10900kVA變壓器設計方案
客戶要求
1.容量：
變壓器總容量10900kVA，其中27組基波繞組總容量為10000kVA，6組諧波繞組總容量為900kVA，1組軟啟繞組容量為150kVA。
2.原邊電壓：35kV、10kV兩個抽頭，在35kV抽頭時需要滿足滿功率輸出；在10kV抽頭時需要滿足1/3.5功率輸出；原邊均為星形接法。原邊需滿足0.9~1.1Un情況下能滿功率運行；高壓側需要安裝防雷器。
3.副邊額定電壓：690V(3*9個基波模塊繞組)、345V(3*2個諧波模塊繞組)、298.8V（3*1個軟啟繞組）其中變壓器副邊各繞組相位相同。副邊690V、345V繞組側均為△接法，基波繞組及諧波繞組輸出電壓最大偏差≤±1%，軟啟繞組為Y形接法（中性點不引出），軟啟繞組實際輸出電壓為298.8V，容量為150kVA。
4.35kV時的負載損耗為100kW，空載損耗為16kW。
5.6組諧波繞組（345V）容量為900kVA。
6.特殊結構的變壓器需要的通風量為400m3 /min，建議外殼上頂部使用EBM型號RHA 500E6.155B-2F 8臺，進風口位于集裝箱下部，等效面積不小于2m2，該通風量為變壓器運行需保證的通風量，其余元器件散熱按照每kw需4m3 /min增大通風量。
設計過程
1.變壓器思路
變壓器高壓線圈采用H級絕緣層式線圈，低壓線圈采用H級絕緣餅式線圈，考慮到用戶對產品外形尺寸的特殊要求，我們盡可能的做到讓變壓器的尺寸最小。線圈在三防、耐電強度和安全運行方面是可靠的。在鐵心結構上采用了全斜接縫，五步進型式，對變壓器的空載損耗和空載電流得到抑制將硅鋼片的特性用到極致，讓性價比更加顯著，變壓器為立式結構可將變壓器的散熱設計更為合理、重量更輕。獨具特色的擋風板對形成流暢的通風通道起到了關鍵性的作用，選擇適當?shù)娘L機與風道有機的配合對控制變壓器溫升使其安全可靠運行是我們大家最為關心的
2.變壓器結構及原材料使用
2.1繞組
高壓繞組：
層式結構H級絕緣
導體：0.35---NZB（無氧銅）；
層絕緣：410---Nomex紙（H級耐熱指數(shù)210℃）
層絕緣：410---Nomex紙（H級耐熱指數(shù)210℃）
絕緣筒、撐條：聚酯亞胺（H級耐熱指數(shù)185℃）
低壓繞組：
低壓繞組采用餅式結構
導體：0.35---Nomex紙包扁銅線（無氧銅）；
層絕緣：410---Nomex紙（H級耐熱指數(shù)210℃）
絕緣筒、撐條：聚酯亞胺（H級耐熱指數(shù)185℃）
絕緣漆：ET—90N改性耐熱不飽和聚酯漆（H級耐熱指數(shù)185℃）
繞組使用了由美國杜邦公司生產的410---Nomex紙材料，使變壓器具有了抗熱沖擊能力強、散熱速度快、耐電強度高、膨脹系數(shù)小、吸水率小、局放起始場強數(shù)值高、不龜列等優(yōu)點，較低的介電常數(shù)可縮小空氣的絕緣距離使變壓器的體積做的更小。由美國杜邦公司生產的Nomex紙絕緣材料是目前最優(yōu)良的絕緣材料。Nomex?是一種芳香聚酰胺聚合物，發(fā)明于20世紀60年代，目前被廣泛應用于電氣制造、宇航設備及保護、勞動及消防保護等領域,有卓越的化學、機械、電氣及物理。繞組均經過兩次真空壓力浸漆處理具有很強的四防特性，即防潮濕、防霉菌、防鹽霧、防弱酸。
