青藏工程换流变压器讲座

1中国西安西电变压器有限责任公司西电集团换流变压器讲座及青藏工程介绍西安西电变压器有限责任公司2中国西安西电变压器有限责任公司西电集团一、什么是换流变压器（功能与特点）换流变压器是与换流阀一起实现交流电网与直流电网连接及交流电与直流电之间的相互变换的变压器。高压直流输电系统一般都采用每极一组12脉动换流器结构，所以换流变压器还为两个串联的6脉动换流变压器之间提供30°的相角差，从而形成12脉动换流变压器结构。换流变压器的阻抗限制了阀臂短路和直流母线上短路的故障电流，使换流阀免遭损坏。换流变压器3中国西安西电变压器有限责任公司西电集团二、换流变压器与普通电力变的异同换流变压器与普通的电力变压器在工作原理和基本结构上是相同的。由于换流变压器（阀侧绕组）在整流回路的电气连接位置及换流变压器的负载特性是与普通的电力变压器不同，使得换流变压器在绝缘结构、电磁回路的设计上比普通的电力变压器更复杂，如直流电压、极性反转电压、谐波电流、直流偏磁、有载调压等问题。当然，在产品生产和验收中要增加与之相对应的验证试验。4中国西安西电变压器有限责任公司西电集团换流变压器与普通电力变的异同普通电力变压器换流变压器电磁感应原理电磁感应原理铁心、线圈、器身（主绝缘）、引线、冷却和和控制保护系统铁心、线圈、器身（主绝缘）、引线、冷却和和控制保护系统在系统的电气连接（阀侧绕组）绝缘结构主要考虑交流电压（工频电压、雷电和操作过电压）除考虑交流电压还要考虑直流电压（包括极性反转电压）负载特性电、磁回路正弦波电流非正弦波电流（含谐波电流）相同点不同点工作原理基本结构5中国西安西电变压器有限责任公司西电集团6中国西安西电变压器有限责任公司西电集团三、换流变压器型式换流变压器可以根据直流系统的要求设计所需要的结构型式，可以是三相三绕组式、三相双绕组式、单相双绕组式和单相三绕组。换流变结构型式的选择受产品容量大小、绝缘水平、运输限制、换流阀和阀厅的布置、试验条件等的限制。(a)三相三绕组(b)三相双绕组(c)单相三绕组(d)单相双绕组7中国西安西电变压器有限责任公司西电集团对于容量较大的换流变压器，可采用单相变压绕组。在运输条件允许时应采用单相三绕变压器。这种型式的变压器带有一个交流网侧绕组和两个阀侧绕组，阀侧绕组分别为Y连接△连接。两个阀侧绕组具有相同的额定容量和运行参数（如阻抗和损耗），线电压之比为√3，相角差为30°。高压大容量直流输电系统采用单相三绕组换流变压器组相对于采用单相双绕组来说具有少的铁心、油箱、套管及有载调压开关，因此原则上采用三相变压器绕组更经济、可靠。但三相绕组变压器的运输质量约为单相双绕组的1.6倍。8中国西安西电变压器有限责任公司西电集团单相三绕组单相双绕组三相双绕组9中国西安西电变压器有限责任公司西电集团灵宝背靠背直流工程用平波电抗器三峡直流输电工程用平波电抗器10中国西安西电变压器有限责任公司西电集团西变公司换流变和平抗发展简介11中国西安西电变压器有限责任公司西电集团西安西电变压器有限责任公司是国内最大的特种变压器制造商，从上世纪七十年代至今，从没间断地致力于直流输电换流变压器和平波电抗器的研究和开发工作。并不断加强同国外同行及国内高校的合作，在换流变压器和平波电抗器的理论研究，产品设计、制造、试验等方面取得了丰硕的科研成果。1983年为我国第一条100kV直流输电工程——舟山直流输电工程提供换流变压器和平波电抗器；八十年代中期，结合葛上线±500kV直流输电工程，引进了BBC公司HVDC换流变压器和平波电抗器的设计制造技术；1999年，又为浙江嵊泗-上海芦潮港±50kV跨海直流输电工程提供了换流变压器和平波电抗器。