特高压设备的国产化
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特高压设备的国产化
特高压变压器电压等级高、容量大，1000MVA，体积和 重量都很大，总重量可以达到715T，因此变压器在研制时就 需要考虑很多关键技术问题。
二、特高压设备的国产化
➢ 主绝缘的设计：绕组间主绝缘的设计、500kV端部
绝缘设计、高压绕组纵绝缘设计、1000kV出线及500kV端 部出线设计；
1000kV侧母线
高压侧开关 *
TA1
二、特高压变压器与常规变
压器的不同
1000kV侧母线
1000kV侧母线
高压侧开关 *
TA1
高压侧开关 *
TA1
500kV侧母线 公共绕组 低压绕组
500kV侧母线 公共绕组 低压绕组
500kV侧母线 公共绕组 低压绕组
中压侧开关 TA2
*
TA4
*
中压侧开关 TA2
么铁心柱高度必然增加，这将导致变压器高度过高，造成运 输困难；
相对于两芯柱，每柱500MVA的设计，三芯柱每柱
334MVA的设计更加成熟可靠。
三、特高压变压器的选型
3、绝缘水平的确定
选择绝缘水平时，一要考虑到我国设备制造水平，要留有 裕度；二要考虑我国特高压工程建设时间较晚（像美国、前 苏联、日本、意大利都是在70年代开始规划研究特高压技术， 最终前苏联于1985年建成世界上第一条特高压线路，日本于 1992年建成特高压线路），可以借鉴和吸收国外先进经验， 也不宜过分保守，二者兼顾。
*
TA4
*
中压侧开关 TA2
*
TA4
*
TA5
*
TA7*
调压变
补偿变
TA6
*
TA5
*
TA7*
调压变
补偿变 TA6
*
TA5
*
TA7*
调压变
补偿变
TA6
*
A相
低压侧开关TA3
*
110kV侧母线
B相
低压侧开关TA3
*
110kV侧母线
C相
低压侧开关TA3
*
110kV侧母线
中性点调压原理
图中 1、中性点接在调压绕组①上，
有载调压增加了变压器结构的复杂性和设备造价，降低了 设备的运行可靠性。
有载调压开关故障约为无载调压变压器的4倍，而有载调 压装置自身的故障约占40%。
有载调压开关不仅自身带有不可靠因素，如操纵机构、控 制回路、灭弧等，同时还带来如损耗、动稳定、绝缘、漏磁 及谐振过电压等一系列问题。
故在工程中是否选用有载调压变压器应通过系统论证，不 应仅根据使用要求。
• 1000KV变压器采用中性点无励磁正反调压方式，调压装
置共分9档。5档位额定档，当调压装置处于1～4档时， 调压绕组中的电流为正；当调压装置处于6～9档时，调压 绕组中的电流为负；随着调压装置正负档位切换，调压变 内流过电流互感器的电流极性也随之改变。
三、特高压变压器的选型
1、总体结构的确定
均采用中压线端调压方式。由于调压时绕组每匝电压不变， 不会引起铁芯磁通改变，故这种调压方式称为恒磁通调压。 当中压侧电压调整时，低压侧电压不受或少受影响。
特高压变压器。变压器中压侧额定电流大、引线粗，采
用线端调压时，大量引线的绝缘处理难度大，高场强区域范 围较大，因而中压侧线端往往成为变压器绝缘的薄弱点。特 高压变压器采用中性点调压方式主要由变压器自身特点决定。
②端接地 2、中性点接在调压绕组②上，
①端接地 则由于电流方向不一样可以达到 升压和降压的目的
二、特高压变压器与常规变 压器的不同
4、调压补偿变差动保护
调压变和补偿变分别配置I套差动保护。调压变和补偿变的线 圈匝数占整个变压器匝数的比例相对较小。由特高压变压器 调压变保护动模试验可知，即使调压变发生25%的匝间故障 (这种匝间故障对于调压变来说是非常严重的内部故障)，变 压器主体差动保护感受到的差流幅值刚刚超过差动保护起动 定值，当调压变短路匝比继续下降之后，变压器主体差动保 护甚至不能够起动。因此，在原有主体保护的基础上，增设 了调压变和补偿变的差动保护，以提高调压变和补偿变发生 匝间故障时的灵敏度。此外，由于单独配置的调压变和补偿 变的差动保护主要是用来提高小故障情况下的灵敏度，所以 无需为其配置差动速断保护。