2.2鐵心
鐵心選用0.3mm日本產的30Q130冷軋高導磁晶粒取向有序排列硅鋼片，三相心式、全斜接縫步進式疊片結構，先進的結構可以降低變壓器鐵心空載損耗及空載電流，鐵心疊裝及裝配完成后，涂刷環(huán)氧樹脂膠，在防腐、防銹的同時可使鐵心片形成有機的整體以加強其機械強度，減小片間振動，對降低噪聲可起到良好的作用。鐵心取適當?shù)拇磐芏冗@對降低鐵心損耗，提高效率，防止諧波干擾、抑制諧波干擾后磁通飽和等有著重大的意義，提高性價比也有不可忽視的作用
變壓器的特殊性
1、變壓器工作環(huán)境惡略：
（1）最大相對濕度為： ≤98%，有極強鹽霧及海洋性氣候 特點；
（2）在凝露、油霧、鹽霧和霉菌的影響下應能正常工作；
（3）需要供應商按照船用變壓器工藝標準生產，除變壓器本體外，散熱風機也要能適應工作環(huán)境條件。
2、變壓器容量較大，10900kVA，大于之前做的的最大9900kVA移相整流變壓器；
3、二次引線復雜，故設計結構為低壓線圈在外，高壓35kV線圈在外，所以該變壓器比常規(guī)35kV同容量的變壓器更大；
4、變壓器輸出側有900kVA的諧波繞組，且負載為整流設備，含有相當比例的諧波。
5、二次側包含27組690V的基波繞組，及6組諧波繞組，故溫升試驗時，各繞組單元中的電流存在嚴重的不平衡；
根據(jù)該變壓器上述特殊性，在設計過程中采取了如下措施
1、變壓器本體所有的緊固件夾件使用室外粉噴塑，其余金屬件均按照船用變“三防”處理工藝處理，另外所有螺栓除風機固定的小螺栓使用不銹鋼材質外，其余均采用熱鍍鋅工藝；
2、鐵芯疊制按照超高壓鐵芯疊積工藝執(zhí)行，即鐵芯綁扎時，先平放，刷固化漆、黑漆，然后捆綁扎帶，鐵芯套線圈前，心柱用安德森帶綁扎；
3、低壓線圈幅向增加氣道，幅向中部放置鏈式撐條；
4、高壓線圈表面涂RTV；
5、工藝出圖紙設計特制的吊裝模具，用于低壓線圈的吊裝、浸漆；
6、改善線圈氣道結構，梳型撐條與燕尾墊片交叉使用，在保證線圈繞制效率的前提下，最大程度增大線圈的散熱面積
7、變壓器底部設置風機6件，保證相間的風速，降低線圈最熱點溫升，提高變壓器使用性能；
8、變壓器二次引線段內采用玻璃絲布帶固定，在保證絕緣距離的基礎上，增加引線強度；
持續(xù)改進
經過對變壓器設計生產的認真總結和分析，該變壓器可改進的地方有：
1、變壓器的夾件
由于在夾件強度核算的過程中，加件面壓的取值是按照超高壓設計規(guī)范中的0.15mP取值,忽略了超高壓的夾件緊固使用的是無緯緊縮帶，而干式變壓器采用的是穿心螺桿結構，此結構緊固效果良好，面壓取0.1mP即可滿足夾件強度要求，故原方案中夾件寬度及厚度減小或等效減小1/3即可滿足強度要求；
2、二次引線結構
受變壓器高度的限制，二次引線段間距離十分有限，此次設計生產是通過引線加包絕緣，來解決段間耐壓問題，但是由于絕緣材料受熱存在老化現(xiàn)象，對了變壓器壽命有一定的影響，經客戶提議，技術人員共同討論，決定后續(xù)生產時，可改善二次引線結構，采用二次引線在高、低壓兩側出線的方式解決該問題，效果應更加良好；
變壓器生產完成后，整體效果如下：
