750kV變壓器的研制

趙銀漢
（保定天威保變電氣股份有限公司，河北省 保定市 071056）

　　摘　要： 由保定天威保變電氣股份有限公司自主研發(fā)的用于750 kV輸變電示范工程的4臺750 kV變壓器產(chǎn)品均為一次試驗、試制成功，各項性能指標完全滿足或優(yōu)于用戶的要求，2005年9月26日順利投產(chǎn)后運行情況良好。文章介紹了500 MVA/750 kV變壓器的主要性能參數(shù)，分析了其成功研制750 kV變壓器的技術(shù)基礎(chǔ)，對750 kV變壓器研制的關(guān)鍵技術(shù)，如產(chǎn)品總體結(jié)構(gòu)、主縱絕緣結(jié)構(gòu)、漏磁分析、防止局部過熱、抗短路能力和制造與試驗技術(shù)等進行了重點介紹。
　　關(guān)鍵詞： 電力系統(tǒng)；國家電網(wǎng)；750 kV輸變電示范工程；750 kV變壓器；國產(chǎn)化

　　在我國750 kV輸變電示范工程主變壓器設(shè)備的招標中，保定天威保變電氣股份有限公司(下稱天威保變)憑借自己良好的500 kV變壓器運行業(yè)績和雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)一舉中標4臺500 MVA/750 kV主變壓器的研制任務(wù)。天威保變在“九五”1 000 kV特高壓變壓器相關(guān)技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，針對750 kV變壓器研制開展了大量深入的研究工作，于2004年10月19日成功研制出我國首臺750 kV變壓器。2005年9月26日，4臺750 kV變壓器成功實現(xiàn)了掛網(wǎng)運行。

1 750 kV變壓器的主要性能參數(shù)

　　國內(nèi)首臺750 kV變壓器在2003年10月19日一次試制成功，各項性能指標完全滿足或優(yōu)于用戶的要求，其主要性能指標的試驗值、要求值比較見表1。

2 750 kV變壓器研制的技術(shù)基礎(chǔ)

2.1 前期科研情況
　　在“七五”至“九五”期間，天威保變針對500 kV大容量變壓器進行了大量的科研開發(fā)工作，從而使其500 kV變壓器擁有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和運行業(yè)績。在“九五”期間，天威保變針對1 000 kV特高壓變壓器研制所涉及到的絕緣技術(shù)、短路強度、局部過熱、油流帶電、運輸問題等關(guān)鍵技術(shù)進行了深入的研究。如開展了大型變壓器防止局部過熱技術(shù)的模型試驗研究、進行了變壓器沖擊梯度模型和產(chǎn)品的測量試驗研究、開展了變壓器油流帶電問題的試驗研究等，并與有關(guān)大學(xué)合作開發(fā)或升級了變壓器電場、磁場、波過程、油流溫度場、短路機械強度計算等大型分析計算軟件，取得了多項研究成果，為750 kV變壓器的開發(fā)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

2.2 國外先進技術(shù)的引進、消化與吸收
　　在“八五”、“九五”期間，天威保變對引進日本東芝公司、日立公司的變壓器設(shè)計制造技術(shù)進行了廣泛的消化、吸收及二次開發(fā)工作，從而使公司的整體技術(shù)水平得到了大幅提高。在“十五”期間，同西門子公司合作一舉中標三峽左岸電站840 MVA/500 kV變壓器的制造，同時引進了具有國際領(lǐng)先水平的西門子公司500 kV變壓器設(shè)計制造技術(shù)。經(jīng)過對西門子公司500 kV變壓器設(shè)計制造技術(shù)的消化吸收和三峽左岸電站變壓器的成功合作制造，天威保變基本掌握了西門子公司的變壓器設(shè)計制造技術(shù)。如西門子公司的計算分析技術(shù)已應(yīng)用于本公司的產(chǎn)品設(shè)計中，先進結(jié)構(gòu)已大量成功應(yīng)用在本公司的產(chǎn)品上。這些對提高公司的整體技術(shù)水平起到了極大的推動作用，為此次750 kV變壓器的研制發(fā)揮了重要的作用。

2.3 1 000 kV特高壓變壓器樣機的研制
　　為了驗證1 000 kV級產(chǎn)品相關(guān)研究的成果，結(jié)合對500 kV并聯(lián)電抗器試驗的需要，于2002年試制成功了1臺160 MVA，1 050 kV單相電力變壓器，為設(shè)計、制造750 kV變壓器打下了堅實的基礎(chǔ)。1 000 kV特高壓變壓器樣機的主要參數(shù)和指標如下：
產(chǎn)品名稱　　　　單相強油風(fēng)冷電力變壓器
產(chǎn)品型號　　　　DFP-160000/1050
額定容量/MVA　　160

