单相超大容量核电站变压器

摘要

本发明涉及一种单相超大容量发电机变压器，具有高压套管、低压套管、高压中性点套管、储油柜、上节油箱、下节油箱、冷却装置以及无载开关，上节油箱和下节油箱内设置单相四柱铁心结构，单相四柱铁心的两主柱铁心上分别套有高、低压绕组，铁心两主柱高、低压绕组并联连接；两主柱低压绕组出头均在上端，通过铜排连接形成低压双柱并联结构；储油柜位于上节油箱上方与高压套管相对的另；冷却装置布置在上节油箱和下节油箱具有高压套管和高压中性点套管一侧的外侧，与变压器长轴方向平行；无载开关位于变压器的低压侧。本发明整体结构布置紧凑，缩小了外限尺寸，损耗低、噪音低、屏蔽效果好、有效地防止了局部过热，同时使储油柜的支撑结构更加合理。

权利要求

1.一种单相超大容量核电站变压器，具有高压套管、低压套管、高压中性点套管、储油柜、上节油箱、下节油箱、冷却装置以及无载开关，其特征在于：上节油箱（7）和下节油箱（6）内设置单相四柱铁心结构，单相四柱铁心的两主柱铁心中每个主柱铁心上分别套有高、低压绕组，铁心两主柱之间的高、低压绕组并联连接；两主柱低压绕组出头均在上端，通过铜排（35）连接形成低压双柱并联结构；

高压套管（2）直接从高压绕组中部竖直引出；高压中性点套管（4）位于高压侧靠近储油柜（5），高压中性点套管（4）竖直引出直接与中性点引线连接；低压套管（3）位于上节油箱（7）的低压侧，低压套管（3）直接与低压绕组出头（34）引出的低压引线连接；

储油柜（5）位于上节油箱（7）上方与高压套管相对的另一侧，垂直于变压器长轴方向并延长轴向外延伸；

冷却装置（8）集中布置在上节油箱（7）和下节油箱（6）具有高压套管（2）和高压中性点套管（4）一侧的外侧，与变压器长轴方向平行；

低压套管（3）从低压引线引出后，与外部核电站发电机组相连；

无载开关（37）位于变压器（1）的低压侧，其接线盘接有高压绕组中的调压段在低压侧引出的分接调压引线。

2.按权利要求1所述的单相超大容量核电站变压器，其特征在于：所述单相四柱结构为由两个铁心主柱、两个旁柱、两个上轭和四个旁轭构成的单相变压器闭合磁路。

3.按权利要求1所述的单相超大容量核电站变压器，其特征在于：所述单相四柱铁心具有上、下夹件（9、12）、上、下夹件腹板（20、22），上、下夹件腹板（20、22）上分别通过连接件固接有上、下夹件磁屏蔽（21、23），上夹件（9）外表面覆盖有铜屏蔽（25），上夹件磁屏蔽（21）固接在铜屏蔽（25）上。

4.按权利要求1所述的单相超大容量核电站变压器，其特征在于：两个铁心主柱的高、低压绕组中各引出上、下两路调压引线，共四路引线连接到无载开关的四个接线盘上。

5.按权利要求1所述的单相超大容量核电站变压器，其特征在于：低压绕组的两个出头平行相邻，电流相等，方向相反。

6.按权利要求1所述的单相超大容量核电站变压器，其特征在于：所述低压引线采用单相电屏蔽结构，包括一低压升高座（33），低压升高座（33）内安装有电屏蔽网（26），低压绕组的两个低压端子均插入两个低压升高座（33）中，并由低压升高座（33）上部引出。

7.按权利要求6所述的单相超大容量核电站变压器，其特征在于：所述低压升高座（33）为圆筒式结构，其内壁的上端与上盖板（29）相固接，下端连接有下法兰（27），低压升高座（33）的内壁上及上盖板（29）的底面上设有电屏蔽网（26），低压端子穿过上盖板（29），在上盖板（29）的上表面固定有低压套管（3）及封闭母线法兰（30）；在低压升高座（33）底面通过法兰可拆卸地安装有下盖板（31）。

8.按权利要求1所述的单相超大容量核电站变压器，其特征在于：所述下节油箱（6）上设加强铁，加强铁上可拆卸地安装有运输肩座。

说明书

单相超大容量核电站变压器

技术领域

[0001] 本发明涉及变压器制造技术领域，具体地说是一种用于大型核电站的单相超大容量发电机变压器。

背景技术

[0002] 国际上最先进的第三代核电技术法国EPR1000技术的日益成熟，已逐渐应用到核电站的新建项目上。目前世界上还没有采用此种技术的核电站运行业绩，只有采用此种技术的在建核电站。全世界只有中国、法国、芬兰在建的三个核电站采用了法国的EPR1000技术。由于法国的EPR1000核电技术在单机发电量达到175万kW，比二代核电技术的单机发电量100万kW有明显的增大，因此与之配套的单相发电机变压器容量也由原来的420MVA上升到700MVA。因此单相超大容量(700MVA/500kV及以上)变压器开发、应用在世界上也是首次。

