摘要：大容量特高压交流变压器三相额定容量达450万千伏安，与特高压线路的自然输送功率形成良好匹配，能进一步提高特高压变电站的经济性，具有重要的应用前景。
关键词：特高压；交流；变压器；工程应用；创新；分析
引言：与工程大量应用的单相100万千伏安特高压变压器相比，大容量特高压变压器的容量增大50%，技术水平更高、研制难度更大，为攻克技术和制造难关，研究人员采用了产学研用联合研制的开放式创新模式，汇集了国内一流的研究资源和专家人才，前后历时六年，先后分阶段、创造性地完成了两台150万千伏安特高压科研样机研制，并成功完成工厂模拟解体、组装和严格试验验证，形成了可整体运输、局部解体运输和全部解体运输的产品系列。
1.特高压变压器（换流变）主要结构特点
1.11000kV特高压交流变压器结构特点
1000kV晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程用特高压交流变压器单体容量达到1000MVA，额定电压达1050kV，由主体变压器和调压变压器两部分组成，二者之间通过管母线进行连接主体变为单相、油浸式、无励磁调压自耦变压器，采用单相五柱式铁心、线圈3柱并联结构，3个主柱的高压绕组、中压绕组、低压绕组分别并联引出；采用中性点变磁通调压方式，外置调压补偿变压器，简化了主体变压器的结构。
1.2800kV特高压直流换流变压器结构特点
向家坝-上海（简称向上）±800kV特高压直流输电示范工程用换流变压器最高阀侧电压800kV（直流）、网侧电压500kV（交流），最大单台容量321 MVA，锦屏-苏南特高压直流输电工程高端换流变压器阀侧电压800kV（直流）、网侧电压500kV（交流），最大单台容量达363 MVA。相比特高压交流变压器，特高压换流变绝缘结构需要综合考虑交、直流电场的混合作用，设计难度更大。800kV换流变压器的外形尺寸由换流变压器的技术性能参数和结构确定。其中，换流变压器阀侧引线结构对运输尺寸的影响很大。换流变压器阀侧引线结构，可以采用放置在油箱内部和独立放置在外部两种方式。这两种阀侧引线结构，均由大直径均压管、覆盖绝缘以及多层由瓦楞纸板与绝缘底板交替包捆的绝缘筒组成。通过合理设置绝缘筒的数量以及合适的引线安装位置，可以在有限空间内最大限度提高引线均压管到油箱以及铁心等接地位置的绝缘强度。
2.特高压变压器的工程应用
2.1我国特高压变压器的应用概况
自2009年我国首条特高压交流输电工程投运以来，先后有多条特高压交流输电工程投入运行，充分检验了特高压变压器的性能。我国特高压变压器研制及应用可分以下几个阶段。一是试验示范阶段：2009年1月，“晋东南—南阳—荆门”特高压交流试验示范工程正式建成投运，所用特高压变压器均为单相自耦油浸式无励磁变压器。2011年12月，特高压试验示范工程扩建工程建成投运，双柱结构特高压变压器首次投入工程应用。二是示范应用阶段：2013年9月，世界上首个商业化运行的同塔双回特高压交流输电工程—–—“皖电东送”特高压交流工程正式建成投运，该工程世界首次采用了有载调压式特高压变压器。三是规模化应用阶段：2014年12月，“浙北—福州”特高压交流输电工程正式投运，标志着我国特高压交流电网进入规模化建设阶段。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.2关键原材料、组部件国产化应用
