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(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，希望能為我1 000 kV UHV輸變電系統(tǒng)的研究、設(shè)計(jì)和建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；UHV；干式變壓器

隨著大型水電、火電和核電基地的建設(shè)，中對(duì)長(zhǎng)距離、大容量UHV和UHV輸電的需求日益增加。在現(xiàn)有電網(wǎng)中，中較高DC電壓等級(jí)為500千伏，較高交流電壓等級(jí)也為500千伏。2005年底，交流750千伏電網(wǎng)即將投入運(yùn)行。目前，正在規(guī)劃、研究和討論建設(shè)DC 800千伏和交流1 000千伏及以上的UHV電網(wǎng)。摘要：對(duì)外UHV輸變電技術(shù)特別是干式變壓器技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)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(tǒng)的研究、設(shè)計(jì)和建設(shè)提供參考。

1烏克蘭干式變壓器技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

烏克蘭是世界上少數(shù)幾個(gè)在發(fā)展UHV和UHV傳輸和轉(zhuǎn)換技術(shù)方面有經(jīng)驗(yàn)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：開展科研、設(shè)計(jì)、軟件工作、開發(fā)新產(chǎn)品、設(shè)計(jì)工裝設(shè)備和研究生產(chǎn)工藝、制造樣品和少量產(chǎn)品、測(cè)試電氣設(shè)備、修理復(fù)雜的電氣設(shè)備、研究和提出家標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品認(rèn)證和咨詢服務(wù)。其重要的產(chǎn)品開發(fā)和試驗(yàn)項(xiàng)目包括：DC 750千伏、320 MVA干式變壓器、平波電抗器和隔離開關(guān)；750千伏并聯(lián)電抗器；667 MVA，1 150/500千伏自耦變壓器型號(hào)；1臺(tái)800/500 kV自耦變壓器型號(hào)：750 ~ 1臺(tái)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(yàn)容量達(dá)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(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

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(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)對(duì)干式變壓器進(jìn)行設(shè)計(jì)和工藝改進(jìn)

從1955年到1990年，工廠生產(chǎn)的電力干式變壓器的參數(shù)有了很大的改善，電壓等級(jí)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運(yùn)行事故反饋，對(duì)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(tǒng)運(yùn)行的240臺(tái)750千伏干式電力變壓器近15年來無一例發(fā)生事故，可靠性達(dá)到較高水平。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)開發(fā)了干式變壓器的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)程序。

2.2烏克蘭扎布洛干式變壓器廠

烏克蘭扎布洛熱干式變壓器廠(ZTR)是世界上較大的干式變壓器廠，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(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(tái)500千伏電力干式變壓器。ZTR生產(chǎn)的主要產(chǎn)品有：六臺(tái)三相1250 MVA/347千伏干式變壓器(1980年生產(chǎn))；21臺(tái)升壓干式變壓器，用于三相1 000 MVA/500千伏發(fā)電機(jī)；三相三繞組300 MVA，500/154/38千伏干式變壓器。 67臺(tái)單相417 MVA，750/500千伏干式變壓器(1978年生產(chǎn))；一臺(tái)單相533 MVA，500/330千伏和一臺(tái)單相417 MVA，1臺(tái)150/500千伏干式變壓器(1981年生產(chǎn))；有26臺(tái)單相667/180 MVA，1臺(tái)150/500千伏自耦變壓器(1979年20臺(tái)，1972年6臺(tái))。 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(tái)(1989年生產(chǎn))。 143 417/50 MVA干式變壓器(1972年105臺(tái)，1973年38臺(tái))。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(jí)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。 #p#分頁標(biāo)題#e#

ZTR 生產(chǎn)的鐵心綁扎采用粘帶綁扎，鐵心柱內(nèi)填一層薄紙筒紙板，然后綁上粘帶，鐵心夾件采用鋼帶拉緊，與西門子、 ABB 公司所生產(chǎn)的干式變壓器結(jié)構(gòu)相似。繞組電壓在 500 kV 及以上一律采用的是油流不導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，所以繞組內(nèi)徑、外徑有鎖撐，看不見線餅里存在擋油板。干式變壓器附件較為落后，放油閥門采用的是水閥，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(jié)構(gòu)較落后，套管上部帶了一個(gè)鐵絲均壓罩，不設(shè)均壓球，套管油壓靠另外設(shè)置的一個(gè)小油枕。

