特高压交流变压器结构及保护配置
特高压变压器绝缘资料
2 特高压变压器绝缘设计分析
主绝缘设计重点是在各种试验工况下, 对各 油隙及电极表面场强均按无起始局部放电 场强进行严格控制, 以确保主绝缘的可靠性。 纵绝缘结构研究重点是计算分析在各种试 验电压下高压线圈饼间绝缘强度, 尤其是重 点校核雷电冲击电压下各线圈的冲击电压 特性, 确保纵绝缘结构满足耐受雷电冲击电 压绝缘强度的要求
2. 2 特高压换流变绝缘设计
换流变压器阀侧绕组除承受交流电压、 雷电冲击电压和操作过电压外, 还承 受直流电压、 直流与交流的复合电压和系统发生潮流反转时产生的极性反转 电压的作用( 网侧绕组承受交流电压、 工频交流感应和外施试验电压、 雷电 冲击电压和操作过电压等多种试验) 。换流变压器网侧绕组的主、 纵绝缘结 构与常规直流类似, 绝缘设计的关键在于阀侧绕组的主、 纵绝缘结构。向上 特高压直流工程换流变压器与? 500 kV 直流输电工程用换流变压器相比, 雷 电和操作冲击的水平提高的不多, 而交流长时外施、 直流长时和直流极性反 转耐压水平有大幅度的提高。 线圈排列方式为: 铁心- 调压线圈- 网侧线圈- 阀侧线圈- 油箱, 如图 9 所示。 由于绕组绝缘水平的提高, 要相应增加线圈之间及端部绝缘的主绝缘距离。通 过增加角环、 纸筒和纸圈的数量, 并合理地布置, 来保证绝缘结构在交流、 直 流和极性反转电压作用下电场的合理分布, 有效地提高油、 纸绝缘结构的绝 缘强度。在特高压换流变压器结缘设计过程中, 分别对阀侧线圈在长时 AC 外 施试验电压、 DC带局部放电测量的耐压试验电压、 极性反转试验电压下的 电场进行了反复的计算分析, 并在此基础上不断优化结构, 以保证绝缘结构在 各种作用电压下都有足够的绝缘裕度。 特高压换流变压器的网侧绕组首端要承受全波1550 kV 的雷电冲击电压, 网侧 线圈可采用纠结连续式, 线圈首端若干段为纠结段。在网侧线圈的上下端部设 置静电板, 以改善线圈端部电场分布, 提高绝缘强度。
1000kV特高压变压器低压侧保护配置投切问题分析探讨_田秋松
虽 然 负荷 开 关不 能用 于 开 断短 路 电流 , 但 是 开断 电 流 接 近无 功 设备 额 定 电流 , 这 意 味着 如 发生 电容 器
一 乏 价 犷 沙 减 冬
不平衡保护动作 、电抗 器匝间故障等故障电流较小 情 况时 可 以使 用 负荷 开关隔 离故 障 的电容 器或 电抗
器 , 而不 影 响该 分 支母 线 上 的 其 他无 功设 备 或 站 用 变 压 器正 常运 行 。 由于 上述 类故 障所 占的 比例 较
短路 电流断路器上实现 , 负荷开关代替常规 的 凡 柱 式 分 支 开 关 专 门作 为 投 切 设 备 使 用 , 具 有 开 断 短路 电流功 能的分支断路器专门用作切除故障短 路电流 。
, 负 荷开 关 和分 支 断路 器的 应用
负荷 开关 已经 通 过 了现 场
《 旧次 电寿命 测 试 ,
当母 差保 护 、 主变 压器 保护 动作跳 开分 支母线 断路 器时 , 若分 支母 线 断路器 失 灵 , 母 差失灵 保护也 通过 主变压 器保 护 跳开 主变 三侧 开关 。 如 图 所 示 , 当分支 母 线 断路 器 失 灵 时 , 需要 借
模 式 下计 算 得 到 的不 平衡 电流值 , 并应 考 虑谐 波 电 流的影 响 。 接 线方 式 , 以保 证各 相不平 衡 电流 的准确传 送 。 南 阳站 电容 器 不 平衡 保 护按 两 段 式设 计 , 当切
靠 , 回路 使用 中间继 电器重 动 , 主变压 器保 护装 置采
新型 开关 投切 操作 相关 保护跳闸的投人 硬 压板 与 差 动 保 护 的投 人 硬 压板 相 同 其 跳 闸 出 口
逻辑 与 “主 保 护跳 闸控 制字 ” 一致 。
毋 线保护屏 屏 主变保护屏 屏
±1100kV直流换流变压器
±1100kV直流换流变压器一、产品简介±1100kV特高压直流输电技术是一个全新的电压等级，也是目前世界输电技术的最高点，而且新疆电网已经以750kV交流电压等级和西北电网联网，若实现交直流并行输电，网侧电压将采用750kV，阀侧电压将达到±1100kV。
此产品将依托国家电网公司准东送出±1100 kV特高压直流输电工程开发研制。
±1100kV直流系统拟采用每极双十二脉动换流器“550kV＋550kV”串联的接线方案，如图1所示。
额定直流电流:4750A。
考虑投入备用冷却设备后、在当地最高环境温度下，直流系统的最大电流达到5000A。
主回路考虑直流系统双极运行方式，1100kV直流额定输送功率10450MW。
图1 “550kV＋550kV”换流器接线方案换流变压器电气接线与每个12 脉动阀组相连的有6台换流变压器，图1中的“换流变HY”和“换流变LY”各3台，换流变压器的阀侧绕组采用星形连接，“换流变HD”和“换流变LD”各3台，阀侧绕组采用三角形连接。
从高压端到低压端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。
二、技术介绍（一）产品技术特点1、节能、环保、高效。
