[发明专利]一种新型超特高压出线装置的设计方法及出线装置结构

说明书

本发明涉及一种新型超特高压出线装置的设计方法，采用硫酸盐纸浆和耐热皱纹纸作为均匀管/球的初层绝缘，初层绝缘第一油隙外面采用双层筒结构；均压管结构采用多维度环抱支撑结构进行固定，均压球结构竖直方向上采用多维度环抱支撑结构进行固定。本发明还涉及一种新型超特高压出线装置结构，包括：插接配合的均压管结构和均压球结构球，所述的均压管结构通过附绝缘、第一环抱支撑结构进行水平方向固定；所述的均压球结构通过第二环抱支撑结构进行竖直方向固定。本发明可以减少纯纸浆初层绝缘的起层风险和降低高额成本，降低出线装置的重量、优化重力分布；环抱支撑结构确保出线装置多维度均匀受力；适用于更复杂的电气、机械环境。

技术领域

本发明属于变压器制造技术领域，尤其涉及直流谐波对变压器振动、特性的影响，提供一种新型超高压、特高压出线装置的设计方法及出线装置结构。

背景技术

变压器是高压输电系统中的重要设备，尤其对于换流变压器而言，处于交流电网侧和换流阀之间的核心位置，出线装置的可靠性对整个变压器乃至输电系统的安全稳定运行起着非常重要的作用。

随着工程输送容量和电压等级的提高，变压器绕组出线绝缘结构更加复杂，尤其对于750kV超高压、1000kV特高压等级变压器而言，为了降低绝缘设计难度、提高产品可靠性，多采用中部出线方式；其配套的750kV、1000kV出线装置直接与绕组出线处成型件衔接，外部环境单一，形成了定式设计。出线装置由挂纸浆的均压管/球、成型绝缘纸筒、撑条装配而成，再采用伞裙或卡箍结构固定于升高座内壁。装配时，出线装置依靠升高座法兰与油箱法兰的同心配合进行定位，均压管、成型纸筒插入绕组中部出线处成型件内，形成绝缘过渡，绕组则通过出线装置均压管内部的引线电缆连接至套管尾端，从而实现变压器与电网的电气连接。

为了确保出线装置油纸绝缘系统的电场分配合理和散热性能，均压管(球)表面初层绝缘与第一油隙设计极为关键。现有产品方式1采用均压管(球)表面完全挂纸浆的方式，成本高昂，且随着电压等级升高，纸浆厚度增大，烘烤后纸浆收缩变形大，容易与金属均压管分离，在高场强电极表面形成密闭空腔，极易发生局部放电甚至绝缘破坏性击穿，可能造成重大电网事故。如图1所示，是现有出线装置采用硫酸盐纸浆初层绝缘+撑条的结构示意图。

现有产品方式2采用均压管(球)表面完全缠绕皱纹纸方式，缠绕的皱纹纸层要远大于纸浆厚度(绝缘等效约1.5倍)，导致均压管外第一油隙散热通道被压缩、绝缘层整体外扩，各绝缘表面电压梯度分布不合理，容易击穿表层均压管初层绝缘，且端部接口处皱纹纸无法与金属均压管光滑表面贴合，容易分层，整体绝缘可靠性低。如图2所示，是现有出线装置采用皱纹纸初层绝缘+撑条的结构示意图。

现有的出线装置绝缘层之间油隙采用纸板层压撑条进行支撑，撑条需要大量刷胶固定，在油中形成不同电阻率的固体绝缘介质分界面；采用伞裙或卡箍固定方式，出线装置到升高座筒壁地电位的绝缘沿面爬电距离短；因此，在换流变压器交直流复合电场工作条件下，绝缘裕度低，容易产生局部放电风险。

如图3所示，是现有出线装置采用成型伞裙固定的结构示意图；如图4所示，是现有出线装置采用卡箍固定的结构示意图。采用伞裙、卡箍或两者结合固定的出线装置虽然结构简单，但伞裙和卡箍的约束点与出线装置自身重力分布不匹配，容易形成悬臂结构，且采用层压撑条的出线装置自重较大，伞裙和卡箍固定结构自身刚性不足，导致整体机械稳定性差。尤其对于直流输电用换流变压器网侧绕组、以及在直流工程落点密集区域的交流变压器，要承受一定的直流谐波，特高压出线装置绝缘系统更加复杂庞大，上述支撑结构在长期运行振动中容易造成机械约束失效、出线装置下沉，从而导致套管与出线装置连接处电场畸变，可能造成重大电网事故。