[0003] 目前中国迎来了大力发展核电事业的新时期，在未来的20年里中国核发电全部电力装机容量，其比重将从现在的全国发电机容量占不到2％而提高到5％。随着中国民用核电站建设数量的逐年递增，安全、可靠、超大容量的单相核电站用发电机变压器的需求量也越来越大，因此单相超大容量变压器的开发、研制成功，将大大推动中国核电事业国产化的发展。而国内外单相700MVA/500kV变压器的成熟制造、运行技术尚未见报道。

发明内容

[0004] 针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种安全、可靠的单相超大容量核电站用变压器。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

[0006] 本发明一种单相超大容量发电机变压器，具有高压套管、低压套管、高压中性点套管、储油柜、上节油箱、下节油箱、冷却装置以及无载开关，上节油箱和下节油箱内设置单相四柱铁心结构，单相四柱铁心的两主柱铁心上分别套有高、低压绕组，铁心两主柱高、低压绕组并联连接；两主柱低压绕组出头均在上端，通过铜排连接形成低压双柱并联结构；

[0007] 高压套管直接从高压绕组中部竖直引出；高压中性点套管位于高压侧靠近储油柜，高压中性点套管竖直引出直接与中性点引线连接；低压套管位于上节油箱的低压侧，低压套管直接与低压绕组出头引出的低压引线连接；

[0008] 储油柜位于上节油箱上方与高压套管相对的另一侧，垂直于变压器长轴方向并延长轴向外延伸；

[0009] 冷却装置集中布置在上节油箱和下节油箱具有高压套管和高压中性点套管一侧的外侧，与变压器长轴方向平行；

[0010] 低压套管从低压引线引出后，与外部核电站发电机组相连；

[0011] 无载开关位于变压器的低压侧，其接线盘接有高压绕组中的调压段在低压侧引出的分接调压引线。

[0012] 所述单相四柱结构为由两个铁心主柱、两个旁柱、两个上轭和四个旁轭构成的单相变压器闭合磁路。

[0013] 所述单相四柱铁心具有上、下夹件、上、下夹件腹板，上、下夹件腹板上分别通过连接件固接有上、下夹件磁屏蔽，上夹件外表面覆盖有铜屏蔽，上夹件磁屏蔽固接在铜屏蔽上。

[0014] 两个铁心主柱线圈中各引出上、下两路调压引线，共四路引线连接到无载开关的四个接线盘上。

[0015] 低压绕组的两个出头平行相邻，电流相等，方向相反。

[0016] 所述低压引线采用单相电屏蔽结构，包括一低压升高座，低压升高座内安装有电屏蔽网，两个低压端子均插入两个低压升高座中，并由低压升高座上部引出。

[0017] 所述低压升高座为圆筒式结构，其内壁的上端与上盖板相固接，下端连接有下法兰，低压升高座的内壁上及上盖板的底面上设有屏蔽网，低压端子穿过上盖板，在上盖板的上表面固定有低压套管及封闭母线法兰；在低压升高座底面通过法兰可拆卸地安装有下盖板。

[0018] 所述下节油箱上设加强铁，加强铁上可拆卸地安装有运输肩座。

[0019] 本发明具有以下有益效果及优点：

[0020] 1.本发明将变压器的500kV高压出线套管直接从线圈中部竖直引出，储油柜位于变压器主体油箱的左侧与500kV套管相对；增大了高压套管对地距离；既可保证外绝缘距离，又使变压器整体结构布置紧凑，缩小了变压器外限尺寸，损耗低、噪音低、屏蔽效果好、有效地防止了局部过热，同时使储油柜的支撑结构更加合理。

[0021] 2.本发明在铁心夹件腹板上通过双向螺栓固接了磁屏蔽，可以使漏磁沿硅钢片压延方向行走，并将大部分漏磁引入主磁通，漏磁产生的损耗大幅度降低；同时在高、低侧上夹件腹板外表面覆盖有铜屏蔽，有效的将低压铜排引起的漏磁反射回油箱内，有效的防止了高、低侧上夹件的局部过热。由于增加了上下部的夹方式，从而使铁心夹件磁屏蔽噪音减少；此外，还增加了引线布置空间，在有相同油箱距离的变压器，结构布置简单。

[0022] 3.本发明的低压绕组出头均在上端，通过铜排连接在低压上部实现双柱并联。两个出头平行相邻，电流相等方向相反，从而减少了大电流铜排在铁芯拉板腹板上的漏磁，减少低压上肢板过热现象的发生；此外，还解决了大电流铜排到低压上夹件距离不够的问题并且使油箱距离保持不变；降低了附加损耗，从而保护了环境。