目前，我国电力电压等级最高的直流输电项目为±800kV特高压直流输变电工程，但新疆能源基地距离中东部用电负荷中心超过2400公里，若采用±800kV特高压直流输电技术，电力外送损耗可能超过10%，因此，±1100kV直流输电技术，是我国实现远距离大容量输电的重大战略举措，更加节能、环保、高效。
2、传输容量大，建设成本降低。
±1100kV直流输电与±800kV直流输电、两个±500kV直流输电比较：1）输送容量大幅提升。
2）占地面积小。
3）输电线路造价低, 输电用电缆与±800kV相近，比±800kV总体输送容量高，比两个±500kV输电线路造价少一半。
探究特高压变压器及调压补偿变压器原理
探究特高压变压器及调压补偿变压器原理1. 引言1.1 特高压变压器的定义特高压变压器是指工作在超过1000kV的电压等级下的变压器，是电网输电系统中承担重要任务的关键设备之一。
特高压变压器能够对电压进行有效调节和传输，以确保电力系统的稳定运行和负荷分配。
特高压变压器通过变换输电线路上的电压等级，将高压输电线路输送的电能适配到不同负载的需要，起到了电压控制、电能传输和功率匹配的重要作用。
特高压变压器的性能直接关系到电力系统的安全稳定性和经济运行，因此在电力系统中具有非常重要的地位。
特高压变压器的设计和制造水平，直接影响到国家电网的安全稳定运行，提升了电网输电能力和供电质量，对维护电网运行的稳定性和可靠性起着至关重要的作用。
特高压变压器在电力系统中扮演着不可替代的角色，是推动电力系统发展和提升输电能力的关键设备之一。
1.2 调压补偿变压器的作用调压补偿变压器是电力系统中的一种重要设备，它的作用主要是用来控制和维持电力系统中的电压稳定。
在电力系统中，电压的稳定性对于电力设备的运行和电力负荷的分配都至关重要。
而在实际运行中，电力系统中的电压往往会因为各种原因而波动，这时调压补偿变压器就起到了关键作用。
调压补偿变压器通过控制变压器的工作状态，可以实现对电力系统中的电压进行调节和补偿，从而使电力系统中各个节点的电压保持在规定的范围内，确保电力设备能够正常运行，提高电力系统的稳定性和可靠性。
调压补偿变压器可以对电力系统中的电流进行调节，改善电力负荷分布，减小线路损耗，提高电力系统的效率。
调压补偿变压器的作用是确保电力系统中的电压稳定，保障电力设备的供电质量，提高电力系统的运行效率和可靠性。
在电力系统中，调压补偿变压器是不可或缺的重要设备。
2. 正文2.1 特高压变压器原理特高压变压器是指额定电压在1000kV及以上的变压器。
其原理主要包括电磁感应原理和能量传递原理。
电磁感应原理是指当高压侧绕组通入交流电流时，在铁心中产生的磁场将感应出低压侧绕组中的感应电动势，从而实现电压的升降变换。
特高压交流变压器结构与保护配置
单相变压器理想化空投等值电路
励磁涌流的产生
电网电压与变压器铁芯磁通建立直接的关系为：
u U m c o s (t ) d /d t 1
由式1所示的微分方程可以得到空载合闸时的铁芯 磁通：
m c o s( t ) m c o s() r 2
稳 态 分 量 暂 态 分 量
单相变压器理想化空投等值电路
流入差动继电器的不平衡电流与变压器高、低压侧电流互感器的励磁电流相关，电流互 感器励磁涌流直接流入差动保护装置，引起保护误动作。 〔3〕变压器励磁涌流产生的不平衡电流
任何一个变压器都可以等效为一个由ｎ条电路加１条磁路的等值电路，励磁回路相当于
变压器内部故障的故障支路，当变压器产生励磁涌流时，该电流将全部流入差动继电器， 形成不平衡电流。由于励磁涌流很大，假如单独依靠调整差动保护动作定值，会使得差动 保护在变压器内部故障时灵敏度降低，甚至引起差动保护误动作。 〔4〕变压器调压时产生的不平衡电流
2、减小不平衡电流影响的主要措施 为了减小电流互感器计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流， 传统方法是通过平衡线圈消除，而微机保护可以通过软件实现电流幅值 的准确平衡调整； 在我国智能电网快速开展的今天，可以采用电子式光电互感器来消除 由于ＣＴ传变误差引起的不平衡电流； 对于变压器励磁涌流产生的不平电流，可以通过通过多种方法实现励 磁涌流的抑制或者识别，保证差动保护不会因为涌流而发生误动作； 对于变压器调压引起的不平衡电流，目前在工程实际中主要在档位改 变时，投退不同的定值单的方法来躲过不平衡电流，但是这种保护定值 的不断切换，为现场实际工作带来了诸多的不便，有必要引入新方法， 科学合理地补偿不平衡电流。
特高压电力变压器
特高压电力变压器
电力变压器是利用电磁感应原理，将一个等级的交流电压和电流变成频率相同的另一个等级或几种不同等级的电压和电流的电器。
其作用是将不同电压等级的输电线路和设备连接成为一个整体。
它由1个或几个绕组套于铁心上制成。
不同绕组间通过磁链的耦合，使电能得以在不同的电回路中传递，以实现传输和分配电能的目的。
特、超高压电力变压器的绕组一般都是纠结式。
特、超高压电力变压器按用途不同可分为升压变压器、降压变压器、联络变压器等。
特高压电力变压器主要有发电机升压变压器（两绕组）和自耦变压器2类。
由于特高压输电系统的中性点都是直接接地，自耦变压器的中性点一般也是直接接地，其绝缘水平很低。
自耦变压器如果需要有载调压，一般都在中性点调压。