高压出线装置、高压套管、硅钢片和绝缘纸板等是特高压变压器的关键原材料、组部件，由于国内制造水平所限，前期特高压交流试验示范工程用特高压变压器所用硅钢片、出线装置和套管等完全依靠进口。为突破制约我国特高压交流输电技术发展的技术瓶颈，国内科研单位和制造企业联合攻克了原材料、组部件的技术参数、结构设计、工艺控制和检验试验等关键技术，实现了国产硅钢片、1000kV出线装置、1000kV套管等在后续特高压工程中的应用。一是我国已成功研制特高压变压器用优质取向硅钢片，技术性能和批量质量控制水平与进口硅钢片相当，已在“皖电东送”特高压输电工程得到应用，打破了长期依赖进口的局面。二是我国自主研制的特高压变压器（电抗器）用1000kV标准化通用出线装置结构简洁、可靠性高，与瑞士魏德曼相比多做了电气绝缘和机械振动裕度试验，并通过了特高压变压器和并联电抗器真型试验，打破了国外技术垄断，自皖电东送工程以来已实现工程应用。三是我国自主研制的1100kV油纸电容式套管在“浙北—福州”特高压交流输变电工程中得到应用，一举打破国外公司长期以来对国际特高压套管的垄断局面。
3.特高压变压器的新发展
3.1特高压升压变压器
随着特高压电网的进一步发展，大型电厂采用特高压输电技术接入电网，可减少中间升压环节，缩短电气距离，节约土地资源和工程投资，进一步发挥特高压输电的优势，促进能源基地集约开发和能源资源优化配置。我国自主研制的DFP-400 000/1000特高压发电机升压变压器由发电机出口电压27kV直接升压到1000kV，减少了输电中间环节，节约了输电走廊，降低线损、提高了电网的稳定性。特高压升压变压器已在安徽平圩电厂投入使用。
3.2特高压交流
1000kV降压220kV变压器随着我国特高压交流骨干网架的建设，考虑到某些地区存在集中大负荷，而该地区附近没有500kV电网，在此情况下有必要研究特高压1000kV降压220kV变压器的可行性，为特高压骨干网架与220kV电网直连提供技术储备。采用特高压1000kV降压220kV变压器，可以方便地将220kV系统接入特高压骨干网，充分利用现有220kV电网资源，节省电网投资，与常规1000kV降压500kV，再由500kV降压220kV相比，省去一级降压过程，可减少占地、节省设备投资、降低损耗、提高输电效率。但是，经研究论证，特高压1000kV降压220kV变压器应用场合需要满足一定条件，才能在经济性和短路电流之间获得平衡，即特高压1000kV降压220kV变压器适用于负荷量大、负荷密度高，且本地电源容量相对较小的地区。目前，特高压1000kV降压220kV变压器还没有开展工程应用。
总结：我国完全具备1000kV特高压交流变压器自主设计和制造能力，已建成六条特高压交流输电工程，累计投入运行的特高压变压器超过100台，充分验证了特高压变压器的性能；我国在特高压变压器用硅钢片、1000kV出线装置、1100kV套管等原材料、组部件国产化方面取得重要突破；随着特高压电网的规模化建设及特高压变压器制造水平的提升，我国相继研制了特高压升压变压器、特高压大容量变压器和解体式特高压变压器等特高压系列创新成果，有力地支撑了我国特高压交流电网建设。
参考文献：
[1]班连庚，郑彬，周佩朋，韩彬，项祖涛，孙岗，王晓彤，王东阳，刘北阳，滕文涛，刘英志.特高压交流变压器选相合闸技术研究及工程应用[J].电网技术，2018，42（04）：1226-1233.
[2]方璐，徐先勇，刘定国.基于UHV-FTRTPS的特高压交流变压器局部放电试验技术[J].高电压技术，2017，43（01）：225-231.
[3]李勇，严兆楠，孙树波，宁贜如，苏钟焕，刘金波.特高压交流变压器解体运输及现场组装技术研究[J].变压器，2016，53（07）：17-21.
[4].国家电网公司成功研制出大容量特高压交流变压器[J].电力系统自动化，2015，39（07）：123.
论文作者:张一玮,贺一飞,周佳幸
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/17
标签：特高压论文; 变压器论文; 工程论文; 电网论文; 结构论文; 硅钢片论文; 我国论文; 《电力设备》2018年第19期论文;