1000kV 特高压并联电抗器研制
2009年度陕西省科学技术奖专业评审通过项目
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09-066
陕西省教育厅
34
09-068
西安石油大学
陕西省教育厅
35
09-069
陕西科技大学
陕西省教育厅
36
09-070
陕西科技大学 西北工业大学;中国航天 科工集团第三总体设计 部;上海机电工程研究所
陕西省教育厅
37
09-071
陕西省教育厅
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09-075
有机-无机杂化材料的结 构、性能与制备技术
48 49
09-093 09-094
西北大学;西安近代化学 研究所 西北大学
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09-101
西安电子科技大学
陕西省教育厅
51
09-102
西安电子科技大学
刘宏伟、保铮、杜兰、陈渤、 陕西省教育厅 包志强、苏洪涛、纠博 高新波、李洁、肖冰、路文、 田春娜、邹华、吕新荣、钟 陕西省教育厅 娟娟、杨越 马建峰、郑志彬、吴昊、黄 迎新、李晖、沈玉龙、裴庆 祺、杨力、杨超、李兴华、 马卓
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09-030
西安工程大学;西安交通 输电线路动态增容理论、 大学;西安金源电气有限 关键技术与产品开发 公司 节能环保型纺织空调关 键技术—管式间接蒸发 冷却器的研究 基于胶浆理论的沥青混 合料设计体系研究 西安工程大学
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09-031
陕西省教育厅
19
09-034
长安大学;唐山市交通局 西安工程大学;西安交通 大学;陕西班博实业集团 有限公司;陕西红帆工贸 有限公司 西安工程大学;西安交通 大学
陕西省教育厅
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09-064 09-065
刘树林、刘健、杨波、童军、 陕西省教育厅 岳改丽、武梅、寇蕾 胡 健、吴文洁、董春诗、焦 兵、杜小武、苟三勇 徐建宁、屈文涛、吴伟、常 彦荣、魏战胜、金昱俊、吴 晓鸥 李琳、张奇志、史富斌、沙 林秀、刘光星、胡效芳、闫 宏亮 黄剑锋、殷立雄、曹丽云、 殷海荣、吴建鹏、熊信柏、 贺海燕、邓飞、马小波 宋宏新、李敏康、薛海燕、 李红心、杨大庆、梁艳、毛 跟年 谷良贤、龚春林、孙建勋、 潘雷、王力、宋波涛、李晓 冬 马晓燕、颜红侠、梁国正、 费敬银、唐玉生、宁荣昌、 鹿海军、张启路、黄韵、屈 小红、卢婷利 张广成、陈挺、苑初明、张 自国、姜兆民、董善来、马 瑞 赵晓鹏、郭慧林、王建平、 宁光辉、李佳、严春美、高 玲香、刘根起、王允韬 陈克安、李双、尹雪飞、王 进军 张卫红、朱继宏、高彤 陕西省教育厅
1000kV特高压电容式电压互感器的研制_卢有盟
经研究表明 : (1)电磁感应过电压对中间变压器的低压侧绝 缘一般不构成威胁 ; (2)二次电缆的电容量不超过 20 μF法时 , 二 次电压没有发现振荡现象 , 且影响瞬变响应特性的 程度可以忽略不计 ; (3)中间电压变压器低压绕组加屏 蔽时 , 能有 效降低高低压绕组之间的传递过电压 ; (4)合理配置扼流圈电气参数亦能降低高低压 绕组之间的传递过电压 。
数 字 校 正 方 法 [ J] .中 国 电 机 工 程 学 报 , 2005, 25 (12):154 -158. [ 7] 李佩军 .500 kV电容式电压 互感器误 差现场 检验方 法的分 析 [ J] .电力建设 , 2005, 26(4):43 -45. [ 8] 刘力 , 孙结中 .中间变压器对电容式 电压互感器介 损测量的 影 响 [ J] .电力建设 , 2001, 22(12):11 -14. [ 9] 文明浩 .基于虚拟电容式电压互 感器 的能量 平衡保 护 [ J] .中 国电机工程学报 , 2007, 27(24):11 -16. [ 10] 严怀贵 .电容式电压互 感器 制造工 艺改进 [ J] .电 力电容 器 ,
数值
2 400 1 800 1 300
收稿日期 :2009 -05 -26 作者简介 :卢有盟 (1965— ), 男 , 硕士研究生 , 教授级高级工程师 , 从事电力电容器的研究和技术管理工作 。
· 26·
超高压并联电抗器的研制
超高压并联电抗器的研制引言随着电网的建设和扩建，电力系统的电压等级和容量不断提高，以满足日益增长的电力需求。
然而，电力系统的过电容、过电流等问题也随之而来。
因此，研制高压电力设备已成为电力行业的关键技术之一。
