國外UHV干式變壓器技術(shù)現狀及發(fā)展趨勢分析

摘要：介紹和分析了外UHV輸變電技術(shù)，特別是干式變壓器技術(shù)的現狀和發(fā)展趨勢，希望能為我1 000 kV UHV輸變電系統的研究、設計和建設提供參考。

關(guān)鍵詞：電力系統；UHV；干式變壓器

隨著(zhù)大型水電、火電和核電基地的建設，中對長(cháng)距離、大容量UHV和UHV輸電的需求日益增加。在現有電網(wǎng)中，中較高DC電壓等級為500千伏，較高交流電壓等級也為500千伏。2005年底，交流750千伏電網(wǎng)即將投入運行。目前，正在規劃、研究和討論建設DC 800千伏和交流1 000千伏及以上的UHV電網(wǎng)。摘要：對外UHV輸變電技術(shù)特別是干式變壓器技術(shù)的現狀和發(fā)展趨勢進(jìn)行了深入的介紹和分析，以期為我1 000 kV UHV輸變電系統的研究、設計和建設提供參考。

1烏克蘭干式變壓器技術(shù)現狀及發(fā)展趨勢

烏克蘭是世界上少數幾個(gè)在發(fā)展UHV和UHV傳輸和轉換技術(shù)方面有經(jīng)驗的家之一。烏克蘭扎布洛熱干式變壓器研究所是世界上較大的干式變壓器研究所。其主要工作范圍包括：開(kāi)展科研、設計、軟件工作、開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品、設計工裝設備和研究生產(chǎn)工藝、制造樣品和少量產(chǎn)品、測試電氣設備、修理復雜的電氣設備、研究和提出家標準、產(chǎn)品認證和咨詢(xún)服務(wù)。其重要的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和試驗項目包括：DC 750千伏、320 MVA干式變壓器、平波電抗器和隔離開(kāi)關(guān)；750千伏并聯(lián)電抗器；667 MVA，1 150/500千伏自耦變壓器型號；1臺800/500 kV自耦變壓器型號：750 ~ 1臺800 kV套管；DC 600千伏脈沖裝置；220 ~ 500千伏中性點(diǎn)套管；干式變壓器的環(huán)境試驗容量達到1 600千伏安；750千伏及以下的電磁電流互感器；500千伏及以下電磁電壓互感器；750千伏電容式電壓互感器。

俄羅斯干式變壓器的技術(shù)現狀及發(fā)展趨勢

70年代俄制造單相417 MVA/1 150千伏、三相1 000 MVA/500千伏干式變壓器，80年代制造單相667 MVA/1 150千伏、三相1 250 MVA/330千伏干式變壓器。

2.1根據運行經(jīng)驗對干式變壓器進(jìn)行設計和工藝改進(jìn)

從1955年到1990年，工廠(chǎng)生產(chǎn)的電力干式變壓器的參數有了很大的改善，電壓等級從220千伏增加到1 150千伏，三相干式變壓器的容量從240 MVA增加到1250 MVA，單相干式變壓器的容量從250 MVA增加到667 MVA。

烏克蘭扎布洛熱干式變壓器研究所通過(guò)運行事故反饋，對一系列課題進(jìn)行了深入研究，取得了良好的改進(jìn)效果。該系統運行的240臺750千伏干式電力變壓器近15年來(lái)無(wú)一例發(fā)生事故，可靠性達到較高水平。在此基礎上，系統開(kāi)發(fā)了干式變壓器的計算機輔助設計程序。

2.2烏克蘭扎布洛干式變壓器廠(chǎng)

