阅读说明：本技术 一种发电机变压器及发电系统 (Generator transformer and power generation system ) 是由 刘金波 何海江 田国华 宁澔如 张忠民 付丛 邸林涛 陆帅 段成 陈伦伦 黄彪 于 2020-11-05 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种发电机变压器及发电系统,具体为三相分体式变压器,线圈结构满足机组二次再热技术要求。其由三个单相变压器连接组成,单相变压器铁芯为四柱结构,两个主柱铁芯和两个旁柱铁芯；每个主柱铁芯上都布置有高压线圈和低压线圈,两柱容量分别为300MVA和240MVA；两个高压线圈都为内屏蔽连续式结构,首端在线圈中部手拉手并联出线,尾端在线圈的上下部手拉手并联出线,高压线圈中间布置有调压分接线段；两个低压线圈为双层螺旋式结构,分别各自独立出线。同等发电机组条件下按常规变压器配置,本发明具有巨大的成本优势,同时占地面积更小。(The invention provides a generator transformer and a power generation system, in particular to a three-phase split type transformer, wherein a coil structure meets the technical requirement of secondary reheating of a unit. The transformer is formed by connecting three single-phase transformers, wherein the single-phase transformer iron core is of a four-column structure, two main column iron cores and two side column iron cores; each main column iron core is provided with a high-voltage coil and a low-voltage coil, and the capacities of the two columns are respectively 300MVA and 240 MVA; the two high-voltage coils are both of an internal shielding continuous structure, the hand-pulling hands at the head ends of the coils are connected in parallel to lead out wires, the hand-pulling hands at the upper and lower parts of the coils at the tail ends of the coils are connected in parallel to lead out wires, and a voltage-regulating tapping line segment is arranged in the middle of each high-voltage coil; the two low-voltage coils are of double-layer spiral structures and are respectively and independently led out. The transformer is configured according to a conventional transformer under the same generator set condition, so that the transformer has the advantages of huge cost and smaller occupied area.)

一种发电机变压器及发电系统

技术领域

本发明属于电力变压器技术领域，具体涉及一种应用于超超临界二次再热高低位机组布置的发电机变压器以及应用该变压器的发电系统。

背景技术

随着我国电力事业的不断发展，尤其在持续改善大气环境和应对气候变化持续降低CO2排放的巨大压力下，火力发电设备的需求向更大容量、更高参数、更高效低耗、更低污染及更加智能化方向发展。超超临界技术从600℃等级向700℃，从一次再热向二次再热发展是必然趋势，与之适应的更大容量发电机变压器的需求量也越来越大。

近年来国内火电发电机组根据国家“上大压小”政策的要求，660MW发电机组已成常态，主变容量为780MVA-820MVA。不少项目上了1000MW发电机组，极个别地方已上1350MW发电机组。目前500KV电压等级变压器三相最大容量为1230MVA，难以满足更高容量如1350MW汽轮发电机组的需要，开发特大容量变压器成为摆在国内外变压器制造企业面前迫切的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明主要提供了一种适用于二次再热技术要求的发电机变压器。

本发明所采取的技术方案是：

一种发电机变压器及发电系统，为三相分体式结构，任一单相变压器的铁芯为四柱结构，两个主柱和两个旁柱；两个主柱上分别设置有高压线圈和低压线圈，形成两个线圈组装结构，两柱容量不同，两个低压线圈电压不同。

具体的，所述单相变压器两个主柱上的高压线圈均为内屏蔽连续式结构，首端在线圈中部手拉手并联出线，尾端在线圈的上、下部手拉手并联出线，高压线圈中间布置有调压分接线段。

具体的，单相变压器两个主柱上的低压线圈为双层螺旋式结构，采用端部出线方式，两个低压线圈单独引出。

具体的，所述低压线圈包括第一低压线圈和第二低压线圈，第一低压线圈为24kV，第二低压线圈2为20kV。

具体的，所述高压线圈内的绝缘件包括内部绝缘纸板筒、内撑条、层间撑条和绝缘纸板筒、外撑条，所述高压线圈的端部放置绝缘端圈。

具体的，所述低压线圈内的绝缘件包括内部绝缘纸板筒、内撑条、层间撑条和绝缘纸板筒、外撑条，所述低压线圈的端部放置绝缘端圈。

本发明还提供了一种发电系统，该发电系统包括发电机组、电网以及连接电网和发电机组的变压器，所述变压器采用前述提及的发电机变压器。

本发明的有益效果是：

1. 本发明三相分体式变压器由三个单相组成，单相铁芯为四柱结构，两个主柱铁芯和两个旁柱铁芯，每个主柱铁芯上分别布置高压线圈和低压线圈，两个低压线圈容量不同，电压等级不同，分别连接不同容量和不同电压等级的发电机组，形成真正的“两机一变”。同等发电机组条件下按常规变压器配置，需要3台单相300MVA发电机变压器和3台单相240MVA发电机变压器，成本可节约23.8%，具有巨大的成本优势，同时占地面积更小；

2.本发明的两个低压绕组出头均在上端，分别通过铜排连接引出至套管接线。两个出头平行相邻，电流相等方向相反，减少了大电流铜排在铁芯腹板上的漏磁，控制了局部过热现象的发生。

3. 本发明“两机一变”是专为1350MW超超临界机组研制的特大容量发电机变压器，但原理及结构适用各种大容量发电机变压器，满足发电机机组二次再热技术要求，为世界首创。

4. 本发明的成功研制填补了超超临界机组特大容量发电机变压器的技术空白，为我国将来更大机组发电机变压器研制奠定了坚实的技术基础。本发明符合国家转型升级、节能环保政策要求，符合国家能源发展“上大压小”等各项政策要求，具有深远和巨大的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为三相变压器系统接线图