12中国西安西电变压器有限责任公司西电集团引进ABB公司HVDC换流变压器和平波电抗器技术设计、制造、试验技术、管理水平和生产能力的全面提升13中国西安西电变压器有限责任公司西电集团1999年4月，西变公司与瑞典ABB公司签订了三峡-常州±500kV直流输电工程换流变压器和平波电抗器技术转让与合作生产合同，与ABB公司合作生产ZZDFPZ—297500/500换流变压器两台（其中一台Y/Y接，另一台Y/接）和PKDFP—500—3000—290平波电抗器一台，XB的直流输电设备制造技术和能力有了更大的腾飞和进步，大大缩短了与国际先进水平的差距。2001年6月，与ABB公司联合设计、分包生产公司三峡-广东±500kV直流输电工程换流变压器和平波电抗器，我公司生产8台500kV297.5MVA换流变压器和2台500kV平波电抗器。目前所有合同产品均顺利通过试验，交付ABB公司。其中有5台换流变压器和2台平波电抗器已运往建设工地。三—广工程对于西变和国内直流设备的国产化都具有非常重大的意义，在该工程中，西变与ABB公司合作的方式发生了变化，从三——常工程的技术引进，合作生产转入联合设计、分包生产，设备整机报价、产品所用材料、部件按外统一的采购规范自主采购等，使我们在换流变压器和平波电抗器国产化的道路上向前迈了一大步14中国西安西电变压器有限责任公司西电集团1999年4月，在国务院三峡办、国电公司、西电公司领导的支持和协调下，XB公司与瑞典ABB公司签定了三峡—常州±500kV直流输电工程龙泉换流站换流变压器和平波电抗器技术转让协议和合作生产合同，这是国家为西变公司提供的一次发展和机遇，为国内企业搭建了一个掌握国际先进技术的平台，无论从国家电力建设战略的角度，还是从国家经济发展策略，国家要发展直流输电事业，核心制造技术必须掌握在国内企业手中。15中国西安西电变压器有限责任公司西电集团组织情况西变公司赴ABB公司技术培训从1999年8月开始，至2000年6月结束。为做好三峡工程技术引进及合作生产全过程的组织、管理、计划、协调、监督和检查等项工作，西变公司成立了总经理任组长的“三峡工程建设工作领导小组”，设立了总工程师任办公室主任的常务办事机构“西变公司三峡工作办公室”。并选拔47名高素质年轻人员赴ABB参加技术引进与合作生产培训。从1999年8月开始，至2000年6月结束。设计培训组共9人，平均年龄32岁，全部是大学本科以上学历，其中主任工程师以上人才4人、硕士研究生3人制造培训组共38人，平均年龄35岁，大学本科学历10人、大学专科学历12人16中国西安西电变压器有限责任公司西电集团引进ABB关键技术在ABB培训期间，参加培训的人员系统地学习了换流变压器和平波电抗器的技术理论及相关标准，掌握了ABB公司换流变压器和平波电抗器的设计方法、计算程序、CAD软件、设计规范、工艺方法、制造技艺等，了解了超高压换流变压器和平波电抗器的生产管理、质量管理和过程控制的方法等。在制造培训中，通过反复练习和不断总结，掌握技术扎实，达到能够独立操作的水平，同时也掌握了工艺方法、工装设备的性能和使用方法，以及过程控制等技术，实现了培训目标。17中国西安西电变压器有限责任公司西电集团ABB高层领导为培训人员颁发证书企业二次培训技术培训18中国西安西电变压器有限责任公司西电集团三常线ZZDFPZ—297500/500Y换流变压器三常线ZZDFPZ—297500/500Δ换流变压器ZZDFPZ-297500/500换流变压器介绍本产品是为三峡—常州±500kV直流输电工程龙泉换流站生产的换流变压器，共有两台，按联结组不同分为Y/Y、Y/D两种规格。西变按照合作生产合同（XD/TG-HVDC9902ABB-XB-JM）中的有关规定和参数，以IEC标准为依据，并按照瑞典ABB变压器厂的有关标准，在引进技术的基础上，通过技术转化和消化吸收而进行试制。1．在设计全过程中采用引进瑞典ABB变压器厂软件进行电气计算、电磁场分析、机械力计算、关键部位的电场分析及抗地震分析。2．在生产中采用瑞典ABB变压器厂的制造工艺及检查标准。3．为有效保证产品质量，引进采购一批关键设备，如高频焊机、电动线圈吊具、400t压床、油冲洗设备、高精度大容量滤油机等。