本文将介绍超高压并联电抗器的研制。
超高压并联电抗器的定义超高压并联电抗器，简称UHV电抗器，是一种电力设备，用于消除电网中的过电容问题，保证电网的稳定运行。
超高压并联电抗器的分类超高压并联电抗器按其结构分类，可分为单元式和复合式两种。
单元式单元式超高压并联电抗器，是由若干个并联的单元电抗器组成，其中每个单元电抗器可同时工作，可以单独维护和维修。
单元电抗器由U型铜管和U型铁芯组成，使得电抗器内部的电场均匀分布。
复合式复合式超高压并联电抗器，是将多个单元式电抗器组成的一种电抗器形式，其特点是结构紧凑，体积小，且可以承受较高的电容。
超高压并联电抗器的制造技术超高压并联电抗器的制造技术主要包括制造材料、加工工艺和测试评估三个方面。
制造材料超高压并联电抗器的制造材料一般采用高纯度铜管、低损耗硅钢片和高可靠性的绕线材料。
其中，高纯度铜管可以增强电抗器的导电性能，低损耗硅钢片能降低磁通损耗，提高效率，而高可靠性的绕线材料有利于提高电抗器的稳定性和可靠性。
加工工艺超高压并联电抗器的加工工艺主要包括铁芯焊接、铜管制作和绕线三部分。
其中，铁芯焊接是电抗器制造的核心环节，铜管制作要求管道成型精度和密封性好，绕线工艺要求绕线稳定、紧密、且不受潮气的影响。
测试评估超高压并联电抗器的测试评估主要包括高电压测试和温度升高测试两个方面。
其中，高电压测试是检测电抗器在运行时的压力和电流，温度升高测试则是检测电抗器在长时间运行过程中的温度变化和变形情况。
超高压并联电抗器的优势超高压并联电抗器的优势主要体现在以下几个方面：降低电网损耗电网中存在大量的并联电容，而超高压并联电抗器可以消除这些过电容，降低电网损耗，提高电力传输效率。
电抗器讲义
1000kV 并联电抗器4.2.1 1000kV 并联电抗器概述1000kV 长南Ⅰ线装设一组并联电抗器，由西安西电集团生产，型号为 BKDF－320000/1000，容量为320Mvar，额定电压 1100/ 3kV，额定电流 503.87A，冷却方式为 ONAF。
采用三相星形接线方式，中性点装设一台小电抗器。
备用并联电抗器 1 台。
4.2.2 1000kV 并联电抗器结构4.2.2.1 内部结构：1000kV 并联电抗器铁心采用双铁心柱加两旁轭的结构，铁心柱带有间隙，铁心片通过夹件夹紧，夹件和铁心分别通过套管引出，单独接地。
线圈首末端分别通过套管从箱体中部引出，以保证 1000kV 出线结构的绝缘可靠性。
4.2.2.2 套管：1000kV 并联电抗器高压有高压套管 1 支，中性点套管 1 支。
高压套管套管为油纸绝缘电容式套管；中性点套管采用西安西电高压电瓷电器厂生产的油纸电容式套管。
4.2.2.3 冷却装置：并联电抗器散热系统由多组沈阳铭汉的可拆式 520 宽片散热器组成，独立放置，集中散热；宽片散热器的底部安装有底吹式低噪音风机，能保证产品的有效散热。
1000kV 并联电抗器有 16 台风机，风机具有四种工作方式：工作、辅助、备用、停用。
工作时，投入 8 台风机；当油温达到 65℃时，再投入 6 台风机，降为 45℃时退出 6 台风机；当油温达到 75℃时，再投入 2 台备用风机，降为55℃时退出 2 台备用风机。
当并联电抗器在额定电压下运行时，如果风扇全部停运，电抗器可持续。
运行 7.5h。
运行 7.5h 后，延时跳闸（或信号）4.2.3 1000kV 并联电抗器技术规范4.2.3.1 1000 kV 并联电抗器技术规范4.2.3.2 1000kV 并联电抗器冷却器风扇技术规范4.2.3.4 1000kV 并联电抗器套管 CT 配置表4.2.4.1 中性点小电抗技术规范4.2.4.2 中性点小电抗器套管技术规范表 4－14 中性点小电抗器套管技术规范序号项目中性点套管4.2.4.3 中性点小电抗套管 CT 配置表表 4－15 中性点小电抗套管 CT 配置表4.2.4.4 中性点小电抗本体保护配置表 4－16 中性点小电抗本体保护配置5.2 1000kV 并联电抗器巡检5.2.1 新投运或大修后运行前巡检5.2.1.1 本体、辅助设备无缺陷，且不渗油。
1000kV电抗器
1000kV电抗器一、产品简介1000kV级特高压交流输电工程用并联电抗器核心技术研究，属输变电领域国家重大技术装备研制项目，是国家重点发展、支持领域的重大项目。
特变电工承接的容量200 Mvar、额定电压1100kV的特高压、特大容量并联电抗器项目是依托国家重大工程：晋东南-南阳-荆州1000kV输电示范线路建设工程而进行开发研制的。
经过共同努力，此产品已于2008年12月成功挂网运行，至今运行良好。
图1 1000kV电抗器产品外形二、技术介绍产品设计在各方面多位专家的论证及各种模型验证的基础上，大量结合特变电工电抗器、变压器产品的设计制造经验，使得产品具有如下特点：1、安全可靠产品采用双器身两柱串联结构，试验电压和工作电压由两柱共同承担，电气强度好，每柱线圈皆为中部出线，使得冲击沿面爬电距离增大。