发电机升压变压器不需要有载调压装置，甚至不设无载调压分接头，以简化特高压大型变压器的结构。
特高压电力变压器的特点如下：(1)容量很大，一般三相容量都在1000MVA以上，甚至达到几千兆伏安；（2）绝缘水平高，基准绝缘水平（雷电冲击绝缘水平）高，一般在1950～2250kV之间或更高；（3）由于容量大和绝缘水平高，其重量与体积必然很大；（4）设计和制造时需要考虑运输的条件，一般为单相结构。
在特、超高压变电设备中，变压器是最昂贵的设备，考虑到它在系统中所占的重要地位，对其可靠性提出很高的要求。
因此，都采用在靠近变压器的位置安装避雷器保护，变压器的操作和雷电冲击试验电压的取值一般比开关类设备低。
1000 kV特高压主变压器差动保护配置分析
电力系统2020.12 电力系统装备丨81Electric System2020年第12期2020 No.12电力系统装备Electric Power System Equipment与500 kV 变压器继电保护装置相比，1000 kV 特高压主变压器的性能更加优越。
但是，当前对1000 kV 特高压主变压器的研究还较少，且许多运维人员对主变压器差动保护装置的了解非常有限，这就给后续检修工作的展开带来了影响。
因此，应加强研究与分析1000 kV 特高压主变压器差动保护装置，确保其能完善地反映出各种故障的差动保护，给电网的稳定运行提供可靠性保障。
本文针对1000 kV 特高压主变压器差动保护装置展开具体的分析与讨论。
1 差动用TA 极性及保护范围1.1 差动用TA 极性选择将全部的TA 极性达到相同的效果，就是差动保护目标的实现。
相关工作人员从行业标准出发，基于TA 极性视角，将其与母线部分实施全面连接，在这一环节，工作人员在母线的一边开展连接处理的同时，在背离变压器的一边，连接变压器的TA 极性，进行有效设置，而正方向应规定为电流指向变压器的一侧。
此外，为了确保TA 极性选择的正确性，在施工之前，应对其进行反复检查，不仅要做好系统测试工作，还应在送电之后再次对其展开负荷测试，以此才能实现对TA 极性的合理选择[1]。
1.2 差动保护用TA 配置用TA 装置，可实现对1000 kV 特高压主变电压器的差动保护，避免其在运行过程中出现故障问题。
其中，差动的保护范围就是指TA 的安装范围。
纵联差动保护主要保护三侧开关TA 之间，而分相差动保护较纵联差动保护而言，所能够保护的范围更加广泛，主要实现对中压侧开关TA 和低压绕组出线套管TA 之间的保护。
而低压侧小区差动保护实现了对分相差动保护范围的有效补充，保护范围主要为低压出线套管和低压侧开关TA 之间。
此外，对于1000 kV 特高压主变压器而言，其分侧差动保护所使用的电流主要来自TA1、TA2和TA5。
特高压电网继电保护配置方案的探讨
两端 断路 器 断开 时间 差 ２ 。 ０ ｍｓ２套 主保 护必须从 电 流互 感 器 、 电压互 感 器 交流 输 入 、 流 电源 、 护 屏 直 保
到跳 闸线 圈完 全独 立 。若没 有 配置通 过 通道传送 跳 闸信 号 的后备 保 护 ，可 以配置 专 门的按 相测量 的过 电压 继 电器 。 电压继 电器 动作 后 ， 过 经或 不经延 时跳
１ 特 高压 电 网 的继 电保 护 配 置 方 案
１１ 特 高压输 电线 路 的保护配 置 ．
高频分量 ， 加之故障类型复杂 ， 过渡 电阻多变 ， 使得
故 障时 的 电压 电流数 值 、 形在 很大 范 围 内变化 ， 波 因 此各 种保 护原 理都 有 一定 的弱 点 ，所 以采用 同一原
维普资讯
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７ ８ ２０ ０６年 ｌ 月 １
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第２ ５卷 增 刊
Ｊａ ｇ ｕＥ ｅ ｔｉａ ｎ ｉｅ ｒ ｇ ｉｎ ｓ ｌｃｒｃ ｌ ｇｎ ｅｉ Ｅ ｎ
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特高压 电网继电保护配置方案 的探讨
张 小 易 张 柯 ，
（． １江苏省 电力试 验 研究 院有 限公 司 ， 苏 南京 ２ ０３ ；． 省 电力 试验 研究 院 ， 江 １０６ ２河南 河南 郑 州 ４ ００ ５０ ０）
理 的 ２套 主保 护 可能 会在某 种 特定 的运 行方式 和故 障情 况下 都不 能 动作 。 了克服 这些 缺点 ， 于特 高 为 对
１１ 主保 护 的配置 ．． １
对 于 高 压输 电 线 路 继 电保 护 配 置 的基 本 要 求
是 ： 满足 速动 性 、 敏性 、 择性 、 靠性 （ 在 灵 选 可 简称 四
1000kV特高压变压器低压侧保护配置投切问题分析探讨
ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ． Ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｅ ｄ ａ ｓ ｐ ｅ ｒ ｔ ｗ ｏ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ａ ｔ ｌ ｅ ａ ｄ ｗｉ ｒ ｅ ｓ ｉ ｄ ｅ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ｉ ｍｕ ｍ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ． Ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｌ ｙ ｂ ｒ ａ ｎ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｂ ｕ ｓ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｂ ｒ ｅ ａ ｋ ｅ ｒ ｆ ａ ｉ ｌ ｕ ｒ ｅ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｒ ｅ ａ ｄ ｄ ｅ ｄ ｔ ｏ ｆ ｏ ｒ ｍ ｔ ｈ ｅ ｈ ｉ ｅ ｒ ａ ｒ ｃ ｈ ｙ ｆ ａ ｉ ｌ ｕ ｒ ｅ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｉ ｆ ｇ ｕ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｔ １ １ ０ ｋ Ｖ Ｌ Ｖ ｓ ｉ ｄ ｅ ． Ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｏ ｆ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏｒ ｆ ｎ ｅ ｗ ＨＧＩ Ｓ ｌ ｏ ａ ｄ ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｓ ｔ ｅ ａ ｄ ｏ ｆ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｃ ｉ ｒ ｅ ｕ ｉ ｔ ｂ ｒ ｅ ａ ｋ ｅ ｒ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ＵＨＶ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍｅ ｒ ； ｌ ｏ ｗ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｉ ｄ ｅ ； ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｆ ｉ ｇ ｕ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ； ｓ ｗ ， 北京 １ ０ ０ １ ９ ２ ）
浅析特高压变压器以及调压补偿变压器的工作原理
浅析特高压变压器以及调压补偿变压器的工作原理摘要：本文首先介绍了特高压变压器的结构以及调压方式，其次介绍了特高压变压器几种差动保护配置方案：分相差动保护、稳态比例差动保护、分侧差动保护、零序差动保护。
最后介绍了调压补偿变压器的原理，以供参考。
关键词：特高压变压器；调压方式；差动保护；调压补偿原理特高压输电技术在提高电网的安全稳定运行的同时还提高了输送容量，增加了输电距离，解决了输电线路走廊用地等问题，具有明显的经济效益。
变压器作为变电站的重要设备，要切实有效地强化变压器运行效率。
1特高压变压器的结构一般特高压变电站都是采用1000kv的自耦变压器，该变压器类型主要是由主体变压器和调压补偿变压器两部分组合而成，主要是借助硬铜母来实现有效的连接。
其中的调压补偿变压器具体是由低压补偿变压器和调压变压器两者组成，其共有一个动力油箱。
并且调压补偿变压器本身的励磁线圈还和主体变压器的低压线圈具备一定的联系，而低压补偿变压器的励磁线圈则和调压变压器的线圈相互并联；调压补偿变压器内部的补偿线圈和主体变压器内部的低压线圈同步串联。
2特高压变压器的调压方式按调压方式分为有载调压和无励磁调压。
使用有载调压方式在很大程度上会增加变压器结构的复杂性以及设备制造成本，并且会降低变压器运行的可靠性。
一般情况下，系统的电压等级越高，电网的电压波动就越小。
由于地区供电的电压质量可以依靠无功调节，并且有下级电网的有载调压变压器作为保障，特高压变压器不用经常进行调压，只要适应季节性运行方式和周期性停电检修的调整需要，采用无载调压的方式完全能够完成任务。
因此，从可靠性、合理性、经济性和系统运行方式考虑，特高压变压器采用无励磁调压方式更加合理。
按调压绕组位置，可分为中压线端调压、中性点调压。
特高压变压器更多的都是采取中性点调压的方式来进行，这种调压方式本身的优点非常明显，具体表现在调压绕组和调压装置等方面，因此对其绝缘的要求相对较大，在工艺制造上较为简单，整体上的造价都非常低。
特高压交流系统继电保护配置与整定
特高压交流系统继电保护配置与整定摘要：特高压电网是我国电力系统中的重要组成部分，具有良好的技术优势和经济效益，其运行状态对于整个电网的安全可靠性有着直接的影响。
关键词：特高压；变压器；继电保护；配制；整定1 前言在特高压系统的运行过程中，继电保护能够很好的维护系统的正常运行，保证电网的稳定供应。