铁心采用特殊的ASECOND绑带绑扎，器身上下均设磁分路、器身采用油压管压紧、线圈两端采用特殊导线、调压线圈引线中采用ZnO避雷器。19中国西安西电变压器有限责任公司西电集团三常线PKDFP—500—3000—290平波电抗器PKDFP-500-3000-290平波电抗器介绍这是西变为三峡-常州直流输电工程提供的关键设备，是目前国际上同类产品技术性能要求最高、体积最大的产品，代表世界最新技术水平。1．难点：高电压交直流混合电场中绝缘结构设计、极性反转条件下的绝缘性能、直流偏磁对产品性能的影响、谐波对产品性能的影响、产品机械强度及抗地震能力分析、平波电抗器的制造工艺及流程、大型产品的运输等。2．技术：a)在设计中采用引进瑞典ABB变压器厂的软件进行电气计算、电磁场分析、机械力计算、关键部位的电场分析以及抗地震分析。b)在生产中采用瑞典ABB变压器厂的制造工艺，检查标准。c)铁心整体采用摩擦承重结构，大大提高了铁心的机械强度。磁分路采用方形结构，除了导引磁通外，还对线圈起到支持和压紧作用。d)线圈采用多根导线并联全纠结饼式线圈。e)线圈在干燥前后预压，调节到要求高度，使其收缩量及受力均达到要求。f)线圈导线和引线采用高频焊接技术，提高了焊接质量和焊接强度。g)铁心、线圈和器身绝缘装配好后，用上、下压梁通过上、下铁轭将器身压成一个整体，振动减小，抗冲击能力提高。20中国西安西电变压器有限责任公司西电集团ZZDFPZ-297500/500换流变压器制造工艺简介铁心采用单相四柱式。铁心柱绑扎采用专用绑带进行绑扎，整体固化，确保了绑扎紧密、固化牢靠。油箱为筒式平顶封焊结构，四壁槽形钢加强，内设铜屏蔽。油箱焊接采用分片焊装，再整体组装的方式进行加工，拼焊焊缝通过超声波和射线探伤检查，完全符合焊接标准要求。附件及联管系统的焊装，使用工装保证各部件焊接尺寸，采用整体预装，保证了联管的顺利装配。线圈分Ⅰ、Ⅱ两柱，每柱各有A、B、C三个线圈。A线圈形式为圆筒式，B线圈为纠结—连续式，C线圈为单螺旋式，采用完全换位。A线圈在卧式绕线机上绕制，B和C线圈在立式绕线机上绕制。均使用活络绕线模，使用导线收紧装置、进口液压“S”弯工具、进口液压剪钳和反饼段绕制工装等进行线圈加工，采用高频焊技术进行导线焊接，采用变压法干燥进行干燥处理，确保了线圈加工质量。器身采用线圈套装工艺，线圈套装时用专用电动吊架起吊套装。引线连接采用高频焊技术和冷挤压焊技术，采用进口设备进行加工，保证了引线装配质量。制造过程中所有外购、外协件能满足性能要求，自制零部件所需的工装、工具满足生产需要，并达到了设计要求。所引用的工艺文件经验证，工艺成熟，均能指导生产。21中国西安西电变压器有限责任公司西电集团PKDFP-500-3000-290平波电抗器制造工艺简介铁心为单框双柱式结构。。铁心夹件为“U”字型结构，拼焊处倒坡口拼焊，采取了适当反变形措施，保证了焊后夹件对角线尺寸符合公差要求。油箱为筒式平顶封焊结构，四壁槽形钢加强。油箱焊接采用分片焊装，再整体组装的方式进行加工，拼焊焊缝通过超声波和射线探伤检查，完全符合焊接标准要求。油箱整体完工后进行了整体试漏，确保了油箱的机械强度及无渗漏现象。油箱表面处理严格按工艺要求加工，保证了涂装质量。附件及联管系统的焊装，使用工装保证各部件焊接尺寸，采用整体预装，保证了联管的顺利装配。线圈为纠结式线圈，内径均有一个成型硬纸筒作为骨架，使用活络绕线模，在立式绕线机上加工，使用了导线收紧装置、进口液压“S”弯工具、进口液压剪钳和反饼段绕制工装等，采用了高频焊技术进行导线焊接，采用变压法干燥进行干燥处理，确保了线圈加工质量。器身采用线圈套装工艺，线圈套装时用专用设备起吊套装。引线连接采用高频焊技术和冷挤压焊技术，采用进口设备进行加工，保证了引线装配质量。制造过程中所有外购、外协件能满足性能要求，自制零部件所需的工装、工具满足生产需要，并达到了设计要求。所引用的工艺文件经验证，工艺成熟，均能指导生产。22中国西安西电变压器有限责任公司西电集团“九五