加强了线圈纵绝缘强度，确保了产品的绝缘可靠性。
A 柱采用线圈为纠结 - 内屏- 连续结构，以增大1100kV高压线端的线匝间电容量，有效的改善线圈的冲击电位和梯度的分布。
末端采用小厚度的优质铜扁线制成的换位导线，以降低漏磁通引起的涡流损耗，避免过热。
A X图2 绕组联结示意图器身绝缘采用成熟的固体隔板合理分割油隙结构，并计算隔板的数量直接影响油隙的电气强度差别，进行优化选取，线圈端部的转角区，采用优化设计的端部静电屏改善电场等位线的分布，并利用电场计算和仿真技术，使固体绝缘分布按电场等位面分布设计。
采用成型绝缘件，保证绝缘及其尺寸的稳定性，及油隙的尺寸，从而也保证了油隙的电气强度。
保证隔板及成型绝缘件的形状稳定、材料的纯度，避免隔板发生沿面爬电，确保产品安全运行。
双器身的铁心结构磁路完全分开，单个铁心的铁心柱由多个铁心饼组成。
两旁轭上端由小块硅钢片叠成，小块硅钢片可以拆下来，这样当压紧两心柱铁心饼时，两旁轭上端部断开，使上轭只由两心柱铁心饼支撑，使压紧力完全作用在心柱上；这种结构也是特变电工多年来的成熟结构，在压紧方面有丰富的、成熟的经验，确保心柱铁心饼压紧,减小振动，确保产品运行的可靠性。
一种超高压线路并联可控电抗器[发明专利]
![一种超高压线路并联可控电抗器[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/88d801e6ba1aa8114431d9fd.png)
专利名称：一种超高压线路并联可控电抗器专利类型：发明专利
发明人：王光辉,张宗有,金鑫
申请号：CN201310335083.5
申请日：20130805
公开号：CN104348171A
公开日：
20150211
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开一种超高压线路并联可控电抗器，包括可控电抗器、控制仪、整流管、续流二极管，所述可控电抗器的一侧设有控制仪、所述可控电抗器的中间主铁芯柱一分为二，分别绕以上、下两个绕组，中间部分交叉连接，可控电抗器的内部设有整流管。
此外，绕组存在中间抽头，抽头上接有两只对称布置的直流助磁晶闸管，由此产生的直流助磁在两个分裂铁芯柱内自我闭合而不向边柱铁芯流出。
本发明通过改变可控电抗器中晶闸管的触发角来控制铁芯的饱和度以改变其等效电感，可以快速、连续地调节电抗器自身容量，实现最佳的超高压输电线路充电功率补偿的效果，装置具有价格低廉，控制简单，工作可靠，具有广阔的应用和市场前景。
申请人：青岛菲特电器科技有限公司
地址：266100 山东省青岛市崂山区沙子口街道松山后村青岛菲特电器科技有限公司
国籍：CN
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1000 kV级240 Mvar并联电抗器的研发
设 计 方 案 单 柱 容 量 降 低 为 １ ０ Ｍｖ ｒ 大 幅度 降 低 了绕 ２ ａ ，
组 的漏 磁 和 产 品 的过 热 ， 高 了产 品 的 安 全 可 靠 性 。 提
２ ２ 铁心 ．
铁 心 片及 铁 心 饼 采 用 进 口 高 导 磁 冷 轧 硅 钢 片 ， ２
１ 并联 电抗器的技术参数
根 据 １０ ０ ｋ 交 流 特 高 压 试 验 示 范 工 程 对 产 品 ０ Ｖ 技 术 规 范 的要 求 ， 定 了 １０ Ｏｋ 级 ２ ０ Ｍｖ ｒ电抗 器 确 Ｏ Ｖ ４ ａ
铁 － 置 上 下 磁 屏 蔽 ， 改 善 绕 组 端 部 漏 磁 分 Ｇ设 以 布 ， 止 漏 磁 进 入 铁 心 结 构 件 。 根 据 漏 磁 场 计 算 结 防
利 等 国家 先 后 开 展 了 特 高 压 输 电技 术 的 研 究 和 开 发 。 前 苏联 建 成 了长 达 ２３ ２ｋ 的 １１０ ｋ ６ ｍ ５ Ｖ特 高 压 交 流输
２ 产品结构
２ １ 整体 结构 ．
采 用 单 相 ４柱 结 构 ， ２个 主 柱 、 ２个 旁 柱 。２个 主 柱 套 有 １０ Ｏ ｋ 级 绕 组 ， Ｏ Ｖ ２柱 绕 组 采 用 并 联 连 接 。该
器主绝缘 电场、 纵绝缘强度 、 截波、 冲击分布、 结构件 中的漏磁 、 铁心振 动计算模 型， 降低噪声的措施等作 了较详细的分析
与介绍。
关 键 词 ： 高压 ； 变 电 ； 特 输 并联 电抗 器 ； 单相 中图 分类 号 ： Ｍ ２ ． ；Ｍ ７ Ｔ ７ １２ Ｔ ４ ２
从２ ０世 纪 ６ ０年 代 开 始 ， 国 、 苏 联 、 美 前 日本 、 大 意
1000kV分级式可控并联电抗器在特高压变电站的应用
1000kV分级式可控并联电抗器在特高压变电站的应用摘要：可控并联电抗器（ＣＳＲ）是一种可调节系统无功功率、抑制工频过电压和潜供电流、提高系统稳定性的无功调节装置，主要用于解决长距离重载线路限制过电压和无功补偿的矛盾。