2 特高压变压器的特殊结构2.1 特高压分体调压式特殊结构1000kV交流特高压变压器结构特殊，其调压方式为中性点调压。
分为两个器身，分别为主体变压器及调压补偿变压器。
主体变压器为普通的自耦变压器，调压变压器的调压绕组串接于主体变压器的公共绕组实现调压。
调压变压器的励磁绕组并联于主体变压器的低压绕组。
补偿变压器的励磁绕组并联于调压变压器的调压绕组，补偿绕组串联于主体变压器的低压绕组侧，实现调压过程中对低压侧电压的补偿。
2.2 调压变压器及补偿变压器原副边的定义对于特高压变压器的调压变压器及补偿变压器，其原边应该是对应于各自的励磁绕组。
也就是说，对于调压变压器的原边或一次侧应为与主变压器低压绕组并联相连接的绕组，而副边或二次侧应为调压绕组。
而对于补偿变压器而言，其原边（一次侧）应为与调压变压器的调压绕组并联的补偿变压器励磁绕组，副边（二次侧）应为与主变压器低压绕组相串联连接的三角环内的补偿绕组。
也就是说，调压变压器的副边与补偿变压器的原边并联连接关系，调压变压器和补偿变压器均为降压变压器。
而在实际应用中，有些变压器保护装置的定值清单中定义的调压变压器与补偿变压器原边均为星形连接侧绕组，即与主变压器中性点侧相连接的绕组。
这样，就容易使用户在整定过程中混淆，在概念上也不合理。
原副边名称定义的统一，有利于实际运行中用户对于保护装置定值整定的统一及一次设备运行本质的理解。
3 特高压输电线路的保护配置在满足灵敏性、速动性、可靠性、选择性要求的基础上，实现性能互补和动作协调，是高压输电线路继电保护配置的基本要求。
和高压与超高压线路比较，各种保护要存在更大的独立性和冗余度，保护装置要保证在所有运行状态下的被保护线路上发生故障都存在一套快速保护机制，可以从线路的两端同时迅速切除故障，从而避免产生过电压和系统稳定性受损以及设备损坏等意外。
1000kV特高压变压器结构及调压补偿原理
1000kV特高压变压器结构及调压补偿原理摘要：1000kV特高压变压器是完成国家“三纵三横”特高压输变电建设工程的重要设备，具有电压等级高、传输容量大、绕组多、运输不方便等特点，往往采用中性点分体结构调压方式。
特高压变压器低压侧常常伴随有大量的无功补偿设备，电力系统电压波动使得低压侧无功功率的调控变得异常复杂。
因此，特高压变压器需要增加调压补偿变压器来配合主体变压器实现对电压的调节与补偿。
本文主要分析了1000kV特高压变压器结构及调压补偿原理。
关键词：1000kV；特高压；变压器；调压补偿；原理特高压变压器主要包括发电机升压变、降压变和联络变。
近年来，随着国家特高压交流工程的实施，将很大程度上提升国内的高压电力设备制造水平。
特高压变压器作为特高压关键设备，为提高其可靠性，国内外已做了大量的研究工作，比如优化结构，改进工艺等。
就电压调整来说，已取得了显著发展成就。
但特高压作为国内新的高一级电压等级，变压器调压所涉及到的问题要比低电压等级的变压器复杂。
笔者结合实际经验，探讨了调压补偿变压器的调压方式及其调压补偿变压器的差动保护策略。
1特高压变电站变压器结构分析1 000 kV 特高压变压器采用分体结构，变压器分为本体变和调压补偿变压器两部分。
特高压变压器容量大、电压高、绕组多、绝缘水平高，导致变压器质量和体积都很大。
如果将调压与补偿绕组也放入变压器本体，那么变压器结构将变得非常复杂，绝缘处理也将更加困难，质量和体积过大会成为运输的重要难题。
采用分体结构是为了保证在调压补偿变压器发生故障的情况下，变压器本体仍然可以单独运行，主体与调压补偿变压器利用架空分裂导线连接，并在主体上架设支撑绝缘子进行过渡。
在调压变压器退出运行时，直接将线路导线接在相应的绝缘子上，即可实现变压器的单独运行。
与传统变压器的形式相比，由于特高压变压器需要工作在较高电压环境下，所以使得其结构存在一些特殊性。
其中，调压方式对于特高压变压器而言，其通常采用中性点的变磁通方式，并且为了限制电网低压波动现象的发生，其需要设置补偿绕组来辅助调压工作的进行。
1000kV
中国科技期刊数据库 工业A2015年18期 3031000kV 特高压变压器的保护方案李 晓1，2姚善化11.安徽理工大学电气与信息工程学院，安徽 淮南 2320012.安徽淮南平圩发电有限责任公司，安徽 淮南 232089摘要：1000kV 变压器由于电压等级高、容量大，其主接线方式和调压方式与500kV 变压器存在显著差异，因此特高压变压器的保护配置与传统变压器保护配置存在不同。
在分析特高压变压器一次结构的基础上，提出了适合特高压变压器的保护配置方案。
通过动模试验和现场运行检验，证明了特高压变压器保护配置和励磁涌流改进方案的正确性和有效性。
关键词：特高压变压器；补偿变压器；差动保护；励磁涌流0；引言 中图分类号：TM402 文献标识码：A 文章编号：1671-5799(2015)18-0303-011000kV 特高压交流试验示范工程中特高压变压器的结构与500kV 自耦变压器有很大差异，其调压方式为中性点分体调压而不是中压侧分接头调压方式，这种特殊结构导致特高压变压器的保护配置与传统的变压器保护配置有较大区别。
