第二高压线圈的中性点连接于所述第二低压线圈的首头出线端，所述第一低压线圈的末头出线端接地，所述第一低压线圈与所述第二低压线圈并联时，为第四运行方式。

本发明一个较佳实施例中，当所述第二高压线圈的中性点接地，所述第二高压线圈的中性点连接于所述第二低压线圈的首头出线端，所述第一低压线圈与所述第二低压线圈并联时，为第四运行方式。

本发明一个较佳实施例中，所述第一低压线圈与所述第二低压线圈为螺旋式，所述第一高压线圈与所述第二高压线圈为中部进线的上下并联式，所述第一低压线圈与所述第二低压线圈的绕相相反，所述第一高压线圈与所述第二高压线圈的绕向相反，所述第一高压线圈为内屏连续式，所述第二高压线圈为连续式。

本发明一个较佳实施例中，所述第一高压线圈、所述第一低压线圈、所述第二高压线圈以及所述第二低压线圈上均设置有若干挡油板，从上而下相邻所述导油板之间的距离依次递增。

本发明一个较佳实施例中，所述变压器采用OFAF或ODAF进行散热。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

本发明中采用的是单相四柱的结构，增大了变压器的容量，可以满足更高的容量需求，作为中间试验变压器，能够输出最高(2000/√3+132)kV电压，最大输出容量891400kVA，同时适用范围更加广泛，能够满足特高压电抗器长时感应电压试验、励磁特性试验、温升试验等选用，能够满特高压直流换流变阀侧交流外施试验，也可用于常规高压、超高压变压器、电抗器、直流换流变相应试验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为本发明一实施例中所述的一种特高压超大容量试验变压器的线圈连接原理图；

图2为本发明一实施例中所述的一种特高压超大容量试验变压器的第一运行方式的连接原理图；

图3为本发明一实施例中所述的一种特高压超大容量试验变压器的第二运行方式的连接原理图；

图4为本发明一实施例中所述的一种特高压超大容量试验变压器的第三运行方式种的一种接线方式的连接原理图；

图5为本发明一实施例中所述的一种特高压超大容量试验变压器的第三运行方式种的另一种接线方式的连接原理图；

图6为本发明一实施例中所述的一种特高压超大容量试验变压器的第四运行方式种的一种接线方式的连接原理图；

图7为本发明一实施例中所述的一种特高压超大容量试验变压器的第四运行方式种的另一种接线方式的连接原理图；

图8为本发明一实施例中所述的一种特高压超大容量试验变压器示意图；

图9为本发明一实施例中所述的一种特高压超大容量试验变压器的散热结构示意图。

附图标记如下说明：101、第一铁心柱；102、第二铁心柱；103、旁柱；104、第一低压线圈；105、第一高压线圈；106、第二低压线圈；107、第二高压线圈；201、冷却器；202、导油盒；203、导油槽；301、高压出线盒；401、高压联线装置；501、夹件。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

参照图1和图8所示一种特高压超大容量试验变压器，其特征在于，所述试验变压器为单相四柱式，包括：两个旁柱103、设置在两个所述旁柱103之间的第一铁心柱101(A柱)以及第二铁心柱102(X柱)、设置在所述第一铁心柱101上的第一低压线圈104和第一高压线圈105，设置在所述第二铁心柱102上的第二低压线圈106和第二高压线圈107；所述第一低压线圈104、所述第一高压线圈105、所述第二低压线圈106以及所述第二高压线圈107通过不同的接线方式获取四种运行方式；

所述四种运行方式包括第一运行方式、第二运行方式、第三运行方式以及第四运行方式，所述第一运行方式为低压串联非自耦运行，所述第二运行方式为低压并联非自耦运行，所述第三运行方式为低压串联自耦运行，所述第四运行方式为低压并联自耦运行。

首先，本发明中采用的是单相四柱的结构，增大了变压器的容量，可以满足更高的容量需求，作为中间试验变压器，能够输出最高

电压，最大输出容量891400kVA，同时适用范围更加广泛，能够满足特高压电抗器长时感应电压试验、励磁特性试验、温升试验等选用，能够满特高压直流换流变阀侧交流外施试验，也可用于常规高压、超高压变压器、电抗器、直流换流变相应试验。

