三峽水電站大型主變壓器

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　　介紹西門子公司為三峽水電站設計的大型變壓器的特點。在設計這種額定容量超過500MVA的大型主變壓器時，有許多限制需要特別關注，如運輸尺寸和重量、安裝地的情況、最高允許溫度、技術要求等都影響設計，還有接近技術極限范圍的電、熱和機械負荷以及要解決過激磁的問題。

　　大型變壓器總是具有“戰略”意義的，意即它在額定容量范圍應能持續運行，而且應有很高的可靠性。特別要注意低壓引線、大電流套管的帶電和不帶電材料的發熱，以及對漏磁場的影響。

　　繞組用定向油流冷卻，輔以用耐熱紙絕緣，以便盡量減小纖維素的老化。雷電和操作水平的設計一般不成問題。但對甩負荷條件、直接接到大型GIS上及各個技術條件的細節需要特別注意。

　　鐵芯考慮到運輸，為5柱式。鐵芯的額定電感選擇受過激磁要求、空載噪音、局部漏磁場、鐵芯允許溫度的制約，約在1.7T范圍內。附加的結構措施如為抑制渦流將鐵芯片分段和控制磁通等的消極措施，都體現出技術水平。

　　1、840MVA主變壓器的設計方案

　　1.1技術條件

　　三峽工程用的840MVA變壓器的技術條件是一個內容豐富的文件，體現出國內和國際標準以及用戶和他們的顧問的經驗。840MVA變壓器的主要數據如下：

　　額定容量840MVA

　　(帶4只冷卻器)

　　1092MVA

　　(帶6只冷卻器)

　　額定電壓550kV

　　-2×2.5/20kV

　　接線組YNd11

　　Uk16.5

　　絕緣水平

　　高壓低壓

　　Um550kv24kv

　　BIL1550kv125kv

　　SIL1200kv-

　　AC680kv55kv

　　聲壓級77dB(A)

　　最高冷卻水溫度28℃

　　最高環境溫度40℃

　　以下要提到許多技術條件細節，它們對結構有明顯的影響：

　　繞組絕緣的工作場強<2kV/mm

　　允許的過激磁1.2p.u.(對30min)，1.3p.u.

　　(對于60s)和1.4p.u.(對于5s)

　　箱體縱壁中的大電流套管

　　冷卻水高度污染

　　1.2鐵芯結構

　　鐵芯為5柱式，用激光照射過的HiiBi鋼片疊積而成。芯柱同樣用玻纖帶捆綁。外部鐵片包分成多個。鐵軛壓板間的拉伸桿柱是非磁性的，以避免甩負荷時形成發熱點。鐵芯重約260t，用16只圓柱/柱銷裝置同箱體連接(圖1略)。

　　圖2　高壓繞組結構型式

　　a)糾結式扁線繞組　　　b)糾結式絞股線繞組　　　　c)絞膠股繞組

　　1.3繞組

　　低壓繞組是兩層的層繞組，它由并聯銅絞合線用環氧樹脂粘結而成。導線的絕緣用熱穩定紙構成。采取針對性油冷卻，保證繞組和油之間均勻散熱。

　　550KV高壓繞組為0D冷卻的餅繞組，帶有中間輸入端和調壓繞組-2.5/-5。用環氧樹脂粘結的絞股線亦由熱穩定紙絕緣。根據技術條件，匝間絕緣的工作場強不得大于2KV/mm。圖2a或2b所示的糾結式繞組由于匝間電壓高不是最佳。帶有分級控制線以匹配所需電容的雙餅線圈滿足技術條件。與一家導線制造商共同研制出帶集成控制的專用絞合線。

　　1.4漏磁場對箱體設計的影響

　　變壓器箱體必能承受主體件的重量和所有作用力(運輸、地震等)。它是通向發電機出線和SF6開關設備的高壓和低壓套管之間的接口，它耐真空和油密封，由單一的結構鋼制成，而且必須避免因漏磁場造成不允許的溫升。

　　大量的磁場計算，使之適當地選擇了引導和控制漏磁通的防護措施(圖3)。用熱成像相機所做的溫度測量證實計算是成功的。

　　1.5冷卻設備

　　由6個單個元件組成的水雙管冷卻器是專為高度污染的冷卻水設計的。入口錐度結合大的冷卻器截面保證了水的合理分布。冷卻水需要量大的缺點(每個冷卻器單元70m2/h)對世界上最大的水力發電站算不上什么。

　　2、結語

　　根據大型主變壓器的一般設計規范，介紹了中國三峽工程的840MVA變壓器的一些專門解決方案。

　　此間，在紐倫堡的9臺變壓器和在中國的1臺變壓器已制造成功并經過試驗。技術條件的諸點均被滿足，而且試驗站測量的分散性在一個很窄的公差帶內，期待著這些變壓器的順利運行。