本文针对特高压变压器的结构特点，提出了适合特高压变压器的保护配置方式，针对主变空投时调压变差动电流中二次谐波含量低可能造成差动保护误动的问题，对调压变差动保护的励磁涌流识别方案进行了改进，通过试验验证，证明了特高压变压器保护配置和励磁涌流改进方案的正确性和有效性。
1 特高压有载调压变结构目前国内投运的1000kV 晋东南-南阳-荆门特高压交流输电示范工程及其扩建工程中，特高压变压器均采用中性点无励磁调压方式，运行过程中主变不能带负载调节分接位置控制电压。
皖电东送淮南至上海特高压交流工程中，芜湖站特高压变压器采用西电西变生产的国内首台有载调压变，可以在不停电以及频繁投切无功补偿设备的条件下快速、可靠地调节系统电压，改变特高压交流输电工程的输送功率，提高特高压交流输电工程输电的可靠性和灵活性。
变压器结构组成
变压器结构组成
1. 变压器外壳：变压器的外壳通常由钢板或铝合金压制而成，具有良好的耐腐蚀和耐热性能。
2. 铁芯：铁芯是变压器的重要组成部分之一，主要由硅铁片组成。
硅铁片表面被氧化处理，可以减少铁芯损耗，提高了变压器效率。
3. 绕组：绕组一般由导线绕成，可分为低压绕组和高压绕组。
低压绕组一般用铜线缠绕，高压绕组一般用铝棒缠绕。
绕组的质量决定了变压器的性能。
4. 绝缘材料：绕组和铁芯之间需要使用绝缘材料隔离。
一般使用的绝缘材料有油纸、聚酯薄膜和聚乙烯等。
绝缘材料的质量决定了变压器的耐久性。
5. 油箱：油箱是变压器的容器，在油箱内填充一定的绝缘油。
绝缘油不仅可以隔离铁芯和绕组，还可以冷却变压器。
6. 冷却系统：变压器需要通过冷却系统散热，保证其正常运行。
常用的冷却方式有自然冷却和强制风冷却。
7. 保护装置：变压器需要配备各种保护设备保障其安全运行。
常见的保护装置有过流保护、过电压保护、温控保护等。
总之，变压器的结构组成与性能密切相关，每个组成部分都是必不可少的。
只有每一个部分都得到合理的设计和制造，才能保证变压器正常、安全的运行。
解析1000kv特高压站变压器的运行及其维护
解析1000kv特高压站变压器的运行及其维护作者：闫亮宇来源：《科学导报·科学工程与电力》2019年第23期【摘 ;要】电力变压器的正常运行能够为电力系统提供稳定可靠电压转换，满足不同用户对不同电压的需求。
为了能够实现电力变压器的这一功能，必须在电力变压器运行，选择科学合理的维护方法，才能既提高电力变压器的使用寿命，又能同时保证电力变压器安全可靠的工作，为用户提供优质的电力资源。
【关键词】电力变压器;运行维护1、特高压变压器结构特点特高压变压器与常规变压器相比，在结构上具有其特殊性，变压器采用中性点变磁通调压，设置补偿绕组限制因分接位置变化引起的低压电压波动。
总体外部结构采用独立外置调压变方式，即变压器主体与调压补偿变分箱布置。
这是由于它的“电压高、容量大”等因素所致。
以特高压电网常用的ODFPS-1000000/1000单相自耦三绕组变压器为例，在设计方案上采用了以下方式：采用了中性点调压方式，同时保证其高可靠性;自耦变中性点调压为变磁通调压，低压电压将随开关分接位置变化发生较大波动，因此设置了补偿绕组，将补偿绕组串入低压绕组，以达到限制低压电压的波动目的。
将调压部分和补偿部分独立出来，将主体变压器与调压补偿变压器分离，同时，将主体变设计成多柱并联结构，减小变压器的运输尺寸，以符合现有的运输条件。
2、特高压变压器组成介绍2.1主体铁芯的结构型式和特点：1）主体铁芯采用单相五柱式结构，三心柱套线圈。
2）铁芯采用日本进口高导磁、低损耗优质晶粒取向冷轧硅钢片叠积，全斜接缝。
采用进口的剪切设备和引进技术的叠装设备来进行铁芯制造，保证铁芯的剪切和叠积质量。
3）铁芯内设置多个绝缘油道，保证铁芯的有效散热。
铁芯小级片和拉板均开有隔磁槽，防止铁芯过热。
4）采取拉板、板式夹件、钢拉带、垫脚、上梁等组成的框架式夹紧结构，铁芯拉板、夹件及垫脚等均经过优化计算，以保证产品铁芯夹紧、器身起吊、压紧及短路状态下的机械强度。
特高压变压器保护讲课内容
3 14890 1569.1
1075.0 107374 217.6 2.2 70.5
4 7535 1608.8
1088.3 108668 111.6 1.1 36.1
5
0
1649.5 551 1101.9 110028
0
0
0
6 7728 1691.3
1115.9 111458 117.3 1.2 38
3472.8
287750
3475
特高压变压器差动保护平衡
• 因为两家主变压器的额定容量、额定电压 及调压范围与档位是相同的，所以上述表 格中的微小差异应该来自于对sqrt(3)的取舍 的误差导致的 。
特高压变压器差动保护平衡
• 以0档位的额定电流3299.1A为基准： • 当调节到5%档位时，额定电流为3142.0，
250
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采 样 点 数 /每 周 波 24点
电压波形
电 压 /V
电 压 /V
100 0
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采 样 点 数 /每 周 波 24点
特高压变压器的特殊结构
采用特殊结构的优点
• 便于运输 。 • 为了保证主变运行的可靠性和维护的方便，