額定電壓
絕緣水平　　　　SI1675LI2250AC950-LI480AC200/LI325AC140
阻抗電壓/%　　　14
冷卻方式　　　　強油風(fēng)冷（ODAF）

2.4 廠房設(shè)備的技術(shù)條件
　　天威保變經(jīng)過“八五”、“九五”期間的大量技術(shù)改造，建成了具有國際一流水平的雙百萬(100萬 kVA、100萬 kV)巨型裝配廠房和超高壓試驗室，引進了具有國際領(lǐng)先水平的大型繞線機、絕緣件加工中心、喬格鐵心剪切線、煤油氣相干燥設(shè)備、局部放電測試儀、諧波分析儀等儀器設(shè)備，特別是針對三峽工程變壓器的研制，公司又投巨資進行了大規(guī)模的技術(shù)改造，使公司的變壓器制造技術(shù)達到了一個新水平，完全具備750 kV變壓器研制的條件。

3 750 kV變壓器研制的關(guān)鍵技術(shù)

　　750 kV變壓器是目前國內(nèi)電壓等級最高、單相容量最大的變壓器，涉及到產(chǎn)品總體結(jié)構(gòu)、主縱絕緣結(jié)構(gòu)、漏磁分析、防止局部過熱、抗短路能力和制造與試驗技術(shù)等多項關(guān)鍵技術(shù)，天威保變對此進行了大量的、深入的研究，取得了豐碩的成果。

3.1 產(chǎn)品總體結(jié)構(gòu)的確定
　　該產(chǎn)品是國內(nèi)首次研制的750 kV自耦聯(lián)絡(luò)變壓器。公司根據(jù)其技術(shù)特點，通過總結(jié)多年來成熟的500 kV變壓器設(shè)計經(jīng)驗，分析研究國內(nèi)外超高壓變壓器技術(shù)資料，同時基于該產(chǎn)品的特殊意義，確立了產(chǎn)品運行安全可靠第一的設(shè)計思想。在重點解決絕緣結(jié)構(gòu)、漏磁場分析、抗短路能力等關(guān)鍵技術(shù)問題的基礎(chǔ)上，通過對兩柱并聯(lián)和串聯(lián)、強油冷卻和自然冷卻、勵磁線圈結(jié)構(gòu)等不同結(jié)構(gòu)方案的分析比較，借鑒500 kV變壓器成熟的結(jié)構(gòu)和技術(shù)，結(jié)合變壓器安裝位置、國內(nèi)運輸條件，以及產(chǎn)品運行對可靠性的要求，最終確定采用兩柱并聯(lián)、強油冷卻的總體結(jié)構(gòu)。

3.2 變壓器主絕緣研究
　　根據(jù)GB 1094.3—2003的要求，750 kV變壓器在絕緣試驗中需進行帶有局部放電測量的短時感應(yīng)耐壓試驗（ACSD），即在感應(yīng)耐壓試驗時監(jiān)測局放，試驗中監(jiān)測到的局放電壓比以往產(chǎn)品長時感應(yīng)耐壓試驗（ACLD）的監(jiān)測局放電壓提高了10%，因此750 kV變壓器對絕緣設(shè)計提出了更高的要求。同時，局部放電測量已經(jīng)成為考核超高壓變壓器絕緣結(jié)構(gòu)可靠性的重要手段，局部放電量的大小對產(chǎn)品絕緣性能具有很大影響。
　　750 kV變壓器的絕緣設(shè)計采用了無局放設(shè)計，其絕緣結(jié)構(gòu)采用了傳統(tǒng)的油紙絕緣，各繞組之間主絕緣采用薄紙筒小油隙結(jié)構(gòu)，繞組端部利用成型角環(huán)合理分割油隙。為了保證變壓器各部位的絕緣具有足夠的裕度，在絕緣設(shè)計時對絕緣結(jié)構(gòu)進行了全場域分析，計算在ACSD、雷電沖擊試驗和操作沖擊試驗等各種絕緣試驗情況下繞組間主絕緣結(jié)構(gòu)、繞組端部絕緣結(jié)構(gòu)的電場分布，對絕緣結(jié)構(gòu)中的每一個油隙都要進行絕緣強度校算，并根據(jù)計算結(jié)果優(yōu)化絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過在關(guān)鍵部位采取局部加強、結(jié)構(gòu)改進等措施，避免局部場強集中，提高了整個油紙絕緣系統(tǒng)的絕緣強度。