可控并联电抗器能够在最大程度上保持电压的稳定性，保证系统在工频过电压情况下的安全性；能够减少系统网损，对电网的弱阻尼动态稳定也有一定的改善作用，可提高电网的输送能力；同时它作为系统无功的灵活调节手段也发挥着重要作用。
关键词：特高压变电站；分级式可控并联电抗器；星形接线；布置方案引言近年来，新能源行业发展迅速，以太阳能、风能、核能为主的新能源并网容量正在逐年攀升，但是风力具有波动性、随机性等特点，其可控性与可调度性与传统的火电、水电相比较都较差，大规模风电并网会对电网的电压稳定性造成很大的影响。
因此，根据电网容量输送情况来动态调节系统无功容量，满足系统的无功需求，进而使系统电压保持在正常范围之内，是当今一项研究的重点。
分级式可控并联电抗器（HierarchicalControllableShuntReactor，HCSR）是一种直接接入超/特高压电网的动态无功补偿设备，它不仅具有传统并联电抗器改善系统稳定性、提高输电能力、抑制过电压等功能，同时又具有补偿容量可调、运行损耗小等优点，很好地解决了系统无功补偿与限制过电压对电抗器容量反向需求的矛盾，可有效提高无功调节的灵活性。
国家电网有限公司建设的张北至雄安1000kV特高压交流输变电工程将分级式可控并联电抗器在特高压输变电工程中进行了首次应用，为张家口地区新能源送出创造了有利条件。
1低压电抗器故障诊断方法综述目前，针对低压干式电抗器的常见故障，诊断方法可概括分为停电诊断方法和带电检测方法。
停电诊断方法属于变压器类设备常规试验方法，经过不间断的理论及实践研究已经基本趋于成熟，主要包括外部检查、绝缘电阻测试、直阻测量、电容电感测试、匝间绝缘试验等。
1000千伏特高压鄂尔多斯站110kV低压并联 电容器简介
1000千伏特高压鄂尔多斯站110kV低压并联电容器简介摘要：交流变电站并联电容器组在电力网中是无功补偿装置主要作用是随负荷或电压进行调整，使各枢纽点电压在电力网正常或者事故后均能满足规定。
本文以特高压鄂尔多斯站110kV并联电容器组为例，按照安装工艺要求及十八项反措，简单介绍交流特高压并联电容器组结构特点及保护配置。
关键词：110kV并联电容器组；十八项反措；结构特点；保护配置0引言在电力系统中，由于无功功率的不足会引起系统电压不足及功率因数降低，因此电力系统需要有足够的无功并能随负荷和电压的变化进行调整，按照无功功率补偿基本原则是：分层分区、就地平衡。
交流特高压变电站是在主变低压侧并接110kV并联电容器组在电力网中起无功补偿作用和补偿特高压主变所消耗的无功功率，补偿无功因数角来改善电压以达到减小线路的能量损耗和线路压降，达到要求的电压质量，提高系统稳定性和电网的功率因数。
1交流特高压鄂尔多斯站110kV并联电容器组结构1.1交流特高压鄂尔多斯站110kV并联电容器组简介交流特高压鄂尔多斯站110kV并联电容器组为西安ABB公司生产全膜内熔丝电力电容器型号为TBBA110-240192/556AQW采用单星形H双桥差结构，额定电压为110kV，额定容量为240Mvar，单台额定容量为556kVar电容器，采用组合框架，每相由144只电容器组成，每组为3×144台，分为前塔和后塔，为减小注入电容器耐爆能量，各分为三层组成，每层之间都用支柱绝缘子相隔，为方便电容器组接线，每层24台，每层电容器组都与本层外框架相连，此连接点称为固定电位点。
单塔为6串12并，双塔为12串12并。
每个桥由4个桥臂组成，每个桥臂由18台电容器按三并三串再两并的形式连接，电容器组回路中串有串抗率为12%和5%的串联电抗器，用于限制谐波、合闸涌流及短路电流。
其中12%串联电抗器用于限制3次谐波，单只额定电压为6.57kV，5%串联电抗器用于限制5次谐波，单只额定电压为6.08kV，规定电容器无功补偿调压时，先投入串抗率12%的电容器，后投入串抗率5%的电容器，退出顺序相反。
1000kV油浸式并联电抗器
1000kV油浸式并联电抗器技术规范本规范对应的专用技术规范目录高压并联电抗器采购标准技术规范使用说明1、本标准技术规范分为通用部分、专用部分。
2、项目单位根据需求选择所需设备的技术规范，技术规范通用部分条款及专用部分固化的参数原则上不能更改。
3、项目单位应按实际要求填写“项目需求部分”。
如确实需要改动以下部分，项目单位应填写专用部分的表7“项目单位技术差异表”并加盖该网、省公司物资部（招投标管理中心）公章，与辅助说明文件随招标计划一起提交至招标文件审查会：①改动通用部分条款及专用部分固化的参数；②项目单位要求值超出标准技术参数值；③需要修正污秽、温度、海拔等条件。
经标书审查会同意后，对专用部分的修改形成“项目单位技术差异表”，放入专用部分中，随招标文件同时发出并视为有效，否则将视为无差异。
4、对扩建工程，项目单位应在专用部分提出与原工程相适应的一次、二次及土建的接口要求。
