国外UHV干式变压器技术现状及发展趋势分析
摘要：介绍和分析了外UHV输变电技术，特别是干式变压器技术的现状和发展趋势，希望能为我1 000 kV UHV输变电系统的研究、设计和建设提供参考。
关键词：电力系统；UHV；干式变压器
随着大型水电、火电和核电基地的建设，中对长距离、大容量UHV和UHV输电的需求日益增加。在现有电网中，中较高DC电压等级为500千伏，较高交流电压等级也为500千伏。2005年底，交流750千伏电网即将投入运行。目前，正在规划、研究和讨论建设DC 800千伏和交流1 000千伏及以上的UHV电网。摘要：对外UHV输变电技术特别是干式变压器技术的现状和发展趋势进行了深入的介绍和分析，以期为我1 000 kV UHV输变电系统的研究、设计和建设提供参考。
1乌克兰干式变压器技术现状及发展趋势
乌克兰是世界上少数几个在发展UHV和UHV传输和转换技术方面有经验的家之一。乌克兰扎布洛热干式变压器研究所是世界上较大的干式变压器研究所。其主要工作范围包括：开展科研、设计、软件工作、开发新产品、设计工装设备和研究生产工艺、制造样品和少量产品、测试电气设备、修理复杂的电气设备、研究和提出家标准、产品认证和咨询服务。其重要的产品开发和试验项目包括：DC 750千伏、320 MVA干式变压器、平波电抗器和隔离开关；750千伏并联电抗器；667 MVA，1 150/500千伏自耦变压器型号；1台800/500 kV自耦变压器型号：750 ~ 1台800 kV套管；DC 600千伏脉冲装置；220 ~ 500千伏中性点套管；干式变压器的环境试验容量达到1 600千伏安；750千伏及以下的电磁电流互感器；500千伏及以下电磁电压互感器；750千伏电容式电压互感器。
俄罗斯干式变压器的技术现状及发展趋势
70年代俄制造单相417 MVA/1 150千伏、三相1 000 MVA/500千伏干式变压器，80年代制造单相667 MVA/1 150千伏、三相1 250 MVA/330千伏干式变压器。
2.1根据运行经验对干式变压器进行设计和工艺改进
从1955年到1990年，工厂生产的电力干式变压器的参数有了很大的改善，电压等级从220千伏增加到1 150千伏，三相干式变压器的容量从240 MVA增加到1250 MVA，单相干式变压器的容量从250 MVA增加到667 MVA。
乌克兰扎布洛热干式变压器研究所通过运行事故反馈，对一系列课题进行了深入研究，取得了良好的改进效果。该系统运行的240台750千伏干式电力变压器近15年来无一例发生事故，可靠性达到较高水平。在此基础上，系统开发了干式变压器的计算机辅助设计程序。
2.2乌克兰扎布洛干式变压器厂
乌克兰扎布洛热干式变压器厂(ZTR)是世界上较大的干式变压器厂，可生产电力和配电干式变压器、电抗器、分裂电抗器、电压互感器、电流互感器、DC换流干式变压器、封闭母线(单相或三相)等。ZTR 70%的产品出口，75个家进口了ZTR的干式变压器，其中中从ZTR进口了73台500千伏电力干式变压器。ZTR生产的主要产品有：六台三相1250 MVA/347千伏干式变压器(1980年生产)；21台升压干式变压器，用于三相1 000 MVA/500千伏发电机；三相三绕组300 MVA，500/154/38千伏干式变压器。 67台单相417 MVA，750/500千伏干式变压器(1978年生产)；一台单相533 MVA，500/330千伏和一台单相417 MVA，1台150/500千伏干式变压器(1981年生产)；有26台单相667/180 MVA，1台150/500千伏自耦变压器(1979年20台，1972年6台)。 320 MVA，750千伏换流干式变压器。 120 Mvar、800 kV和300 Mvar、1 150 kV并联电抗器及其中性点电抗器。 OLTC330千伏，2 000安.单相60 Mvar，500 kV可控电抗器1台(1989年生产)。 143 417/50 MVA干式变压器(1972年105台，1973年38台)。三相25 Mvar、110 kV可控电抗器(1997年生产)。单相500 MVA，765/345千伏13%(每级1.3%)自耦变压器出口巴西，P0=200千瓦，Pk=700千瓦。配电干式变压器和各种特殊干式变压器。35千伏，31.5千伏安封闭式母线。 #p#分页标题#e#