当调压部分出问题时，可与主变主体部分 解开，不影响主变的运行。
特高压换流站站用电系统保护配置及定值配合研究
特高压换流站站用电系统保护配置及定值配合研究摘要：在某换流站示范项目中，500kV/10 kV站通过变压器直接连接到500kV母线。
换流站电气系统的特殊接线和双层减压方法给换流站变压器保护配置和电流互感器的选择带来了问题。
通过研究换流站变压器保护指令应用实例，探讨了短路电流的计算、设定值调整方法以及不同时间级之间的协调关系。
对于500 kV/10 kV换流站变压器低压侧电缆段短路故障，以及短路电流低于小时时灵敏度提高问题，提出了高压侧断路器配置缺陷和漏电保护的双重保护技术方案在分析了低压侧短路故障电流的较大差异的基础上，该解决方案采用了小型并网电流互感器二次绕组。
低压侧故障电流较低时，变小的故障保护装置对实现故障最小隔离的灵敏度较高。
关键词：特高压；站用电；保护配置；定值整定；时限前言与传统线路工程相比，换流站工程具有技术难度较大、参与单位较多、控制水平较高、施工标准较高、新设备使用新技术较多、设备利用率较高、资产价值较高等特点。
工程现场控制更加困难，输电站工程一直是高压直流改造工程建设和管理的首要目标。
因此，换流站电气系统保护配置和调整协调配置的准确性是保证输电站电气系统安全运行的前提条件。
一、某换流站站用电系统运行方式及特点1.换流站站用电系统主接线图换流站电气系统是指由换流站电源变压器、换流站电源变压器、380V低压配电屏、交流电源网、保护测控等组成的系统。
为直流变换器、电气工具、变压器冷却装置、空调等生产和生活设备提供可靠的交流电源。
换流站电气系统能否安全、稳定和可靠地运行，不仅直接关系到换流站所用电力的可靠性和稳定性，也关系到电气系统的正常运行。
换流站电气系统采用两级电压降法，由三个电源供电:第一个电源由500 kV/10 kV变压器降级，第二个电源由110 kV/10 kV变压器降级，第三个电源由35 kV/10 kV变压器降级，电压随后其中，500kV是从换流站500 kv二号线、1000kV交流超高压电源110kV和工厂外部电源35kV中抽取的。
特高压交流系统断路器继电保护配置与整定
特高压交流系统断路器继电保护配置与整定摘要：特高压交流输电技术对社会发展非常重要，它的出现可以很大程度实现能源配置的优化，为社会经济的高效发展提供有力的保障。
断电器是保障特高压交流电安全运行的重要保障方法，因此电力行业对它的研究一直都在进行。
特高压输电系统所具备的分裂导线参数特性、过电压、电磁环境等复杂电气特征，非常严重的影响断电器的可靠工作，因此电力行业对断电器的动作特性以及灵敏性提出了更高的要求。
本文在讨论正在运行的特高压交流工程的基础上新增了对以上影响断电器工作的因素分析，并且提出了针对PCS-921G 装置的断路器保护配置，为后续特高压交流工程断路器继电保护提供宝贵的设计依据。
关键词: 特高压；断路器；继电保护；配置与整定引言社会发展到现在，点力已经成为社会正常运转离不开的动力，因此在这个离不开电力的社会中，我们要不断增强和提升电网的输电能力、电网的稳定性、配置能力、效率性，这些因素也决定了电网技术在未来能源发展中的关键性作用。
特高压输电技术的出现对社会发展非常重要，但是他有电力传输量大、传输距离远、对电力的损耗小、土地消耗少等主要优势，可以预见，在不久的未来，全世界的社会发展将以特高压技术为框架，从而实现清洁能源的大范围、大规模配置。
与此同时，特高压的快速发展也给电力系统的安全性、稳定性提出了更高的要求。
特高压断电器是特高压电路中最重要、最关键、制造难度最大的设备之一，一直以来都是电力行业主要研究对象。
受到特高压线路的分裂导线参数特性、过电压、电磁环境、自然环境等复杂因素的影响，就要求特高压断电器必须要有出色的独立性和灵敏度，只有这样我们才能保障特高压电力系统的安全运行和正常工作。
当前很多关于特高压断电器的相关科技文献主要是围绕特高压断电器的性能和测试，对特高压交流系统中断电器的保护研究没有太多的涉及，更缺少有针对性的研究。
所以，本文对已建成的1000kV 晋东南—南阳—荆门、淮南—浙北—上海等特高压交流输电工程的成功经验加以总结，并结合断电器的特点对断电器的保护提出相关建议。
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差动保护是变压器的主保护，特高压变压器各差动保 护 的 保 护 范 围 通 过 电 流 互 感 器 ( current transformer，CT ) 布置情况进行分析各差 动保护的功能及范围。
特高压变压器差动保护的配置
纵联差动保护的保护范围最大，理 论上可以动作于整个特高压变压器保 护区内故障，但是实际运行发现，对 于调压绕组与补偿绕组发生轻微匝间 短路时，该保护灵敏度减低甚至出现 保护拒动，因此引入保护范围较小的 其他类型差动保护；
励磁涌流的产生
建立一台单相变压器的等值电路来分析励磁涌流产生原因，以及合闸初相 角和变压器铁芯剩磁对励磁涌流的影响。
u 为时域电网电压；
R 1 为变压器原边漏电阻； L 1 为变压器原边漏电感； R m 为变压器励磁电阻； L m 为变压器励磁电感。
考虑损耗的单相变压器空投等值电路
