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大型發(fā)電機(jī)升壓變壓器的設(shè)計(jì)特點(diǎn)（西門子電力變壓器，德國）I丨大型發(fā)電機(jī)升壓變壓器除了一些固有的設(shè)計(jì)要求外，還由于有各種限制在設(shè)計(jì)中應(yīng)特別關(guān)注。三峽水電站用的840MVA的變壓器可以作為這類變壓器的典范，其總體設(shè)計(jì)原則，具體采用的設(shè)計(jì)參數(shù)，包括技術(shù)規(guī)范、鐵芯設(shè)計(jì)、線圈設(shè)計(jì)、漏磁場對油箱設(shè)計(jì)的影響、冷卻器組和工廠測試結(jié)果，都必須符合規(guī)范要求。
I丨發(fā)電機(jī)升壓變壓器設(shè)計(jì)參數(shù)技術(shù)規(guī)范任。
銘牌功率為500MVA以上的大型發(fā)電機(jī)升壓變壓器（GSU）在設(shè)計(jì)階段需要非常注意，因?yàn)橛懈鞣N各樣的限制，例如：運(yùn)輸?shù)某叽绾椭亓俊⑸a(chǎn)設(shè)施、現(xiàn)場空間尺寸、允許溫度、規(guī)范的技術(shù)要求等。此外對于大型變壓器有一些固有的設(shè)計(jì)要求，象電氣、熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力，以及高壓試驗(yàn)、強(qiáng)電流下的過勵(lì)磁現(xiàn)象，甩負(fù)荷或漏磁都接近技術(shù)極限。本文以三峽水電站用的840MVA的變壓器為例詳細(xì)地討論一些技術(shù)問題及解決辦法。
1大型GSU的總體設(shè)計(jì)原則大型GSU―般是為連續(xù)長期在接近銘牌額定參數(shù)狀態(tài)下運(yùn)行而設(shè)計(jì)的“戰(zhàn)略性”變壓器，要具有極高的可靠性。尤其需要注意的是漏磁損耗，線圈的冷卻以保證絕緣物質(zhì)的老化在控制之下，足夠的機(jī)械強(qiáng)度以保證能承受運(yùn)輸和地震造成的振動(dòng)應(yīng)力，還要注意由短路、雷擊、開關(guān)、電網(wǎng)干擾引起的瞬時(shí)變化，特別是與GIS直接相連時(shí)產(chǎn)生的電壓沖擊。
對于鐵芯變壓器，按照經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)成帶有3個(gè)卷繞線圈的5柱鐵芯。
平均磁感應(yīng)不能太高，以防線圈因漏磁產(chǎn)生的過熱。外部鐵芯片必須是厚度很小的條形片，避免環(huán)流產(chǎn)生的過熱。鐵芯冷卻槽的大小和數(shù)量要適當(dāng)，以保持鐵芯的溫度在限制范圍內(nèi)。
連接上下鐵軛的拉板應(yīng)采用非磁性鋼制造，以便能承受在甩負(fù)荷故障情況下的嚴(yán)重過勵(lì)磁。
只要阻抗電壓不要求雙中心布置，單層或雙層設(shè)計(jì)的低壓線圈布置應(yīng)盡量靠近鐵芯處，導(dǎo)線材料是高機(jī)械強(qiáng)度的銅。環(huán)氧樹脂高溫粘結(jié)的多股連續(xù)換位導(dǎo)線匝間絕緣用油或改進(jìn)的耐熱絕緣紙。
高壓線圈必須不僅能承受電壓應(yīng)力，當(dāng)調(diào)壓線圈是高壓線圈和有效冷卻的一部分時(shí)，還要對漏磁損耗（熱點(diǎn)計(jì)算）和短路強(qiáng)度的影響給予特別注意。
典型的大型GSU具有OD（強(qiáng)制油循環(huán)）型冷卻。