5、技术规范的页面、标题、标准参数值等均为统一格式，不得随意更改。
6、投标人逐项响应技术规范专用部分中“1 标准技术参数表”、“2 项目需求部分”和“3 投标人响应部分”三部分相应内容。
填写投标人响应部分，应严格按招标文件技术规范专用部分的“招标人要求值”一栏填写相应的招标文件投标人响应部分的表格。
投标人填写技术参数和性能要求响应表时，如有偏差除填写“表8 技术偏差表”外，必要时应提供相应试验报告。
7、专用技术规范中表1“标准技术参数表”中的“标准参数值”栏是标准化参数（对应于正常的使用条件），不允许项目单位和投标人改动。
项目单位不能对表1中的参数做任何修改（包括里面有“项目单位填写“字样）；“投标人保证值”一栏由投标人填写。
项目单位和投标人应注意以下对表1的说明：1）对于表1中某些项目的参数是可选，项目单位应该在可选参数表（表6）中明确。
表1中参数可选的项，投标人保证值项打“—”，投标人不必在此处响应，而应该在表6中填写响应值；2）表1中若有“项目单位填写“项，项单位也应在表6中给出，投标人应在表6中填写相应的响应值，且以此为准。
特高压可控并联电抗器的控制方法及装置[发明专利]
![特高压可控并联电抗器的控制方法及装置[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/45292bc358fb770bf68a554a.png)
专利名称：特高压可控并联电抗器的控制方法及装置
专利类型：发明专利
发明人：舒印彪,陈维江,班连庚,林集明,王晓刚,宋瑞华,郑彬,韩彬,项祖涛,王晓彤,张媛媛
申请号：CN200910168262.8
申请日：20090820
公开号：CN101630937A
公开日：
20100120
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种特高压可控并联电抗器的控制方法及装置。
所述方法：将可控并联电抗器安装在特高压输电线路的线路侧；包括以下步骤：判断特高压输电线路是否发生断路器三相跳闸和/或单相接地故障；当特高压输电线路发生断路器三相跳闸和/或单相接地故障时，将可控并联电抗器调节至最大容量。
当特高压输电线路发生断路器三相跳闸和/或单相接地故障时，将可控并联电抗器调节至最大容量，这样可以有效抑制输电线路的工频过电压。
并且，当输电线路正常运行时，可控并联电抗器并不是最大容量，这样可以补偿输电线路的无功平衡，从而很好解决了输电线路抑制工频过电压和补偿无功平衡之间的矛盾。
申请人：中国电力科学研究院,国家电网公司
地址：100192 北京市清河小营东路15号
国籍：CN
代理机构：北京集佳知识产权代理有限公司
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科技快讯
75科技快讯第3期科技快讯国产1000kV交流出线装置通过试验我国超/特高压交流变压器类设备用关键绝缘件长期依赖进口，价格居高不下，供应难以保障。
为解决这一问题，国家电网公司组织对其中技术要求最高、研制难度最大的1000kV特高压交流出线装置开展了自主化研制，并于2009年12月26日在保定天威研制的1000kV特高压并联电抗器上成功通过全套严格试验。
这是继特高压交流成套设备国产化之后，在原材料、组部件领域进一步推进国产化的重大突破。
作为变压器类设备的关键部件，出线装置承担将高电压从设备内部引出并与外部附件连接的重要作用，需在很小尺度内耐受很高电压，并确保在电、磁、热和机械等多应力共同作用下的长期可靠运行，对结构设计、材料选用和工艺质量稳定性有很高要求，国产化研制极具挑战性。
国家电网公司坚持开放式创新理念，依托特高压交流设备国产化研制的成功经验，将自身在试验研究和工程应用方面的优势、变压器厂在设计技术方面的优势、以及绝缘材料厂在制造方面的优势进行了全面整合。
中国电科院、保定天威、特变电工、西电西变和国内资深院士、专家，共同研究、联合设计、反复校核，形成了特高压交流出线装置的标准设计方案。
按照有限竞争原则，选择常州英中等国内优秀的绝缘材料厂承担制造任务，在技术和资金上提供强力支撑，采用专家咨询把关、联合监造等方式延伸管理，大大加强了制造全过程的质量管控力度，为出线装置的高水平制造奠定了基础。
研制成功的出线装置将进一步进行方案设计及制造工艺等方面的不断完善，并计划逐步用于后续特高压设备制造，其核心技术将反哺常规500kV、750kV设备制造并得到更大范围的应用，对打破国外在关键绝缘材料供货领域的垄断地位、满足电力发展对持久可靠装备供应的需求具有重要意义。