二、特高压变压器与常规变 压器的不同
交流超高压变压器多数采用中部调压的自耦变压器，用 于联络500 kV与220kV两个电网。但特高压变压器调压涉 及的问题比低电压等级的变压器复杂。
1000kV变压器为单相、油浸、中性点无励磁调压自耦 变压器。每台变压器由主体变和调压补偿变两部分组成。
在调压方式上，特高压变压器与常规变压器不同，特高 压自耦变压器把调压补偿变单独从主体变压器中分离出来。
从外观可以看出，特高压变压器主变是由主体变，调压变、 补偿变分体结构组成。采用分体结构时由于
容量大，电压高，绕组Βιβλιοθήκη Baidu，如果把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，绝缘处理更 加困难。
由于特高压示范工程设备国产化，在没有特高压设备生产
经验前提下，采用分体结构是比较可行的。在500kV设备国 产之初，也是采用的分体结构。
有经验可借鉴。国外特高压变压器几乎全采用单相自耦
变压器。前苏联生产了20余台667 MVA,1150/500 kV单相 自耦变压器。日本百万伏级变电站有1000 kV,1 000 MVA 单相自耦变压器3台。
二、特高压变压器与常规变 压器的不同
2、采用无励磁调压方式
有载调压用于特高压变压器的缺陷。
➢ 漏磁场分析、油箱及铁芯结构件屏弊措施 ➢ 绕组承受突发短路的能力 ➢ 绕组温升控制 ➢ 预防油流漏电 ➢ VFTO问题的研究 ➢ 变压器的运输
二、特高压设备的国产化
➢ 在特高压关键技术上，输电设备的国产化取 得了重大的进展。特高压交流试验基地的3台特高压变压
器分别由特变电工沈阳变压器集团有限公司、西安西电变压器 有限责任公司和保定天威保变电器股份有限公司设计制造，而 特高压交流试验示范工程用的特高压变压器分别由沈变和保变 设计制造。
总体上看，我国的特高压变压器的绝缘水平要求值高于日 本，低于前苏联和欧洲。日本的安全裕度国小，几乎无安全 裕度，不宜效仿。
此外，由于特高压变压器采用分体结构，本体和调压补偿 变压器通过母线联结，如果存在过电压时，过电压波会在联 结母线上产生折、反射，因此对110kV侧绝缘水平的要求也 要相应提高。
采用分体结构可以保证在调压补偿变压器故障时，主体变
仍可单独运行。
三、特高压变压器的选型
2、变压器本体结构的选择
特高压交流试验示范工程用特高压变压器本体采用三芯结 构，也可以采用两芯结构，这两种方案各有千秋，采用三芯 柱方案的原因主要为：
特高压变压器容量单相1000MVA。采用两芯柱方案，那
二、特高压变压器与常规变 压器的不同
1、采用单相自耦变压器
方便运输。容量大和绝缘水平高的特点，致使特高压变
压器重量与体积必然很大，设计和制造时就应考虑运输问题， 因此特高压变压器采用单相结构。
易处理故障。当用3台单相变压器时，可在变电站配置
一台单相备用变，一旦某一相变压器发生故障时，可在短时 间内换上备用变而恢复供电。而三相共体变压器除运输问题 外，若在运行中发生故障，很难在短时间内修复，会造成难 以估量的经济损失。
况下主网的电压波动范围越小，地区供电电压质量依靠无功 调节和下级网有载调压变压器确保，为适应季节性运行方式 的调整需要，采用无励磁调压方式完全胜任。从可靠性、经 济性及系统运行方式考虑，特高压变压器采用无励磁调压方 式。
二、特高压变压器与常规变 压器的不同
3、采用中性点调压方式
常规变压器。目前，500kV,750kV级单相自耦变压器
二、特高压变压器与常规变 压器的不同
国内外情况。国外超高压电网中，美国、法国选用无励
磁调压，英国、意大利、瑞典等选用无分接头变压器，仅有 德国、日本采用有载调压。我国500 kV变压器有载调压和无 励磁调压并存，西北750 kV输变电示范工程主变为单相自耦 变，采用无励磁调压方式。
采用无载调压的合理性。系统电压等级越高，正常情
特高压变压器电压等级高、容量大，1000MVA，体积和 重量都很大，总重量可以达到715T，因此变压器在研制时就 需要考虑很多关键技术问题。
二、特高压设备的国产化