2三峽用840MVAGSU的設(shè)計(jì)參數(shù)2.1技術(shù)規(guī)范對這種特定變壓器制定的技術(shù)規(guī)范能夠反映出具體國家和國際標(biāo)準(zhǔn)以及買方及其顧問經(jīng)驗(yàn)的綜合性文件。規(guī)范中的主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下所示：額定功率：（無冗余/有冗余冷卻）電壓比：矢量組：阻抗電壓：絕緣水平聲壓水平：冷卻水進(jìn)口最高溫度：28°C最高環(huán)境溫度：40C規(guī)范還規(guī)定了大量的其他詳細(xì)要求，這里僅僅提到少數(shù)幾項(xiàng)，因?yàn)樗鼈儗υO(shè)計(jì)有很大的影響：線圈工作時(shí)的電場強(qiáng)度在絕緣紙內(nèi)應(yīng)低于這種變壓器要求承受的過勵(lì)磁為每30min1.2pu，假設(shè)環(huán)境溫度為40°C，冷卻器進(jìn)口水溫為28工在額定條件下油箱表面的溫度應(yīng)低于110°C（低壓套筒區(qū)域低于122低壓套筒應(yīng)布置在油箱側(cè)壁。
假設(shè)冷卻器的冷卻水被嚴(yán)重污染。
2.2鐵芯設(shè)計(jì)鐵芯使用激光進(jìn)行表面處理的高導(dǎo)磁材料，用步進(jìn)搭接疊壓工藝做成5個(gè)鐵芯柱。鐵芯柱用強(qiáng)化玻璃纖維均勻包緊，鐵軛用扁平夾件緊壓。因?yàn)閲?yán)重過勵(lì)磁狀態(tài)，拉板要用非磁性鋼制造。每個(gè)鐵芯柱的拉板分為18部分。
對于用磁性鋼制作的拉板，計(jì)算表明，因甩負(fù)荷產(chǎn)生的過勵(lì)磁和隨之產(chǎn)生的溫升將會(huì)超過允許值。假設(shè)甩負(fù)荷的第1階段（過勵(lì)磁每60sec.絕熱工況，拉板的溫升在這個(gè)期間約為150K.但是使用非磁性鋼，溫升就可以忽略。
外部鐵芯的包扎分為4部分，以防因環(huán)流造成過熱。
鐵芯組件的整體重量大約260t.油箱和鐵芯之間的機(jī)械固定通過16個(gè)“管和銷孔”布置來完成，附加的8個(gè)側(cè)面支撐使其在運(yùn)輸中和地震應(yīng)力下不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。
2.3線圈設(shè)計(jì)低壓線圈是分2層，每層由幾層環(huán)氧樹脂平行粘結(jié)的CTC組成。每根線都是通過“之字形”油管直接冷卻。導(dǎo)線用精制的耐熱紙絕緣，以獲得很好的耐壓強(qiáng)度，從而在電壓穿過非絕緣導(dǎo)線時(shí)得到更好的冷卻。在繞線臺上繞制線圈，繞線臺裝有軸向壓線和氣控?cái)嗑€裝置。
兩層線圈技術(shù)可以更好地減少三角形接頭的漏磁損耗。
500kV高壓線圈設(shè)計(jì)成外徑冷卻環(huán)形線圈，配有中心入口和1個(gè)用于調(diào)壓范圍在一2.5/―5%的無負(fù)載調(diào)壓開關(guān)的抽頭。詳細(xì)計(jì)算了作用在相應(yīng)的高壓線圈可能的空隙處的附加力，計(jì)算結(jié)果在可以接受的范圍內(nèi)。整個(gè)線圈用精制耐熱絕緣紙、環(huán)氧樹脂粘結(jié)的CTC導(dǎo)線制成。規(guī)范要求線圈的工作場強(qiáng)應(yīng)不大于2kV/mm，不允許使用交錯(cuò)線圈接頭，也不允許用扁平導(dǎo)線（a）和局部交錯(cuò)的CTC（b）唯一可以接受的設(shè)計(jì)是使用屏蔽線的環(huán)形線圈。由于傳統(tǒng)的屏蔽線設(shè)計(jì)在CTC中不會(huì)很有效（在CTC中轉(zhuǎn)換導(dǎo)體電容耦合總會(huì)減少），西門子與導(dǎo)線制造商ASTA―起開發(fā)了特殊形式的CTC，屏蔽導(dǎo)線與CTC結(jié)合在一起（c）這樣可以滿足規(guī)范的要求。
2.4漏磁場對油箱設(shè)計(jì)的影響變壓器油箱是活動(dòng)部件的“外殼”。它必須承受活動(dòng)部件的重量，必須是真空和耐油，它還決定著低壓和高壓套筒的位置，作為與發(fā)電機(jī)母線排和高壓側(cè)SF6―GIS之間的接口。