ZTR 生产的铁心绑扎采用粘带绑扎，铁心柱内填一层薄纸筒纸板，然后绑上粘带，铁心夹件采用钢带拉紧，与西门子、 ABB 公司所生产的干式变压器结构相似。绕组电压在 500 kV 及以上一律采用的是油流不导向结构，所以绕组内径、外径有锁撑，看不见线饼里存在挡油板。干式变压器附件较为落后，放油阀门采用的是水阀，油箱加工较为粗糙，油箱顶部斜坡较大，工人操作困难。干式变压器采用磁屏蔽，硅钢片宽度约为 80 mm ，厚度为 15 ～ 30 mm ，端部用电焊把硅钢片焊在一起。干式变压器套管结构较落后，套管上部带了一个铁丝均压罩，不设均压球，套管油压靠另外设置的一个小油枕。
3 日本干式变压器技术现状及发展趋势
为了满足 21 世纪日益增长的电力需求，东京电力公司（ TEPCO ）开发了日本较好套 1 000 kV 输电系统，并且正在 Shin-Haruna 变电站 1 000 kV 试验场运行以测试 1 000 kV 设备的性能及可靠性。三菱电气开发了多种 1 000 kV 电气设备。东芝公司的 Ako 工厂生产了一款 1 000 kV 用于资格测试的有载调压单相壳式干式变压器。下面对东芝公司生产的 1 000 kV 干式变压器的规格、构造、安装和测试情况进行介绍。
3.1 规格
东芝公司 1 000 kV 有载调压单相壳式干式变压器的基本规格参数见表 1 。
表 1 1 000 kV 有载调压单相壳式干式变压器基本参数 额定容量 /MVA 3 000/3
第三绕组容量 /MVA 1 200/3
额定高压侧电压 /kV 1 050/
额定中压侧电压 /kV 525/
额定低压侧电压 /kV 147 kV
调压范围
986 6/ ～ 1 133.6/ 范围内 27 档调节
测试电压
雷击脉冲承受电压 原边侧 1 950 kV ，次级侧 1 300 kV
长期工频耐受电压 交流 1.5E 1 h ； E 5 min ； 1.5E 1 h
阻抗 18%
冷却方式 强迫油循环，强迫风冷
噪声等级 65 dB
注： E=1 100/ kV
高压和中压侧容量的选择主要是为了满足较大输送容量的要求。第三绕组容量 1 200 MVA （ 40% 的高压和中压侧容量）的选择主要是为了满足 1 000 kV 输电线路所要求的较大视在容量。低压侧绕组额定电压如果像 500 kV 干式变压器那样选择 63 kV 的话，将会导致很大的故障电流，选择 147 kV 是为了使得和低压侧绕组相联设备的体积不致增加。阻抗值（短路电压百分比）选择 18% 是考虑到电网的较大稳定性，它是由接地故障电流的抑制和干式变压器设计的经济性等因素决定的。因为 1 000 kV 变电站将建在山区，所以所有的干式变压器配件都必须采用铁路或大型拖车来运送。为了满足运输条件的限制， 1 000 kV 干式变压器的主体部分被拆成了两个单元，每个单元都配备一套自动有载调压装置。长期交流工频耐受电压的选择是由对未来 1 000 kV 输电系统的故障分析所得到的，在试验过程中不得出现局部放电。雷击脉冲承受试验电压是由具有高性能避雷器的 1 000 kV 输电系统的暂态电压分析所得到的。高压侧选择 1 950 kV ，中压侧选择 1 300 kV 。 65 dB 的噪声水平主要是为了使变电站的噪声降至较小，可通过在干式变压器周围安装钢板屏障来实现。 #p#分页标题#e#
3.2 构造
1 000 kV 干式变压器的电压和容量都是 500 kV 干式变压器的 2 倍，它是日本目前使用的较大的干式变压器。但是，运输和安装空间的限制要求运输尺寸不能比 500 kV 干式变压器的大。所以选择把单相干式变压器分成 2 个单元，每个单元都具有和 1 个 500 kV ， 1 500/3 MVA 干式变压器相同的容量。这 2 个单元可以通过一个油—汽衬垫的 T 型套管并联运行。 1 000 kV 干式变压器必须能够承受 500 kV 干式变压器 2 倍的电压，而应满足运输限制所要求的较小绝缘距离。因此，绕组的排列和绝缘的构造都应尽量减小电场的局部聚集，并且安排了大量的屏障用来把油空间恰当地分隔开；还采用净化处理工艺来减少油中的杂质，这样有助于保证更大的绝缘裕度，如果仅仅用绝缘纸，那么 1 000 kV 导线的绝缘是不可接受的，采用了多层屏障来减小导线到干式变压器外壳之间的绝缘距离。
4 结语
现在，可以进行长期励磁试验的 1 000 kV 干式变压器已经生产出来，经过测试这些干式变压器的经济运行是切实可靠。 1 000 kV 干式变压器的发展、制造、运输和装配技术也可以用来提高 500 kV 及以下电压等级干式变压器的质量。