➢ 主绝缘的设计：绕组间主绝缘的设计、500kV端部
绝缘设计、高压绕组纵绝缘设计、1000kV出线及500kV端 部出线设计；
1000kV侧母线
高压侧开关 *
TA1
二、特高压变压器与常规变
压器的不同
1000kV侧母线
1000kV侧母线
高压侧开关 *
TA1
高压侧开关 *
TA1
500kV侧母线 公共绕组 低压绕组
500kV侧母线 公共绕组 低压绕组
500kV侧母线 公共绕组 低压绕组
中压侧开关 TA2
*
TA4
*
中压侧开关 TA2
么铁心柱高度必然增加，这将导致变压器高度过高，造成运 输困难；
相对于两芯柱，每柱500MVA的设计，三芯柱每柱
334MVA的设计更加成熟可靠。
三、特高压变压器的选型
3、绝缘水平的确定
选择绝缘水平时，一要考虑到我国设备制造水平，要留有 裕度；二要考虑我国特高压工程建设时间较晚（像美国、前 苏联、日本、意大利都是在70年代开始规划研究特高压技术， 最终前苏联于1985年建成世界上第一条特高压线路，日本于 1992年建成特高压线路），可以借鉴和吸收国外先进经验， 也不宜过分保守，二者兼顾。
*
TA4
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中压侧开关 TA2
*
TA4
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TA5
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调压变
补偿变
TA6
*
TA5
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TA7*
调压变
补偿变 TA6
*
TA5
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TA7*
调压变
补偿变
TA6
*
A相
低压侧开关TA3
*
110kV侧母线
B相
低压侧开关TA3
*
110kV侧母线
C相
低压侧开关TA3
*
110kV侧母线
中性点调压原理
图中 1、中性点接在调压绕组①上，
有载调压增加了变压器结构的复杂性和设备造价，降低了 设备的运行可靠性。
有载调压开关故障约为无载调压变压器的4倍，而有载调 压装置自身的故障约占40%。
有载调压开关不仅自身带有不可靠因素，如操纵机构、控 制回路、灭弧等，同时还带来如损耗、动稳定、绝缘、漏磁 及谐振过电压等一系列问题。
故在工程中是否选用有载调压变压器应通过系统论证，不 应仅根据使用要求。
• 1000KV变压器采用中性点无励磁正反调压方式，调压装
置共分9档。5档位额定档，当调压装置处于1～4档时， 调压绕组中的电流为正；当调压装置处于6～9档时，调压 绕组中的电流为负；随着调压装置正负档位切换，调压变 内流过电流互感器的电流极性也随之改变。
三、特高压变压器的选型
1、总体结构的确定
均采用中压线端调压方式。由于调压时绕组每匝电压不变， 不会引起铁芯磁通改变，故这种调压方式称为恒磁通调压。 当中压侧电压调整时，低压侧电压不受或少受影响。
特高压变压器。变压器中压侧额定电流大、引线粗，采
用线端调压时，大量引线的绝缘处理难度大，高场强区域范 围较大，因而中压侧线端往往成为变压器绝缘的薄弱点。特 高压变压器采用中性点调压方式主要由变压器自身特点决定。
②端接地 2、中性点接在调压绕组②上，
①端接地 则由于电流方向不一样可以达到 升压和降压的目的
二、特高压变压器与常规变 压器的不同
4、调压补偿变差动保护
调压变和补偿变分别配置I套差动保护。调压变和补偿变的线 圈匝数占整个变压器匝数的比例相对较小。由特高压变压器 调压变保护动模试验可知，即使调压变发生25%的匝间故障 (这种匝间故障对于调压变来说是非常严重的内部故障)，变 压器主体差动保护感受到的差流幅值刚刚超过差动保护起动 定值，当调压变短路匝比继续下降之后，变压器主体差动保 护甚至不能够起动。因此，在原有主体保护的基础上，增设 了调压变和补偿变的差动保护，以提高调压变和补偿变发生 匝间故障时的灵敏度。此外，由于单独配置的调压变和补偿 变的差动保护主要是用来提高小故障情况下的灵敏度，所以 无需为其配置差动速断保护。