油箱用磁性低碳鋼制造，應(yīng)防止任何一種漏磁場的干擾，防止過熱（規(guī)范中低壓套筒區(qū)的最高溫度限定在82K）。如果低壓套筒布置在油箱頂部，油箱壁的屏蔽能夠很容易由鋼芯磁通集電器組成。當(dāng)?shù)蛪禾淄膊贾迷谟拖鋫?cè)壁時(shí)，有一個(gè)來自引出線、三角形接頭和線圈漏磁場的磁通疊加。在延伸電場計(jì)算以后，由于有中間分隔，低壓側(cè)用大型導(dǎo)電板和磁場屏蔽保護(hù)，高壓側(cè)用大型導(dǎo)電板保護(hù)。在低壓套筒區(qū)域的油箱壁和板由常用的高導(dǎo)電非磁性鋼制造。
油箱內(nèi)的一些附加措施防止線圈外部的局部過熱占2.5冷卻器組油水熱交換器是雙管型，且特別設(shè)計(jì)了允許使用嚴(yán)重污染的循環(huán)水。設(shè)計(jì)中沒有可以增加冷卻面積的回水管。水流經(jīng)大截面的冷卻器并流入圓錐形通道，因此，雜質(zhì)便沒有機(jī)會(huì)滯留在冷卻器內(nèi)。這個(gè)方案的不利條件是需要巨大的水流量（每個(gè)冷卻器70m3/h）來滿足要求的熱交換率。冷卻器組被分成6個(gè)單獨(dú)的組，為使變壓器在額定負(fù)載下運(yùn)行需要運(yùn)行其中的4組。
2.6測試結(jié)果寫這篇文章時(shí)，已經(jīng)在工廠內(nèi)成功地測試了7臺變壓器，沒有任何介質(zhì)損失。測量結(jié)果的偏差很小，表明生產(chǎn)精確度很高。
3總結(jié)在介紹大型發(fā)電機(jī)升壓變壓器總體設(shè)計(jì)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對特定的變壓器進(jìn)行了一些詳細(xì)的描述。
為三峽水電站一從未建設(shè)過的最大的電站設(shè)計(jì)的840MVAGSU符合總原則，并根據(jù)現(xiàn)場條件、規(guī)范的要求和制造商設(shè)計(jì)工具的現(xiàn)狀增加了一些設(shè)計(jì)參數(shù)。工廠測試結(jié)果承諾了在現(xiàn)場會(huì)無故障運(yùn)行。
?。ㄘ?zé)任編輯：馬明）（上接第4頁）第4，要突出以人為本，全面提高工程管理人員素質(zhì)?，F(xiàn)代企業(yè)的競爭，說到底是人才的競爭?，F(xiàn)代化的管理思想、管理方法和管理手段的應(yīng)用，最終都要體現(xiàn)在人的身上。全面建設(shè)培養(yǎng)高素質(zhì)的工程建設(shè)人才隊(duì)伍，是我們非常重要的任務(wù)。目前，工程分公司在全國范圍內(nèi)引進(jìn)了一些優(yōu)秀的管理人才，下！步還要根據(jù)工程管理的情況，繼續(xù)引進(jìn)優(yōu)秀的人才來充實(shí)管理隊(duì)伍。要按照工程管理實(shí)現(xiàn)“五化”
和“講政治、有本事、肯實(shí)干、能自律”的要求加強(qiáng)對工程管理人員的培訓(xùn)工作。要加強(qiáng)復(fù)合型人才的培養(yǎng)，按照國際工程管理公司的人員素質(zhì)和管理要求培養(yǎng)懂技術(shù)、懂經(jīng)濟(jì)、懂管理的工程管理隊(duì)伍，使得每一個(gè)項(xiàng)目經(jīng)理和管理人員都能夠適應(yīng)委托制管理求真務(wù)實(shí)精神貫徹到工程建設(shè)的每個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)層面。要提倡講實(shí)話、辦實(shí)事、求實(shí)效，嚴(yán)格依法依規(guī)辦事，以扎實(shí)的作風(fēng)和富有成效的工作，全面完成各項(xiàng)工作任務(wù)，保證集團(tuán)公司工程建設(shè)取得更大成績。
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