[0023] 4.本发明在变压器主体油箱加强铁上安装有采用D36运输车运输时采用的运输肩座。运输肩座是通过螺栓直接连接在变压器油箱加强铁上，变压器运输到安装现场后可拆卸下来，在其它变压器运输时可重复使用。

[0024] 5.本发明首次为第三代核电技术EPR1000核电站175万kW发电机组配套提供变压器，为中国大力发展核电事业，推进核电站设备国产化在变压器领域提供了有力的技术支撑。

[0025] 6.本发明的研发成功，在超大容量的单相发电机变压器绕组温升、漏磁控制等方面的研究有了较大的突破，可以推动国内变压器行业的发展，满足了中国绿色环保电网建设的需求。

附图说明

[0026] 图1为本发明变压器主视图；

[0027] 图2为图1的左视图；

[0028] 图3为图1的俯视图；

[0029] 图4为本发明中铁心及上下夹件的示意图；

[0030] 图5为图4的左视图；

[0031] 图6为图5中I处的局部放大图；

[0032] 图7为图5中II处的局部放大图；

[0033] 图8为图5中III处的局部放大图；

[0034] 图9A为本发明中铁心上夹件磁屏蔽的结构示意图；

[0035] 图9B为图9A中磁屏蔽连接示意图；

[0036] 图10A为本发明中铁心下夹件磁屏蔽的结构示意图；

[0037] 图10B为图10A中磁屏蔽连接示意图；

[0038] 图11A为本发明中低压出线电屏蔽结构的示意图；

[0039] 图11B为图11A的俯视图；

[0040] 图11C为图11A中电屏蔽网结构示意图；

[0041] 图12为本发明中低压出线铜排连接结构示意图；

[0042] 图13为图12的左视图；

[0043] 图14为本发明变压器主体运输时运输肩座与油箱连接结构示意图；

[0044] 图15为图14的左视图。

[0045] 其中，1为变压器主体；2为高压套管；3为低压套管；4为高压中性点套管；5为储油柜；6为下节油箱；7为上节油箱；8为冷却装置；9为上夹件；10为上梁；11为侧梁；12为下夹件；13为垫脚；14为铁心；15为绝缘纸板；16为绝缘板；17为绝缘垫；18为绝缘套；19为拉带；20为上夹件腹板；21为上夹件磁屏蔽；22为下夹件腹板；23为下夹件磁屏蔽；24为绝缘板；25为铜屏蔽；26为电屏蔽网；27为下法兰；28为吊拌；29为上盖板；30为封闭母线法兰；31为下盖板；32为铜板；33为低压升高座；34为低压绕组出头；35为铜排；36为调压引线；37为无载开关；38为油箱加强铁，39为运输肩座，40为D36运输车。

具体实施方式

[0046] 下面结合附图对本发明作进一步详述。

[0047] 本发明超大容量发电机变压器以单相700MVA/500kV发电机变压器为例，具有高压套管、低压套管、高压中性点套管、储油柜、上节油箱、下节油箱、冷却装置以及无载开关，其中：上节油箱7和下节油箱6内设置单相四柱铁心结构，单相四柱铁心14的两主柱铁心上分别套有高、低压绕组，两柱高、低压绕组并联连接；两柱低压绕组出头均在上端，通过铜排35连接形成低压双柱并联结构；高压套管2直接从高压绕组中部竖直引出；储油柜5位于上节油箱7上方与高压套管相对的另一侧，垂直于变压器长轴方向并延长轴向外延伸；冷却装置8集中布置在上节油箱7和下节油箱6具有高压套管2和高压中性点套管4一侧的外侧，与变压器1长轴方向平行，在保证外绝缘距离的前提下，变压器1整体布局合理，外限尺寸减小，同时使储油柜5、冷却装置8的支撑结构更加可靠。低压引线通过低压套管3与外部核电站发电机组相连，核电站发电机组发出的电能通过变压器的调整由高压电缆向
500kV电网输送能量。

[0048] 铁心结构采用单相四柱结构，由两个铁心主柱及两个旁柱，两个上轭和四个旁轭构成该单相变压器的闭合磁路。同时采用铁芯拉板、夹件及垫脚来保证铁心片的夹紧、器身起吊、压紧及短路状态下的机械强度。铁心的上下夹件腹板20、21上分别通过双向螺栓固接有上、下夹件磁屏蔽21、23，同时上夹件9外表面覆盖有铜屏蔽25，上夹件磁屏蔽21由螺栓固接在上夹件9外表面覆盖的铜屏蔽25上。