本发明所述的六种接线方式以及对应的四种运行方式如下：

如图2所示，接线方式1：第二高压线圈107的中性点接地，第一低压线圈104与第二低压线圈106串联，此时为第一运行方式，即为低压串联非自耦。

此时的变压器容量800000kVA，高压电压

低压电压132kV，高压首端对地电位

如图3所示，接线方式2：第二高压线圈107的中性点接地，第一低压线圈104与第二低压线圈106并联，此时为第二连接方式，即为低压并联非自耦。

此时的变压器容量800000kVA，高压电压

低压电压66kV，高压首端对地电位

如图4所示，接线方式3：第二高压线圈107的中性点连接于第二低压线圈106的首头出线端，第一低压线圈104的末头出线端接地，第一低压线圈104与第二低压线圈106串联，此时为第三运行方式，即为低压串联自耦。

此时的变压器容量891400kVA，高压电压

低压电压132kV，高压首端对地电位

如图5所示，接线方式4：第二高压线圈107的中性点接地，第二高压线圈107的中性点连接于第二低压线圈106的首头出线端，第一低压线圈104与第二低压线圈106串联，此时也是第三运行方式，即为低压串联自耦。

此时的变压器容量891400kVA，高压电压

低压电压132kV，高压首端对地电位

如图6所示，接线方式5：第二高压线圈107的中性点连接于第二低压线圈106的首头出线端，第一低压线圈104的末头出线端接地，第一低压线圈104与第二低压线圈106并联，此时为第四运行方式，即为低压并联自耦。

此时的变压器容量845700kVA，高压电压

低压电压132kV，高压首端对地电位，

如图7所示，接线方式6：第二高压线圈107的中性点接地，第二高压线圈107的中性点连接于第二低压线圈106的首头出线端，第一低压线圈104与第二低压线圈106并联，此时也是为第四运行方式，即为低压并联自耦。

此时的变压器容量845700kVA，高压电压

低压电压132kV，高压首端对地电位，

接线方法3和接线方法5的区别是连接线路中的接地点不同，接线方法4和接线方法6的区别也是连接线路中的接地点不同，在高压首端A与低压末端x1间电压相同的情况下，高压首端A对地电位不同，当被试品中性点或末端绝缘水平低于本试验变压器低压绝缘水平时，只能采用接线方法1～4进行试验，当被试品中性点或末端绝缘水平大于等于本试验变压器低压绝缘水平时，根据试验接线需要可以任意选择接线方法1～6中的一种，并且被试品中性点或末端绝缘水平大于等于本试验变压器低压绝缘水平时，优先选用接线方法5或接线方法6，按照接线方法5或接线方法6高压首端A对地的电位较接线方法3或接线方法4低，高压首端外绝缘距离更容易保证，占用试验空间更小。

若高压电压为U，高压首末端电压U_AX,低压电压为u,每个低压首末端电压为uax，高压首端对地电压为U_D,采用接线方法1时，u＝2×uax，U＝UAX，UD＝U；采用接线方法2时，u＝uax，U＝UAX，UD＝U；采用接线方法3时，u＝2×uax，U＝UAX+2×uax，UD＝U；采用接线方法4，u＝uax，U＝UAX+uax，UD＝U；采用接线方法5时，u＝2×uax，U＝UAX+2×uax，UD＝UAX；采用接线方法6，u＝uax，U＝UAX+uax，UD＝UAX。

两个低压线圈之间及两个低压线圈与高压线圈之间共有6种不同的接线方法，可以实现试验变压器的四种不同的运行方式，四种不同的运行方式下试验变压器的容量、输出电压各不相同，能够更加灵活的满足各种试验需求。

由于变压器在实现高电压以及大容量的同时，其对绝缘以及散热的要求更高，本发明针对此也作出了一些改进。

如图8-9所示，本发明中的第一低压线圈104与第二低压线圈106为螺旋式，第一高压线圈105与第二高压线圈107为中部进线的上下并联式，第一低压线圈104与第二低压线圈106的绕相相反，第一高压线圈105与第二高压线圈107的绕向相反，第一高压线圈105为内屏连续式，第二高压线圈107为连续式。

这里主要是在满足线圈纵绝缘要求的同时线圈中焊头更少，结构更简单，线圈绕组工艺性好更好。

继续参照图8-9所示，本发明还包括若干夹件501以固定旁柱103、第一铁心柱101以及第二铁心柱102，夹件501包括上夹件501、下夹件501、垫块等元件，任意两个元件之间为绝缘连接，每个元件均连接有一个接地件，若干接地件通过连接导线连接至同一个地线以使夹件501单点接地。

这里主要来说，将夹件501形成单点接地，避免各结构件之间形成环流，导致损耗增大，结构件局部过热的问题。

本发明中的第一高压线圈105为间接出线，通过导油槽203以及高压出线装置引出，加强了第一高压线圈105出线的绝缘强度。

夹件501为板式结构，夹件501在靠近变压器油箱的箱壁的一侧设置有隔磁以及散热槽。这里，夹件501采用的是板式结构主要因为板式结构安装及固定时比较容易操作，设置隔磁以及散热槽主要是为了降低夹件501上漏磁引起的涡流损耗，防止夹件501局部过热。