二、特高压变压器与常规变 压器的不同
交流超高压变压器多数采用中部调压的自耦变压器，用 于联络500 kV与220kV两个电网。但特高压变压器调压涉 及的问题比低电压等级的变压器复杂。
1000kV变压器为单相、油浸、中性点无励磁调压自耦 变压器。每台变压器由主体变和调压补偿变两部分组成。
在调压方式上，特高压变压器与常规变压器不同，特高 压自耦变压器把调压补偿变单独从主体变压器中分离出来。
从外观可以看出，特高压变压器主变是由主体变，调压变、 补偿变分体结构组成。采用分体结构时由于
容量大，电压高，绕组Βιβλιοθήκη Baidu，如果把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，绝缘处理更 加困难。
由于特高压示范工程设备国产化，在没有特高压设备生产
经验前提下，采用分体结构是比较可行的。在500kV设备国 产之初，也是采用的分体结构。
有经验可借鉴。国外特高压变压器几乎全采用单相自耦
变压器。前苏联生产了20余台667 MVA,1150/500 kV单相 自耦变压器。日本百万伏级变电站有1000 kV,1 000 MVA 单相自耦变压器3台。
二、特高压变压器与常规变 压器的不同
2、采用无励磁调压方式
有载调压用于特高压变压器的缺陷。
➢ 漏磁场分析、油箱及铁芯结构件屏弊措施 ➢ 绕组承受突发短路的能力 ➢ 绕组温升控制 ➢ 预防油流漏电 ➢ VFTO问题的研究 ➢ 变压器的运输
二、特高压设备的国产化
➢ 在特高压关键技术上，输电设备的国产化取 得了重大的进展。特高压交流试验基地的3台特高压变压
器分别由特变电工沈阳变压器集团有限公司、西安西电变压器 有限责任公司和保定天威保变电器股份有限公司设计制造，而 特高压交流试验示范工程用的特高压变压器分别由沈变和保变 设计制造。
总体上看，我国的特高压变压器的绝缘水平要求值高于日 本，低于前苏联和欧洲。日本的安全裕度国小，几乎无安全 裕度，不宜效仿。
此外，由于特高压变压器采用分体结构，本体和调压补偿 变压器通过母线联结，如果存在过电压时，过电压波会在联 结母线上产生折、反射，因此对110kV侧绝缘水平的要求也 要相应提高。
采用分体结构可以保证在调压补偿变压器故障时，主体变
仍可单独运行。
三、特高压变压器的选型
2、变压器本体结构的选择
特高压交流试验示范工程用特高压变压器本体采用三芯结 构，也可以采用两芯结构，这两种方案各有千秋，采用三芯 柱方案的原因主要为：
特高压变压器容量单相1000MVA。采用两芯柱方案，那
二、特高压变压器与常规变 压器的不同
1、采用单相自耦变压器
方便运输。容量大和绝缘水平高的特点，致使特高压变
压器重量与体积必然很大，设计和制造时就应考虑运输问题， 因此特高压变压器采用单相结构。
易处理故障。当用3台单相变压器时，可在变电站配置
一台单相备用变，一旦某一相变压器发生故障时，可在短时 间内换上备用变而恢复供电。而三相共体变压器除运输问题 外，若在运行中发生故障，很难在短时间内修复，会造成难 以估量的经济损失。
况下主网的电压波动范围越小，地区供电电压质量依靠无功 调节和下级网有载调压变压器确保，为适应季节性运行方式 的调整需要，采用无励磁调压方式完全胜任。从可靠性、经 济性及系统运行方式考虑，特高压变压器采用无励磁调压方 式。
二、特高压变压器与常规变 压器的不同
3、采用中性点调压方式
常规变压器。目前，500kV,750kV级单相自耦变压器
二、特高压变压器与常规变 压器的不同
国内外情况。国外超高压电网中，美国、法国选用无励
磁调压，英国、意大利、瑞典等选用无分接头变压器，仅有 德国、日本采用有载调压。我国500 kV变压器有载调压和无 励磁调压并存，西北750 kV输变电示范工程主变为单相自耦 变，采用无励磁调压方式。
采用无载调压的合理性。系统电压等级越高，正常情