为方便计算，做出如下假设； (1)电源采用理想电源及线路无损耗； (2)变皮器原边漏电阻与漏电感均为零； (3)忽略激磁电阻，变压器原边匝数为一匝。
现代电网继电保护原理课程汇报
特高压交流变压器继电保护配置
特高压变压器结构：黄天力 差动保护：柯颢云、陈庆
励磁涌流：陈波、叶元、郑启 过流保护：邓靖雷、龚暘
其他非电气量保护：董邦天、叶迪 PPT汇报、制作：张钟睿、黎敏
2017 年 5月
汇报提纲
1. 特高压变压器的结构特点 2. 差动保护 3. 励磁涌流 4. 过流保护 5. 其他非电气量保护
针对纵联差动保护对调压补偿变轻微匝间短路的灵敏度不足的问题，特高压 变压器配置了单独的调压补偿变差动保护。
特高压变压器差动保护回路中的不平衡电流
1、变压器不平衡电流产生原因 （1）ＣＴ计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流
变压器及电流互感器的变比是按照相关标准生产的，即变压器与电流互感器一旦出厂后
CTH1 /CTH2、 CTM1 /CTM2、 CT5
补偿变差动 CT8、CT6 保护
变压器各侧的各类 故障
高、中压侧绕组和 引线的接地和相间 故障，不保护绕组 的匝间故障
补偿变内部绕组所 有故障和引线故障
励磁涌 流闭锁 判据 是
否
是
特高压变压器CT布置图
调压变差动 CT5、CT6、CT7 保护
调压变压器内部绕 是 组所有故障和引线 故障
分侧差动保护只体现主体变串联绕 组及公共绕组的故障，虽然保护范围 减小，但是灵敏度较高；
分相差动保护不存在差流合成，得到的差流能够最真实的反映出励磁涌流与 故障电流的本质特征，对于该保护区内发生的轻微匝间短路有较高的灵敏度；
低压侧小区差动保护对特高压变压器低压套管引出线到低压母线间发生故障 时起到保护作用；
1. 特高压变压器的结构特点 2. 差动保护 3.励磁涌流 4. 过流保护 5. 其他非电气量保护
110KV 500KV
高压侧1000KV 中 压 侧
差动保护
各差动保护的功能及范围
保护名称
组成结构
作用范围
纵联差动保 护
分侧差动保 护
CTH1 /CTH2、 CTM1 /CTM2、 CTL1 /CTL2
，变比就是固定不变的。在现场运行实际中，变压器与电流互感器的实际变比与按照公式 计算出的变比很难吻合，所以很可能引起不平衡电流，影响差动保护动作的可靠性。 （2）ＣＴ传变误差引起的不平衡电流
流入差动继电器的不平衡电流与变压器高、低压侧电流互感器的励磁电流相关，电流互 感器励磁涌流直接流入差动保护装置，引起保护误动作。 （3）变压器励磁涌流产生的不平衡电流
主体结构示意
变压器三相分体布置1000KV/500KV/110KV
变压器主体与调压补偿变分箱布置
变压器铁芯结构
变压器内部绕组
特高压单相接线图
特高压变压器高、中、低压侧绕组采用YN-yn-d11接线。主体变和调 压补偿变通过管路母线连接组合后可作为一台完整的变压器使用， 也可将主体变单独使用
汇报提纲
汇报提纲
1. 特高压变压器的结构特点 2. 差动保护 3.励磁涌流 4过流保护 5. 其他非电气量保护
产生的原因及其危害
• 产生的原因：变压器励磁涌流是指变压器空载合闸时，由于变压 器铁芯的饱和而产生的暂态电流。
• 造成的危害：变压器励磁涌流会引起电力系统电压骤降、谐波污 染、和应涌流、铁磁谐振等。（因而进行抑制励磁涌流的研究， 对保障电网的安全稳定运行至关重要）
2、减小不平衡电流影响的主要措施 为了减小电流互感器计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流， 传统方法是通过平衡线圈消除，而微机保护可以通过软件实现电流幅值 的精确平衡调整； 在我国智能电网快速发展的今天，可以采用电子式光电互感器来消除 由于ＣＴ传变误差引起的不平衡电流； 对于变压器励磁涌流产生的不平电流，可以通过通过多种方法实现励 磁涌流的抑制或者识别，保证差动保护不会因为涌流而发生误动作； 对于变压器调压引起的不平衡电流，目前在工程实际中主要在档位改 变时，投退不同的定值单的方法来躲过不平衡电流，但是这种保护定值 的不断切换，为现场实际工作带来了诸多的不便，有必要引入新方法， 科学合理地补偿不平衡电流。
任何一个变压器都可以等效为一个由ｎ条电路加１条磁路的等值电路，励磁回路相当于
变压器内部故障的故障支路，当变压器产生励磁涌流时，该电流将全部流入差动继电器， 形成不平衡电流。由于励磁涌流很大，如果单独依靠调整差动保护动作定值，会使得差动 保护在变压器内部故障时灵敏度降低，甚至引起差动保护误动作。 （4）变压器调压时产生的不平衡电流
单相变压器理想化空投等值电路
励磁涌流的产生
电网电压与变压器铁芯磁通建立直接的关系为：
u U m c o s (t ) d /d t 1
由式1所示的微分方程可以得到空载合闸时的铁芯 磁通：
m c o s( t ) m c o s() r 2
通过改变变压器档位实现调压，可以实现电网无功的含理分布，而改变变压器档位的实
质就是在改变变压器的变比。当变压器变比由于调压而发生改变时，ＣＴ变比不可能再发 生变化，而差动保护定值一般会按照额定变比来整定。故调压破坏了ＣＴ与变压器的变比 平衡，必然会产生不平衡电流。
特高压变压器差动保护回路中的不平衡电流