世界首套±660kV电压等级高压直流换流阀完成全部型式试验月日，由中国电力科学研究院承制的宁东至山东±66V直流输电示范工程换流阀通过所有项目型式试验，标志着该工程核心设备的研制取得了重要的阶段性成果，为加快工程建设进度，实现工程建设目标奠定了坚实基础，同时也验证了由国家电网公司投资建设的功能最齐全、规模最大、参数水平最高的国际一流超/特高压直流换流阀实验室全面建成正式投入使用，并为我国直流输电工程的自主化进程发挥重要的技术支撑作用。
1000kV高压并联电抗器故障原因分析
1000kV 高压并联电抗器故障原因分析发布时间：2021-06-24T16:59:48.763Z 来源：《中国电业》2021年7期作者：罗浩[导读] 特高压并联电抗器(简称高抗)是连接在特高压输电线路的始罗浩国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司内蒙古通辽 028000摘要：特高压并联电抗器(简称高抗)是连接在特高压输电线路的始、末端和大地之间的电气设备，其主要任务是补偿无功功率。
除此之外，它可以减小轻载线路中电容效应所引起的电压抬升和操作过电压，改善沿线无功功率和电压分布，提高线路功率因数，加速潜供电流的熄灭，增加系统稳定性和输送电力能力。
关键词：高压并联电抗器；夹件；对地绝缘电阻；短路引言并联电抗器是接在超高压电网线路上的大容量电感线圈，用来进行无功调节，解决电网无功功率过剩，电压偏高的问题，从而提高电力系统的稳定性。
并联电抗器在500kV电网运行中起着非常重要的调压作用。
随着我国超高压电网的不断完善，挂网运行的并联电抗器日益增多，且其故障数量明显高于同电压等级的变压器，如果不防患于未然，将会危及电力企业安全生产。
电抗器故障分为内部故障和外部故障，内部故障主要是由电抗器本身的振动导致，表现为内部螺栓的松动、均压球的断裂等；外部故障主要表现为电抗器套管的沿面放电、器身的渗漏油等。
一旦电抗器发生故障，如果处理不及时就会导致事故的扩大，危及电力系统安全运行。
以一起500kV高压并联电抗器故障为例，详细分析其故障原因及处理过程，并提出具有针对性的预防措施。
1故障情况某1000kV特高压变电站1000kV高压并联电抗器由特变电工衡阳变压器有限责任公司生产，型号为BKD-240000/1100。
2017年年度检修期间，对该站某1000kV高压并联电抗器进行试验过程中，发现X柱夹件对地绝缘电阻为722kΩ，低于GB50150—2016《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》要求（≥10GΩ），其他试验未见异常。
特高压并联电抗器
特高压变电站/换流站及其电气设备
二、特高压并联电抗器
(一)容量固定(非可控)并联电抗器
容量固定的特高压并联电抗器一般使用单相油浸式电抗器,由3 个单相组成三相星形连接,通过中性点小电抗器接地。
电抗器铁芯由铁芯柱和铁轭两部分组成，特高压并联电抗器的 铁芯结构有单柱带两旁轭、双芯柱带两旁轭和双器身三种技术方案 。
单
的绝缘尺寸,绕组 的绝缘尺寸,绕组
电抗高度增加,绝 电抗高度增加,绝
缘裕度和可靠性 缘裕度和可靠性
更大
更大
特高压变电站/换流站及其电气设备
缺点
表5-1铁芯结构技术方案比较
(1)单柱的工作轴 (1)损耗较高;
(1)损耗高;
向场强相对较高; (2)成本较高;
(2)成本高;
(2)单柱容量大, (3)质量增加;
特高压变电站/换流站及其电气设备
优点
表5-1铁芯结构技术方案比较
(1)损耗低;
(1)单柱容量低, (1)单柱容量低,
(2)成本低;
漏磁相对较小;漏 漏磁相对较小;漏
(3)总质量轻;
磁控制容易;
磁控制容易;
(4)器身绝缘结 (2)在同等运输高 (2)在同等运输高
构、引线结构简 度下,可选择更大 度下,可选择更大
控高抗
特并联电抗器
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特高压变电站/换流站及其电气设备
图5-5 特高压并联电抗器铁芯结构 (a)单柱带两旁轭结构;(b)双芯柱带两旁轭结构;(c)双器身结构
特高压变电站/换流站及其电气设备
项目 铁芯结构形式
每柱容量
表5-1铁芯结构技术方案比较
方案一
方案二
方案三
单柱带两旁轭 双芯柱带两旁 轭
世界最大容量1000kV并联电抗器研制成功
世界最大容量1000kV并联电抗器研制成功
佚名
【期刊名称】《变压器》
【年(卷),期】2009(46)9
【摘要】近日，由特变电工工衡阳变压器有限公司自主设计、制造的世界最大容量、中国首台单相单柱式320Mvar／1000kV特高压并联电抗器一次性通过全部出厂试验和型式试验，各项技术指标均优于技术协议要求。
【总页数】1页(P23-23)
【关键词】高压并联电抗器;最大容量;世界;自主设计;型式试验;出厂试验;技术协议;技术指标
【正文语种】中文
【中图分类】TM726;TM312
