特高压调压器调压方式分析

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1、2012年中国电机工程学会直流输电与电力电子专委会学术年会论文集特高压变压器调压方式分析田庆(南方电网超高压输电公司检修试验中心，广州510663)摘要：本文对特高压变压器的调压方式进行全面分析。特高压变压器在考虑体积、造价及可靠性的情况下，采用单相自耦变压器成为必然。1000kV自耦变压器因其电压等级的原因，中压线端调压方式很难实现。本文说明了特高压自耦变压器采用中性点无励磁调压方式的合理性，并且分析了9种分接下的调压效果，对比说明了低压补偿的作用。关键词：特高压；变压器；中性点调压；无励磁调压；变磁通调压1引言研发交流特高压变压器的调压装置，必须遵循该调压设备的工作特点，即分接开关性能参

2、数先进，运行安全可靠，满足电力系统发展需要。交流超高压变压器多数采用中部调压的自耦变压[1-2]器，用来联络500kV与220kV两个不同电网。但是特高压作为国内新的高电压等级，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。本文对交流特高压变压器调压问题进行探讨，论述了特高压变压器采用中性点无励磁调压的必要性和可行性。2采用单相自耦变压器的合理性系统电压等级的提高，要求特高压变压器有更高的绝缘水平。特高压变压器的雷电冲击截波绝缘水平为2400kV。特高压输电可以节约投资和节省运行费用，一回1000kV线路的输送容量理论上可为500kV线路输送容量的4～6倍，故特高压变压器的容量也相应的

3、成倍增加，单相容量已达1000MVA。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，这就要在设计和制造时应考虑运输问题，因此特高压变压器为单相结构。采用单相结构的另一优点是，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，如在运行中发生故障，很难在短时间内修复，会造成难以估量的经济损失。国外特高压变压器几乎全是采用单相自耦变压器。如前苏联从上世纪70年代开始研究特高压大容量的1150kV变压器，以后陆续生产了20余台667MVA、1150/500kV单相自耦变压器。日本百万伏级新榛

4、名变电站有1000kV、1000MVA单相自耦变压器3台。自耦变压器和同容量、同电压等级的普通三绕组变压器相比，具有省材料、损耗少、重量轻、尺寸小、成本低、便于安装运输。3采用无励磁调压方式的合理性变压器的调压方式分为有载调压和无励磁调压，不同的调压方式会对变压器的结构产生重大142012年中国电机工程学会直流输电与电力电子专委会学术年会论文集影响。有载调压会大大增加变压器结构的复杂性和设备造价，并降低了设备的运行可靠性。国内[3]外统计资料表明，有载调压开关的故障在变压器故障中占有很大比例，有载调压变压器的故障率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

5、自身带有不可靠因素，如操纵机构，控制回路、灭弧等，同时会带来一系列问题，如损耗，动稳定、绝[4]缘、漏磁及谐振过电压等。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，在其他调压手段能满足要求的条件下应尽可能选用无励磁调压。在国外超高压电网中，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[4]压器，只有德国、日本采用有载调压型式。我国500kV变压器有载调压和无励磁调压并存，西北750kV输变电示范工程主变为单相自耦变，采用的是无励磁调压方式。系统电压等级越高，正常情况下主网的电压波动范围相对越小，地区供电电压质量可以依靠无功调节和下级网的有载调压变压器来

6、保证，为适应季节性运行方式的调整需要，用无励磁调压方式完全可以胜任。从可靠性，经济性及系统运行方式来说，特高压变压器采用了无励磁调压方式。4采用中性点调压方式的合理性图1特高压变压器调压原理图自耦变压器的调压方式，按调压绕组的位置分，可分为线端调压和中性点调压，其中线端调压通常指的中压侧线端调压。目前，电网中运行的500kV、750kV级单相自耦变压器均是采用中压线端调压方式。由于在调压时绕组的每匝电压不变，不会引起铁芯磁通改变，所以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。因变压器中压侧额定电流大、引线粗、当采用线端调压时，大量引线的绝缘处理难度大，高场强区

7、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，这主要是由变压器的自身特点来决定。1000kV级变压器首先应该考虑的是绝缘问题。如长治站主变的变比为：1050/3/525/3×(1±4×1.25%)/110kV，如采用线端调压方式，则调压装置的绝缘水平要求很高，其可靠性是难以保证的。特高压变压器调压方式如图1所示，其中SV、CV、LV、TV、EV、LE、LT分别代表串联绕