还包括油箱上的油箱壁、箱盖以及低压套管底部的升高座，油箱壁、箱盖以及升高座均采用低磁钢材料制成。这里主要来说，油箱壁、箱盖以及升高座均采用低磁钢的材料，在导磁时不会发生较大程度的发热，有效控制结构件损耗和防止局部过热。

第一高压线圈105、第一低压线圈104、第二高压线圈107以及第二低压线圈106上均设置有若干挡油板，从上而下相邻导油板之间的距离依次递增。这里主要是为了设置挡油板主要是为了改善线圈内油路，实现在20小时以上的连续运行情况下线圈温升不超过要求限值。

继续参照图8-9所示，第一高压线圈105与第二高压线圈107通过高压联线装置401串联联结，第一高压线圈105的首头出线端通过高压出线装置间接引出，第一低压线圈104、第二低压线圈106、第二高压线圈107的中性点通过套管直接引出。确保在高达

电压时绝缘可靠，并且变压器自身零局放。

变压器油箱的箱底与夹件501的底部均设置有导油盒202，铁轭绝缘上设置有导油槽203。变压器采用OFAF或ODAF进行散热。具体来说，OFAF散热和ODAF散热，都是对线圈进行散热。在本发明中，在变压器油箱的外侧设置有多组冷却器201进行散热，通过设置在箱底的导油盒202、下夹件501上的导油盒202、铁轭绝缘导油槽203后按照设置好的油路进入到各线圈内，保证运行时各线圈的温升不超过要求值。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种特高压超大容量试验变压器，其特征在于，所述试验变压器为单相四柱式，包括：两个旁柱、设置在两个所述旁柱之间的第一铁心柱以及第二铁心柱、设置在所述第一铁心柱上的第一低压线圈和第一高压线圈，设置在所述第二铁心柱上的第二低压线圈和第二高压线圈；所述第一低压线圈、所述第一高压线圈、所述第二低压线圈以及所述第二高压线圈通过不同的接线方式获取四种运行方式；

所述四种运行方式包括第一运行方式、第二运行方式、第三运行方式以及第四运行方式，所述第一运行方式为低压串联非自耦运行，所述第二运行方式为低压并联非自耦运行，所述第三运行方式为低压串联自耦运行，所述第四运行方式为低压并联自耦运行；

当第一接线方式为所述第二高压线圈的中性点接地，所述第一低压线圈与所述第二低压线圈串联时，为第一运行方式；

当所述第二高压线圈的中性点接地，所述第一低压线圈与所述第二低压线圈并联时，为第二连接方式；

当所述第二高压线圈的中性点连接于所述第二低压线圈的首头出线端，所述第一低压线圈的末头出线端接地，所述第一低压线圈与所述第二低压线圈串联时，为第三运行方式；

当所述第二高压线圈的中性点连接于所述第二低压线圈的首头出线端，所述第一低压线圈的末头出线端接地，所述第一低压线圈与所述第二低压线圈并联时，为第四运行方式。

2.根据权利要求1所述的一种特高压超大容量试验变压器，其特征在于，所述第三运行方式替换为，所述第二高压线圈的中性点接地，所述第二高压线圈的中性点连接于所述第二低压线圈的首头出线端，所述第一低压线圈与所述第二低压线圈串联。

3.根据权利要求1所述的一种特高压超大容量试验变压器，其特征在于，所述第四运行方式替换为，所述第二高压线圈的中性点接地，所述第二高压线圈的中性点连接于所述第二低压线圈的首头出线端，所述第一低压线圈与所述第二低压线圈并联。

4.根据权利要求1所述的一种特高压超大容量试验变压器，其特征在于，所述变压器中的所述第一低压线圈与所述第二低压线圈为螺旋式，所述第一高压线圈与所述第二高压线圈为中部进线的上下并联式，所述第一低压线圈与所述第二低压线圈的绕相相反，所述第一高压线圈与所述第二高压线圈的绕向相反，所述第一高压线圈为内屏连续式，所述第二高压线圈为连续式。

5.根据权利要求1所述的一种特高压超大容量试验变压器，所述变压器中的其特征在于，所述第一高压线圈、所述第一低压线圈、所述第二高压线圈以及所述第二低压线圈上均设置有若干导油板，从上而下相邻所述导油板之间的距离依次递增。

6.根据权利要求1所述的一种特高压超大容量试验变压器，所述变压器中的其特征在于，所述变压器采用OFAF或ODAF进行散热。

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