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1000kV特高压并联电抗器研制宓传龙，汪德华，陈荣（西安西电变压器有限责任公司）摘要：特高压输电线路用1000kV并联电抗器具有目前国际上电压等级更高和容量特大的特点，本文结合特高压工程的技术要求，对研制1000kV电抗器的核心技术，包括主纵绝缘结构，漏磁场分析，消除局部过热，降低振动和噪声，温升计算和机械强度校核等方面进行了计算分析和阐述。
关键词：特高压；并联电抗器1 引言并联电抗器是高电压、远距离交流输电网络中不可缺少的重要设备，用来补偿长线上的充电电流，消弱电容效应，限制系统工频电压升高和操作过电压，消除同步发电机带空载长线时产生的自励磁现象。
特高压输电线路的充电功率大，就单位长度输电线路而言，它的充电功率约是500kV输电线路的4~5倍，需要特高压并联电抗器进行无功补偿。
晋东南－南阳－荆门特高压试验示范工程线路无功补偿度达到100％，其中晋东南站3×320Mvar,南阳6×240Mvar,荆门3×200Mvar。
320Mvar并联电抗器是特高压试验示范工程中的关键设备之一，前所未有的电压等级和特大容量，使研制面临巨大的困难。
为此，开展特高压并联电抗器关键技术的研究，成为特高压试验示范工程建设的核心工作之一和重中之重。
本文就特高压并联电抗器研制中的关键技术作简要的介绍。
2 1000kV电抗器主要技术参数1）型式：户外、单相、油浸、间隙-铁芯2）冷却方式：ONAF3）额定电压：1100/3kV4）额定频率：50Hz5）额定容量：A型 320Mvar，B型 240Mvar，C型 200Mvar。
6）绝缘水平首端：ACSD：1100kV 5minBIL：2250kVCI：2400kVSI：1800kV7）饱和特性：在0~140%额定电压时伏安特性为线性。
对应于1.4倍和1.7倍额定电压的连线平均斜率不得小于非饱和区域磁化曲线斜率的50%。
磁路完全饱和时，电抗器最终饱和电感值应为不小于额定电压下电感值的40%。
8）振动：在最高工作电压运行时箱壁：≤50μm (峰值－峰值)基座：≤20μm (峰值－峰值)9）局部放电量：在规定的试验电压下绕组局部放电量小于100pC。
10）噪声水平：在2m处的应不大于75dB(A)。
3 核心技术研究3.1 主、纵绝缘结构研究满足运输要求是超大容量并联电抗器设计选择结构型式的重要条件，多柱串联和多柱并联都会使并联电抗器的绝缘结构更加复杂。
在进行绝缘结构设计时，首先对各种试验电压作用下，电抗器绕组对地、线饼之间、线匝之间的电位分布和电场强度，以及出线装置的绝缘强度等进行计算和分析，并与同类产品进行比较、校核和验证，确保主、纵绝缘结构设计的合理性和可靠性。
1）主绝缘结构试验示范工程用三种容量电抗器均采用两柱线圈串联，中部进线的结构，线圈中部和端部均处于高电场区域，给绝缘设计增加了很大难度。
利用有限元程序对线圈电场进行计算和分析是必要的，确定主绝缘相关尺寸，利用纸筒合理分割油隙，配置符合电场等位线形状的角环，并放置在最佳的位置上。
经过反复校核、分析和调整，消除电场集中，均化不均匀电场，提高主绝缘结构的电气强度和可靠性。
主绝缘结构见图1。
由油和纸板构成的主绝缘结构，油隙的耐电强度决定了整个主绝缘结构的可靠性，尤其是线圈端部和线圈表面第一油隙的耐电强度是设计的重点，也是优化的重点。
图1 特高压电抗器主绝缘结构示意图通过计算，找出线圈端部对旁轭、线圈中部对铁心和线圈中部对旁轭(见图2)第一油隙处的高电场强度区域(见图3)，经分析、优化的反复过程，最终满足许用场强和绝缘裕度的要求。
考虑特高压工程的重要性，通常设计裕度选择大于20%。
2）纵绝缘计算两柱线圈串联结构，能够使特高压并联电抗器获得更好的耐冲击特性。
首端为柱I线圈，采用了全纠结结构，末端为柱II线圈，采用了纠结连续式结构，通过多根并联导线间的交错插花进一步增大了线圈的纵向电容。
经过计算、校核分析和优化，线圈的冲击电压分布是合理的，场强控制有足够的裕度，这在后来的波分布测量和实际试验中都验证了设计结果的可靠性。
同时，在线圈匝间场强校核中，给予导线绝缘也留有足够的绝缘裕度。
3）引线结构1000kV并联电抗器的特高压出线装置不仅要求具有可靠的绝缘，还要求适应反复拆卸和装配的需要（见图4）。
特高压出线装置，是一个由油和纸图3 1195kV DIL电压作用下的电场分布A区域电力线分布 B区域电力线分布C区域电力线分布杂的重要部件，其绝缘结构类似于主绝缘结构的要求，通常行业上称之为引线绝缘。
同样需要进行大量反复的计算、校核、分析和优化，较为现实的方法还是用二维电场来计算，即分别对均压球、屏蔽铜管等关键部位进行综合的电场强度计算和校核（见图5）。
图4 特高压出线装置3D示意图(a) 电场等位线(b) 绝缘强度分析图5 特高压出线装置均压球在1195kV BIL 电压下的电场计算通过计算、分析以及模型验证，特高压出线装置的绝缘结构是可靠的。