烏克蘭扎布洛熱干式變壓器廠(chǎng)(ZTR)是世界上較大的干式變壓器廠(chǎng)，可生產(chǎn)電力和配電干式變壓器、電抗器、分裂電抗器、電壓互感器、電流互感器、DC換流干式變壓器、封閉母線(xiàn)(單相或三相)等。ZTR 70%的產(chǎn)品出口，75個(gè)家進(jìn)口了ZTR的干式變壓器，其中中從ZTR進(jìn)口了73臺500千伏電力干式變壓器。ZTR生產(chǎn)的主要產(chǎn)品有：六臺三相1250 MVA/347千伏干式變壓器(1980年生產(chǎn))；21臺升壓干式變壓器，用于三相1 000 MVA/500千伏發(fā)電機；三相三繞組300 MVA，500/154/38千伏干式變壓器。 67臺單相417 MVA，750/500千伏干式變壓器(1978年生產(chǎn))；一臺單相533 MVA，500/330千伏和一臺單相417 MVA，1臺150/500千伏干式變壓器(1981年生產(chǎn))；有26臺單相667/180 MVA，1臺150/500千伏自耦變壓器(1979年20臺，1972年6臺)。 320 MVA，750千伏換流干式變壓器。 120 Mvar、800 kV和300 Mvar、1 150 kV并聯(lián)電抗器及其中性點(diǎn)電抗器。 OLTC330千伏，2 000安.單相60 Mvar，500 kV可控電抗器1臺(1989年生產(chǎn))。 143 417/50 MVA干式變壓器(1972年105臺，1973年38臺)。三相25 Mvar、110 kV可控電抗器(1997年生產(chǎn))。單相500 MVA，765/345千伏13%(每級1.3%)自耦變壓器出口巴西，P0=200千瓦，Pk=700千瓦。配電干式變壓器和各種特殊干式變壓器。35千伏，31.5千伏安封閉式母線(xiàn)。 #p#分頁(yè)標題#e#

ZTR 生產(chǎn)的鐵心綁扎采用粘帶綁扎，鐵心柱內填一層薄紙筒紙板，然后綁上粘帶，鐵心夾件采用鋼帶拉緊，與西門(mén)子、 ABB 公司所生產(chǎn)的干式變壓器結構相似。繞組電壓在 500 kV 及以上一律采用的是油流不導向結構，所以繞組內徑、外徑有鎖撐，看不見(jiàn)線(xiàn)餅里存在擋油板。干式變壓器附件較為落后，放油閥門(mén)采用的是水閥，油箱加工較為粗糙，油箱頂部斜坡較大，工人操作困難。干式變壓器采用磁屏蔽，硅鋼片寬度約為 80 mm ，厚度為 15 ～ 30 mm ，端部用電焊把硅鋼片焊在一起。干式變壓器套管結構較落后，套管上部帶了一個(gè)鐵絲均壓罩，不設均壓球，套管油壓靠另外設置的一個(gè)小油枕。

3 日本干式變壓器技術(shù)現狀及發(fā)展趨勢

為了滿(mǎn)足 21 世紀日益增長(cháng)的電力需求，東京電力公司（ TEPCO ）開(kāi)發(fā)了日本較好套 1 000 kV 輸電系統，并且正在 Shin-Haruna 變電站 1 000 kV 試驗場(chǎng)運行以測試 1 000 kV 設備的性能及可靠性。三菱電氣開(kāi)發(fā)了多種 1 000 kV 電氣設備。東芝公司的 Ako 工廠(chǎng)生產(chǎn)了一款 1 000 kV 用于資格測試的有載調壓?jiǎn)蜗鄽な礁墒阶儔浩?。下面對東芝公司生產(chǎn)的 1 000 kV 干式變壓器的規格、構造、安裝和測試情況進(jìn)行介紹。