图2为单相发电机组系统图；

图3单相铁芯结构图；

图4线圈结构布置图；

图中：1-低压线圈一上绝缘端圈；2-低压线圈一；3-绝缘纸板筒和撑条一；4-低压线圈一下绝缘端圈；5-下压板一；6-高压线圈一下绝缘端圈；7-高压线圈一；8-高压线圈一上绝缘端圈；9-上压板一；10-低压线圈二上绝缘端圈；11-低压线圈二；12-绝缘纸板筒和撑条二；13-低压线圈二下绝缘端圈；14-下压板二；15-高压线圈二下绝缘端圈；16-高压线圈二；17-高压线圈二上绝缘端圈；18-上压板二。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

需要提前说明的是，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定” 等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一

如图1所示，发电机变压器为三相分体式结构，由三个单相变压器组成，任一单相变压器的铁芯为四柱结构，两个主柱和两个旁柱。

如图3所示，主柱一铁芯上布置高压线圈一7和低压线圈一2，主柱二铁芯上布置高压线圈二16和低压线圈二11。

根据发电机组的容量大小和输出电压大小，可以设置主柱一和主柱二的容量，以及低压线圈一和低压线圈二的电压，低压线圈一和低压线圈二可以接不同容量和不同输出电压等级的发电机组。

如图4所示的发电机线圈结构，包括线圈组装结构一和线圈组装结构二；线圈组装结构一由高压线圈一和低压线圈二组成，线圈组装结构二由高压线圈二和低压线圈二组成；低压线圈一和低压线圈二为卧式绕制，绕制前，先在绕线模具上放置好绝缘纸板筒和内撑条，先绕制内层线圈，内层绕制完成后控制线圈高度，再绕制外层线圈，外层的绕制方向相反，绕制完成后，调整外层线圈高度与内层一致。高压线圈一和高压线圈二为中部出线结构，立式绕制，绕制前，先在模具上放置好绝缘纸板筒、和内撑条，先绕制下半段，再绕制上半段，上下两部分对称绕制。上述过程中，每完成一个线圈绕制，都要放置好两端部的绝缘圈。

如图4所示，高压线圈一和高压线圈二中部出头首端通过手拉手方式连接一起引出至高压套管；高压线圈一和高压线圈二上部尾端通过手拉手方式连接一起引出，下部尾端通过手拉手方式连接一起引出，上部尾端出线和下部尾端出线再并联一起引出至套管；高压线圈一的调压分接段和高压线圈二的调压分接段分别引出至分接开关位置。

如图4所示，低压线圈一的两个出头平行相邻，电流相等，方向相反；低压线圈二的两个出头平行相邻，电流相等，方向相反，此方式减少了大电流电极在铁芯拉板腹板上的漏磁，有效控制了局部过热现象的发生。

如图4所示，线圈组装结构一从内到外依次为2-低压线圈一、7-高压线圈一。线圈组装时，各线圈内外径和高度数值需要控制到要求的数值，然后依次组装，2-低压线圈一和铁芯之间放置有3-绝缘纸板筒和撑条一，2-低压线圈一和7-高压线圈一之间放置有3-绝缘纸板筒和撑条一。组装前需要优先放置5-下压板一和4-低压线圈一下绝缘端圈、6-高压线圈一下绝缘端圈，其中4和6绝缘端圈含有多个绝缘圈。组装完毕后，放置1-低压线圈一上绝缘端圈、8-高压线圈一上绝缘端圈和9-上压板一，其中1和8绝缘端圈含有多个绝缘圈。尤其说明的是3-绝缘纸板筒和撑条一包含线圈内外和线圈之间的多层绝缘纸板筒和多个撑条。

如图4所示，线圈组装结构二从内到外依次为11-低压线圈二、16-高压线圈二。线圈组装时，各线圈内外径和高度数值需要控制到要求的数值，然后依次组装，11-低压线圈二和铁芯之间放置有12-绝缘纸板筒和撑条二，11-低压线圈二和16-高压线圈二之间放置有12-绝缘纸板筒和撑条二。组装前需要优先放置14-下压板二和13-低压线圈二下绝缘端圈、15-高压线圈二下绝缘端圈。组装完毕后，放置10-低压线圈二上绝缘端圈、17-高压线圈二上绝缘端圈和18-上压板二，其中17绝缘端圈含有多个绝缘圈。尤其说明的是12-绝缘纸板筒和撑条二包含线圈内外和线圈之间的多层绝缘纸板筒和多个撑条。

如图2所示，一种三相分体式结构的变压器，由三个单相变压器组成；任一单相变压器的铁芯为四柱结构，两个主柱和两个旁柱；

主柱一铁芯上布置高压线圈一和低压线圈一，容量为300MVA；

主柱二铁芯上布置高压线圈二和低压线圈二，单柱容量为240MVA；

每个单相变压器的高压线圈首端接500kV出线，低压线圈一和低压线圈二分别接24kV和20kV且不同容量的发电机组。

实施例二

在上述实施例的基础上，本发明还提供了一种发电系统，见图2，该发电系统包括2台发电机组和上述的发电机变压器，变压器连接发电机组和电网。

具体地，变压器的低压侧连接发电机组，变压器的高压侧连接电网，用于将发电机组的电压转换后输出至电网以供用户使用。

上述发电系统，由于采用了上述发电机变压器，能够大幅降低电站的建设成本，具有巨大的成本优势，同时占地面积更小。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

为了让本领域普通技术人员更方便地理解本发明相对于现有技术的改进之处，本发明的一些附图和描述已经被简化，并且为了清楚起见，本申请文件还省略了一些其它元素，本领域普通技术人员应该意识到这些省略的元素也可构成本发明的内容。