3.2 漏磁场分析及消除局部过热的措施并联电抗器难以治理的局部过热，主要是由其内部漏磁引起的。
漏磁较其它输变电产品大是并联电抗器的特点，因此，对漏磁的治理和应对局部过热的措施一直是并联电抗器研究的主要课题。
特高压并联电抗器的容量更大，漏磁也更大，内部结构复杂引起了磁场分布更加复杂。
三维磁场、涡流场和温度场的计算已有理想的方法和程序，在详细计算的基础上完成分析和结构优化。
首先引导漏磁配合隔磁措施防止金属结构件过热；次之，建立良好的散热系统，避免散热不畅和油流死区。
电屏蔽和磁屏蔽复合可有效控制漏磁，防止局部过热的发生，当然选择适宜的导线截面以及使用无磁材料等，都有助于减少漏磁引起的局部过热和降低附加损耗。
图6 电抗器磁场分布图图7 夹件中的涡流场分布云图3.3 降低振动和噪声措施铁心饼与间隙材料构成的铁心柱，由磁致伸缩和铁心饼间的电磁力引起振动产生噪声。
铁心饼间的电磁力可以用下面公式作简单计算：22B AFμ=式中：A为铁心饼的面积；B为铁心饼中的磁密。
由式得到，铁心饼间的电磁力与感应强度的平方和铁心饼截面积成正比，显然磁密越高，铁心直径越大，电抗器的噪音也越大。
振动与噪音是对一对孪生兄弟，几乎同生存。
治理其一，另一个同时可以获得缓解；两个同治，效果会更好。
较大的铁心截面积，需要较大的压紧力来保障铁心的整体性，但此时需特别注意防止产生近似于2倍工频的固有频率。
实际应用中，必须有高于200Hz的固有频率，才能减小振幅的放大系数，避免谐振。
所以使用弹性模数较高的气隙垫块，承受足够大的压紧力，也是降噪减振的方法之一。
除减弱振源之外，采用隔振和减振措施也是必要的，达到进一步降低振动和噪声的目的。
特高要并联电抗器采取的减振和降噪措施有：1）合理控制铁心的工作磁密Bm；2）选择合理的铁心结构，避免固有频率接近铁心的自振频率；3）使用弹性压紧装置，保证铁心饼有足够的压紧力，增加整体的刚性；4）提高各部件的刚度和强度；5）在铁心和油箱中增设隔振、减振装置。
除此之外，为了获得更好的降噪效果，针对晋东南站用的320Mvar电抗器在现场加装了隔音房。
效果尤为显著，噪音水平控制在小于60dB A，为进一步研制低噪声并联电抗器积累了经验。
3.4 温升计算特高压并联电抗器线圈线饼数多，幅向尺寸大，绝缘结构复杂。
合理的油流分配，畅通的油流通道是解决散热的主要措施。
对处在漏磁场中易于发热的铁心和金属结构件，也要采取积极措施利于散热，对保证电抗器长期安全可靠地运行是有益的。
利用磁场—温度场复合计算软件可准确计算出部件内部温度场分布，并通过图形表达出来。
反复优化结构，最终得到满意的效果。
电抗器线圈的温度场分布见图(8)。
图8 电抗器线圈温度场分布图3.5 机械强度校核特高压并联电抗器采用桶式油箱，能承受0.12Mpa正压和13.3Pa真空压力，满足水平加速度3m/s2，垂直加速度 1.5m/s2的耐地震要求。
这一结果是通过计算校核及利用三维有限元分析软件优化得到的。
图9 油箱机械强度校核云图模拟地震计算，对电抗器组件也进行了机械强度校核。
特高压套管比较长，除了自身的强度要求外，升高座下部的应力最大。
在结构设计时，采取了加强措施，制造中加强对焊接质量的控制，保证应力集中部位的焊缝强度。
图10 特高压升高座应力云图4 电抗器试验2008年3月，首台1000kV，320Mvar并联电抗器顺利通过了全部的例行试验、型式试验和特殊试验。
试验结果证明，各项技术性能满足并优于技术性能的保证值。
在认真总结经验的基础上，完善工艺措施，加强质量控制，后续11台特高压并联电抗器均一次性通过全部出厂试验，试验结果稳定，体现了西变公司精湛的技术水平和质量控制能力。
5 结论我国1000kV特高压工程用并联电抗器，是目前国际上电压最高，容量最大的并联电抗器，其设计和制造难度也是最大的。
开展特高压并联电抗器关键技术攻关和设备制造，意义重大而深远。
通过技术创新，攻克了特高压绝缘、局部过热、振动和噪音等方面的难题，取得了大量的科研成果，掌握了特高压并联电抗器设计制造技术，具有自主知识产权，培养了大批的科研技术人员，提升了企业自主创新能力。
通过技术改造，极大地改善了生产环境，提高生产和试验能力，实现了企业跨越式发展，大大增强了在国际市场中的竞争力，实现了通过1000kV特高压试验示范工程建设推动我国特高压电网建设和输变电装备制造业共同发展的目标。
参考文献[1] 刘振亚．特高压电网[M]．北京：中国经济出版社，2005．[2] 刘振亚．特高压交流输电技术研究成果专辑[M]．北京：中国电力出版社，2005．[3] 路长柏，朱英浩，张怀灵，等．电力变压器计算[M]．哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1990．[4] 宓传龙．西变公司百万伏特高压变压器、并联电抗器研究现状[J]．电气技术，2005，09．。