直流输电中的换流变压器

上篇
第一章换流结构
一、换流变概述
通常,我们把用于直流输电的主变压器称为换流变压器。它在交流电网与直流线路之间起连接和协调作用,将电能由交流系统传输到直流系统或由直流系统传输到交流系统。换流变压器是超高压直流输电工程中至关重要的关键设备,是交、直流输电系统中换流、逆变两端接口的核心设备。
直流输电系统的接线方式有多种,目前常见的接线方式如图1-1所示。
图1-1
两个六脉冲换流桥构成一个单极十二脉动接线,这两个六脉冲换流桥分别由YyYd联结的换流变压器供电。两个单极叠加在一起构成一个双极。 每极所用的换流变压器可以由下述方式实现,两台三相双绕组变压器(一个Yy联结,一个Yd联结)或三台单相三绕组变压器(一个网侧绕组和两个阀侧绕组,一个Y接,一个D接)或六台单相双绕组变压器(三个Yy 单相,三个Yd单相)。由建设规模的大小及直流电压等级可以确定换流变压器的大致型式。选择不同的型式主要受运输尺寸的限制,其次是考虑备用变容量的大小,当然,备用变容量越小越经济。
200(LD)
400(LY)
600(HD)
800(HY)
当直流输送容量较大时可采用每级两组基本换流单元的接线方式,此种接线方式有串联和并联两种方式。如目前在建的±800kv项目即采用了串联方式,其基本接线原理见图2。
图1-2
图1-3  单相双绕组换流变压器外形
图1-4  单相三绕组换流变压器外形
图1-5  云广±800kV项目高端(800kV)换流变压器外形
二、绕组的常见类型
换流变中的绕组按照其连接的系统不同,通常可分为连接交流系统的网绕组及调压绕组;连接换流阀的阀绕组。绕组的排列方式通常有以下两种:铁心柱→阀绕组→网绕组→调压
绕组;铁心柱→调压绕组→网绕组→阀绕组。真空磁悬浮列车
1.网绕组
目前,我公司的网绕组主要采用轴向纠结加连续式结构。与传统的纠结或内屏连续式不同,轴向纠结采用特殊的阶梯导线绕制n个双饼构成n/2个纠结单元。纠结绕制和换位示意见下图。 
图1-6  轴向纠结展开示意图
图1-7  轴向纠结换位示意图(明位)
声阻抗率图1-8  轴向纠结换位示意图(底位)
图1-9  阶梯导线示意图
生物教具制作2.阀绕组 
阀绕组多采用特殊的内屏-连续式。与常见的插入电容式内屏连续式绕组不同,此种绕组在内屏部分的屏线与工作线融为一体,通过对屏线在不同位置进行断开来调节匝间电容。
图1-10  导线截面示意图
挤爆胶囊
铜包铝漆包线图1-11  内屏连续式展开示意图
图1-12  屏线引出示意图
图1-13  屏线连接示意图
3.调压绕组可根据实际情况选择双层圆筒、单层圆筒、螺旋式等。结构与普通变压器相同,不再赘述。
三、真空注型机铁心及夹件系统的结构
换流变铁心为单相四柱式,两个心柱和两个旁轭,两个心柱上的线圈全部并联连接,每柱容量为单相容量的一半。铁心采用六级接缝,有效地降低接缝处的空载损耗和空载电流。全斜无孔绑扎结构,间隔一定厚度放置减震胶垫,以降低铁心磁滞伸缩而引起的噪声。
图1-14  铁心结构示意图
夹件为板式结构,上夹件无压钉结构,采用腹板下压块压紧器身;下夹件焊有导油盒,配合不同位置的导油孔,精确保证两心柱的各个线圈的油量分配。拉板下部采用挂钩结构与下夹件腹板咬合,上部为螺纹结构,在上夹件腹板内侧穿过上横梁锁紧固定。铁轭上下设置高强度钢拉带紧固。夹件系统整体结构简洁,避免了轴销、压钉结构所产生的尖角凸棱,使线圈端部出头及引线的布置简单方便。在保证电气强度的前提下引线布置可尽量靠近夹件,从而减小变压器尺寸。
图1-15  夹件系统结构示意图(上部)
图1-16  夹件系统结构示意图(下部)
图1-17  拉板与下夹件腹板咬合示意图
四、油回路
换流变的冷却方式为强油导向风冷。经由冷却器冷却后的变压器油,通过主管路在油箱短轴方向下部直接进入夹件导油盒内。通过导油盒上特定位置的导油孔经由导油垫块直接进入器身。在器身内部按照线圈端部绝缘结构布置的油路及线圈自身的油路设计自下而上流经器身后,在油箱顶部经主导油管进入冷却器。这种油直接进入器身,同时两柱各个线圈独立进油的结构,通过线圈端部的油路及线圈自身的油路设计,能够按照各线圈的损耗准确分配油量,达到较好的冷却效果。油回路示意可参见图1-18。

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