±800kV直流换流变压器

±800kV直流换流变压器

一、产品简介

特高压直流输电建设已成为国家的一项重大技术装备政策，随着我国电力事业的发展，我国高压直流输电线路电压等级已经从±500kV全面迈向±800kV等级。目前国家电网公司和南方电网公司已经先后完成并投运三个±800kV项目，工程额定输送容量从最初南网公司云广项目的5000 MW 、国网公司向上项目的6400 MW、发展到国网公司锦屏项目的7200 MW，两个±800kV项目正在建设，南网公司输送容量糯扎渡仍为5000 MW，国网公司哈郑项目已经发展到8000MW，为目前世界上该电压等级最高直流输电项目中，输送容量最大的直流项目。

云南至广东直流输电工程的发送端位于云南省楚雄换流站，接受端位于广东省穗东换流站，直流输电距离约为1418公里。额定直流运行电压为±800kV，额定直流电流为3125A，输送容量5000MW。云广直流工程采用双十二脉动阀组串联接线。换流变压器电气接线如图1所示。与每个12 脉动桥相连的有6 台换流变压器，其中3台换流变压器的阀侧绕组应为星形连接，另外3台采用三角形连接。从高压端到低压端的换流变压器阀侧绕组连接方式依次为星形接线－三角形接线－星形接线－三角形接

线。

图1 换流变压器电气接线示意图图2 ±800kV直流换流变压器

其中Y H、D H表示高端换流变，Y L、D L表示低端换流变。

二、技术介绍

（一）产品技术特点

与±500kV直流输电比较，更加节能、环保、高效，建设成本降低。

1) ±800kV直流输电与两个±500kV直流输电比较：

a、换流站投资少，总体损耗小。

b、输电线路走廊窄，占地面积小。

c、输电线路造价低, 输电用电缆少一半。

±800kV输电线路及换流变压器与两个±500kV输电线路及换流变压器对比如下表：

2）±800kV直流换流变压器产品采用全密封结构，变压器油无渗漏的特点，对环境无污染，符合国家环保政策的要求。

（二）、技术难点及解决方案简介

1、运输问题

运输问题是换流变压器的第一个技术难点，运输方式决定了换流变压器的结构设计。对换流变压器来说，运输外限中宽度的要求是最难满足的。为了满足铁路运输外限的要求，主要采取了以下措施：

1）高端换流变压器铁心采用单相五柱式结构，与单相四柱式铁心相比，采用了单相五柱式铁心结构后，每一个铁心柱上的容量降低了三分之一。但这种结构将对变压器的制造工艺提出更高要求，在减小运输宽度的同时，增加了变压器的主体长度和运输重量，变压器的成本也要相应增加。

2）采用了一种具有较小运输尺寸的绕组排列方式。

3）高端换流变压器对引线的结构布置进行了优化，一种结构是将±800kV阀侧出线装置置于油箱外侧引出，另一种结构是将500kV网侧出线装置置于油箱外侧引出，二者在运输时将其拆除，在现场组装。

4）变压器的油箱采用槽形加强铁，降低了变压器的主体运输宽度。

2、绝缘问题

±800kV换流变压器除了要经受住长期工作电压、短时感应试验电压（ACSD）、长时感应试验电压（ACLD）、长时交流外施耐压、操作冲击试验、雷电冲击试验等的考验外，还要经受直流两小时的直流耐压和近四小时的极性反转试验。线圈间和端部绝缘结构的可靠性设计是非常关键的，利用电场分析程序计算在各种

绝缘试验情况下的各油隙、绝缘纸板及电极表面场强，在控制第一油隙和绝缘纸板场强的同时，全面分析沿电力线各油隙的电场分布以及沿绝缘纸板的爬电强度，通过优化绝缘结构消除整个绝缘系统中的薄弱环节。

3、出线装置的制造

换流变压器阀侧绝缘水平的提高加大了换流变压器阀侧出线装置的制造难度。特别是为了满足铁路运输要求，将换流变压器阀侧出线装置外置，给出线装置的绝缘结构设计、生产制造带来极大的难度。由于必须保证严格的绝缘尺寸，阀侧出线装置与变压器本体的装配工作要求非常高。为此，一套装置被开发出来专门用于阀侧出线装置与变压器本体的装配。

4、其它方面

抗震问题和直流偏磁问题是特高压直流换流变压器设计制造过程中必须认真考虑的重要问题。首先地震波是从震源由地层深处岩层以波的形式向地表层传播，通过地基其振幅被放大，需要周密地研究这种地震的传递结构，正确地掌握共振的振幅，采用动态抗震设计方法合理地进行抗震设计。其次在直流偏磁的条件下，励磁电流有较大的变化，直流偏磁产生的附加损耗近似为空载损耗的增加。直流偏磁可使得变压器铁心饱和，变压器内部热点温升升高，噪声水平提高和谐波频谱改变。

(三) 试验结果

根据试验结果，反映出特变电工生产的换流变压器性能指标非常优异，处于世界领先水平。

三、社会效益

1、填补了我国及世界特高压直流电网建设的一项空白，有力推动特高压直流项目的国产化进程，同时为未来特高压直流电网建设所用的电力设备的设计制造积累了宝贵经验；

2、为国家实施“西电东送”、“南北互供”、“全国联网”能

源优化配置战略提供了国产装备保障，并起到示范带头作用；

3、研究成果及±800kV换流变压器成功开发为建设全国性输电网络提供有力保障，实现更大范围的资源优化配置，极大地缓解中国目前的能源输送压力，对保障国民经济持续、稳定发展有重要意义。进一步提升国际竞争力，成为后续规划的直流工程设备的主流电压等级，该成果将为我国电网和装备制造业带来巨大的经济效益。