[0049] 低压绕组两个出头平行相邻，电流相等，方向相反，从而减少大电流引线在铁芯拉板腹板上的漏磁，有效的控制了变压器局部过热。调压引线采用两个铁心主柱线圈中各引出上、下两路，共四路引线接到无载开关的四个接线盘上。

[0050] 低压引线为单相电屏蔽结构，包括一低压升高座33，其内安装有电屏蔽网26，两个低压端子均插入两个低压升高座33中，并由低压升高座33上部引出。

[0051] 所述低压升高座33为圆筒式结构，其内壁的上端与上盖板29相固接，下端连接有下法兰27，低压升高座33的内壁上及上盖板29的底面上设有电屏蔽网26，低压端子穿过上盖板29，在上盖板29的上表面固定有低压套管3及封闭母线法兰30；在低压升高座33底面通过法兰可拆卸地安装有下盖板31。

[0052] 所述主体下节油箱6上设加强铁，加强铁上可拆卸地安装有运输肩座，变压器运输到安装现场后可拆卸下来，在其它变压器运输时可重复使用。

[0053] 如图1～3所示，本发明中，高压套管2直接从上节油箱7垂直引出；高压中性点套管4布置在高压侧与远离高压套管2方向；储油柜5位于上节油箱7的左侧靠近高压中性点套管4，垂直于变压器1长轴方向；冷却装置8集中布置在变压器1的高压侧，与与变压器1长轴方向平行；在保证外绝缘距离的前提下，变压器1整体布局合理，外限尺寸减小，同时使储油柜5、冷却装置8的支撑结构更加可靠。

[0054] 如图4～8所示，上节油箱7、下节油箱6内设置单相四柱铁心14，单相四柱铁心14的上、下夹件9、12与单相四柱铁心14的接触面之间设有绝缘纸板15，使单相四柱铁心
14的上、下夹件9、12全绝缘，上、下夹件9、12通过接地线与单相四柱铁心14相连接，使上、下夹件9、12单独接地。上、下夹件9、12的上梁10、垫脚13、侧梁11与上、下夹件9、12相连接处的螺栓用绝缘套18、绝缘垫17、绝缘板16全绝缘，拉带19两端与上、下夹件9、12全绝缘，然后用接地线连接，使其上、下夹件9、12单独接地，解决了超大容量、高电压变压器如果夹件由于漏磁产生环流时不能够形成回路的问题，同时当出现铁心多点接地检查时容易查出。

[0055] 如图9A、9B、10A、10B所示，单相四柱铁心14上、下夹件腹板20、22上通过双向螺栓固接有夹件磁屏蔽21、23，并用绝缘板24夹紧磁屏蔽，可以使漏磁沿硅钢片压延方向行走，并将大部分漏磁引入单相四柱铁心14的主磁通，漏磁产生的损耗大幅度降低；同时在高、低侧上夹件腹板外表面加装铜板25作为铜屏蔽，有效的将低压铜排引线引起的漏磁反射回下节油箱6内，有效的防止了上夹件腹板20的局部过热。由于增加了变压器上下部的夹紧方式，从而使夹件磁屏蔽21、23噪音减少；此外，由于上夹件9外表面覆盖有铜屏蔽25，因此增加了低压引线的布置空间，使低压引线结构布置简单。

[0056] 如图11A、11B、11C所示，变压器低压引线采用两个单相电屏蔽结构位于变压器低压侧的上方，与变压器的上节油箱7连接，包括两个独立的低压升高座33，其内安装有电屏蔽网26。

[0057] 单相变压器两个低压端子分别插入两个低压升高座33内，并由低压升高座33上部引出。低压升高座33为圆筒式结构，其内壁的上端与上盖板29采用焊接固接，下端连接有下法兰27。为了在搬运低压升高座33时保持其摆放平稳，在低压升高座33底面的下法兰27上可拆卸地安装有下盖板31。低压升高座33的内壁上及上盖板29的底面上设有电屏蔽网26，上盖板29及其内壁上的电屏蔽网26下方法兰27上均开有孔，用于变压器低压端子穿过。电屏蔽网26为导电率高的铜板32。在上盖板29的上表面固定有吊板28及封闭母线法兰30。

[0058] 如图12～13所示，变压器主体内部包含：低压绕组出头34均在上端，通过铜排35连接实现低压双柱并联。低压绕组两个出头34平行相邻，电流相等方向相反，从而减少大电流引线在铁芯拉板腹板20上的漏磁，有效的控制了变压器局部过热。调压引线采用两个铁心主柱线圈中各引出上、下两路，，共四路引线接到无载开关37的四个接线盘上。

[0059] 如图14～15所示，变压器1主体油箱加强铁38上安装有变压器运输时采用的运输肩座39。运输肩座39是通过螺栓直接连接在变压器油箱加强铁38上，变压器通过D36运输车40运输到安装现场后可拆卸下来，在其它变压器运输时可重复使用。