3 日本干式變壓器技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

為了滿足 21 世紀(jì)日益增長(zhǎng)的電力需求，東京電力公司（ TEPCO ）開發(fā)了日本較好套 1 000 kV 輸電系統(tǒng)，并且正在 Shin-Haruna 變電站 1 000 kV 試驗(yàn)場(chǎng)運(yùn)行以測(cè)試 1 000 kV 設(shè)備的性能及可靠性。三菱電氣開發(fā)了多種 1 000 kV 電氣設(shè)備。東芝公司的 Ako 工廠生產(chǎn)了一款 1 000 kV 用于資格測(cè)試的有載調(diào)壓?jiǎn)蜗鄽な礁墒阶儔浩鳌Ｏ旅鎸?duì)東芝公司生產(chǎn)的 1 000 kV 干式變壓器的規(guī)格、構(gòu)造、安裝和測(cè)試情況進(jìn)行介紹。

3.1 規(guī)格

東芝公司 1 000 kV 有載調(diào)壓?jiǎn)蜗鄽な礁墒阶儔浩鞯幕疽?guī)格參數(shù)見表 1 。

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

第三繞組容量 /MVA 1 200/3

額定高壓側(cè)電壓 /kV 1 050/

額定中壓側(cè)電壓 /kV 525/

額定低壓側(cè)電壓 /kV 147 kV

調(diào)壓范圍

986 6/ ～ 1 133.6/ 范圍內(nèi) 27 檔調(diào)節(jié)

測(cè)試電壓

雷擊脈沖承受電壓 原邊側(cè) 1 950 kV ，次級(jí)側(cè) 1 300 kV

長(zhǎng)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(qiáng)迫油循環(huán)，強(qiáng)迫風(fēng)冷

噪聲等級(jí) 65 dB

注： E=1 100/ kV

高壓和中壓側(cè)容量的選擇主要是為了滿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(cè)容量）的選擇主要是為了滿足 1 000 kV 輸電線路所要求的較大視在容量。低壓側(cè)繞組額定電壓如果像 500 kV 干式變壓器那樣選擇 63 kV 的話，將會(huì)導(dǎo)致很大的故障電流，選擇 147 kV 是為了使得和低壓側(cè)繞組相聯(lián)設(shè)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(wěn)定性，它是由接地故障電流的抑制和干式變壓器設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性等因素決定的。因?yàn)?1 000 kV 變電站將建在山區(qū)，所以所有的干式變壓器配件都必須采用鐵路或大型拖車來運(yùn)送。為了滿足運(yùn)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(diào)壓裝置。長(zhǎng)期交流工頻耐受電壓的選擇是由對(duì)未來 1 000 kV 輸電系統(tǒng)的故障分析所得到的，在試驗(yàn)過程中不得出現(xiàn)局部放電。雷擊脈沖承受試驗(yàn)電壓是由具有高性能避雷器的 1 000 kV 輸電系統(tǒng)的暫態(tài)電壓分析所得到的。高壓側(cè)選擇 1 950 kV ，中壓側(cè)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，可通過在干式變壓器周圍安裝鋼板屏障來實(shí)現(xiàn)。 #p#分頁標(biāo)題#e#

3.2 構(gòu)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(yùn)輸和安裝空間的限制要求運(yùn)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)單元可以通過一個(gè)油—汽襯墊的 T 型套管并聯(lián)運(yùn)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(yīng)滿足運(yùn)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(gòu)造都應(yīng)盡量減小電場(chǎng)的局部聚集，并且安排了大量的屏障用來把油空間恰當(dāng)?shù)胤指糸_；還采用凈化處理工藝來減少油中的雜質(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(dǎo)線的絕緣是不可接受的，采用了多層屏障來減小導(dǎo)線到干式變壓器外殼之間的絕緣距離。

4 結(jié)語

現(xiàn)在，可以進(jìn)行長(zhǎng)期勵(lì)磁試驗(yàn)的 1 000 kV 干式變壓器已經(jīng)生產(chǎn)出來，經(jīng)過測(cè)試這些干式變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是切實(shí)可靠。 1 000 kV 干式變壓器的發(fā)展、制造、運(yùn)輸和裝配技術(shù)也可以用來提高 500 kV 及以下電壓等級(jí)干式變壓器的質(zhì)量。