3.1 規格

東芝公司 1 000 kV 有載調壓?jiǎn)蜗鄽な礁墒阶儔浩鞯幕疽幐駞狄?jiàn)表 1 。

表 1 1 000 kV 有載調壓?jiǎn)蜗鄽な礁墒阶儔浩骰緟?額定容量 /MVA 3 000/3

第三繞組容量 /MVA 1 200/3

額定高壓側電壓 /kV 1 050/

額定中壓側電壓 /kV 525/

額定低壓側電壓 /kV 147 kV

調壓范圍

986 6/ ～ 1 133.6/ 范圍內 27 檔調節

測試電壓

雷擊脈沖承受電壓 原邊側 1 950 kV ，次級側 1 300 kV

長(cháng)期工頻耐受電壓 交流 1.5E 1 h ； E 5 min ； 1.5E 1 h

阻抗 18%

冷卻方式 強迫油循環(huán)，強迫風(fēng)冷

噪聲等級 65 dB

注： E=1 100/ kV

高壓和中壓側容量的選擇主要是為了滿(mǎn)足較大輸送容量的要求。第三繞組容量 1 200 MVA （ 40% 的高壓和中壓側容量）的選擇主要是為了滿(mǎn)足 1 000 kV 輸電線(xiàn)路所要求的較大視在容量。低壓側繞組額定電壓如果像 500 kV 干式變壓器那樣選擇 63 kV 的話(huà)，將會(huì )導致很大的故障電流，選擇 147 kV 是為了使得和低壓側繞組相聯(lián)設備的體積不致增加。阻抗值（短路電壓百分比）選擇 18% 是考慮到電網(wǎng)的較大穩定性，它是由接地故障電流的抑制和干式變壓器設計的經(jīng)濟性等因素決定的。因為 1 000 kV 變電站將建在山區，所以所有的干式變壓器配件都必須采用鐵路或大型拖車(chē)來(lái)運送。為了滿(mǎn)足運輸條件的限制， 1 000 kV 干式變壓器的主體部分被拆成了兩個(gè)單元，每個(gè)單元都配備一套自動(dòng)有載調壓裝置。長(cháng)期交流工頻耐受電壓的選擇是由對未來(lái) 1 000 kV 輸電系統的故障分析所得到的，在試驗過(guò)程中不得出現局部放電。雷擊脈沖承受試驗電壓是由具有高性能避雷器的 1 000 kV 輸電系統的暫態(tài)電壓分析所得到的。高壓側選擇 1 950 kV ，中壓側選擇 1 300 kV 。 65 dB 的噪聲水平主要是為了使變電站的噪聲降至較小，可通過(guò)在干式變壓器周?chē)惭b鋼板屏障來(lái)實(shí)現。 #p#分頁(yè)標題#e#

3.2 構造

1 000 kV 干式變壓器的電壓和容量都是 500 kV 干式變壓器的 2 倍，它是日本目前使用的較大的干式變壓器。但是，運輸和安裝空間的限制要求運輸尺寸不能比 500 kV 干式變壓器的大。所以選擇把單相干式變壓器分成 2 個(gè)單元，每個(gè)單元都具有和 1 個(gè) 500 kV ， 1 500/3 MVA 干式變壓器相同的容量。這 2 個(gè)單元可以通過(guò)一個(gè)油—汽襯墊的 T 型套管并聯(lián)運行。 1 000 kV 干式變壓器必須能夠承受 500 kV 干式變壓器 2 倍的電壓，而應滿(mǎn)足運輸限制所要求的較小絕緣距離。因此，繞組的排列和絕緣的構造都應盡量減小電場(chǎng)的局部聚集，并且安排了大量的屏障用來(lái)把油空間恰當地分隔開(kāi)；還采用凈化處理工藝來(lái)減少油中的雜質(zhì)，這樣有助于保證更大的絕緣裕度，如果僅僅用絕緣紙，那么 1 000 kV 導線(xiàn)的絕緣是不可接受的，采用了多層屏障來(lái)減小導線(xiàn)到干式變壓器外殼之間的絕緣距離。

4 結語(yǔ)

現在，可以進(jìn)行長(cháng)期勵磁試驗的 1 000 kV 干式變壓器已經(jīng)生產(chǎn)出來(lái)，經(jīng)過(guò)測試這些干式變壓器的經(jīng)濟運行是切實(shí)可靠。 1 000 kV 干式變壓器的發(fā)展、制造、運輸和裝配技術(shù)也可以用來(lái)提高 500 kV 及以下電壓等級干式變壓器的質(zhì)量。