摘要：特高压作为国内新的高一级电压等级，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。
关键词：特高压；变压器；调压方式；中性点；无励磁调压
1、采用单相自藕变压器的合理性
特高压变压器主要包括发电机升压变、降压变和联络变。本文所讨论的主要指特高压变电站中用到的降压变和联络变。系统电压等级的提高，要求变压器有更高的绝缘水平。特高压变压器的基准绝缘水平（雷电冲击绝缘水平）为1950～2250 kV。特高压输电的主要目的在于节约投资和节省运行费用，一回1000 kV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成倍增加，单相容量已>1000 MVA。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。从运输条件考虑，特高压变压器应为单相结构。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。
自藕变压器和同容量、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。在超高压、特高压系统中还具有改善系统稳定性等优点。故特高压变压器采用单相自藕变压器是合理的。
2、特高压变压器调压方式
2.1有载和无励磁调压方式的选择
变压器的调压方式分为有载调压和无励磁调压。不同调压方式会对变压器的结构产生重大影响。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普通变压器的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、绝缘、漏磁及谐振过电压等。故在工程中选用有载调压变压器的情况很少。
当前，我国500 kV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藕变，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，地区供电电压的质量要依靠无功调节和下级网的有载调压变压器来保证，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，特高压变压器用无励磁调压更合理。
2.2调压位置的选择
自藕变压器的调压方式，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500 kV级单相自藕变压器均是采用中压线端调压方式。下
面介绍几种调压方式。
2.2.1中性点调压方式
自藕变压器的中性点调压电路见图1（a）。这种调压方式的最大优点是调压绕组和调压装置的电压低，绝缘要求低，制造工艺易实现，整体造价低。问题是会引起相关调压，或称变磁通调压，也就是说
在系统电压变化时，如果调整分接位置，则三侧电压均要随之变化。如果高压侧电压变化大，低压侧电压变化随之加大，有可能会使低压侧无法使用。这种调压方法在国内采用的不多，但在欧洲较为普遍，说明采用此结构有其合理和可行的一面。
2.2.2中压线端调压
图1（b），（c）是两种通常中压线端调压方式。采用这种调压方式，当中压侧电压调整时，低压侧电压不受或少受影响。500kV变压器多采用这两种方法。因变压器中压侧额定电流大，引线粗，当采用线端有载调压时大量引线的绝缘处理难度大，高场强区域范围较大，因而中压侧线端往往成为变压器绝缘的薄弱点。目前多用有调压旁柱铁心结构，在旁柱上配置励磁绕组和调压线圈，绝缘处理较方便。
图1（d）是串联绕组末端调压方式，该方式可克服中性点调压带来的问题。高压侧电压升高，相应增加线圈匝数，高压侧电压降低，相应减少线圈匝数，并能保证中压和低压侧电压不变。采用这种方
式调压会对调压绕组和有载开关提出更高的绝缘要求。对调压绕组的空问布置、连接方式和其他绕组的相互位置都要进行总体考虑，造价高，变压器体积也将增大。但电流较前两种调压方式低，我国330kV三相自藕变压器多采用此种调压方式。
特高压变压器是采用中性点调压还是中压线端调压，主要应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。1000kV联络变压器中压系统标称电压为500kV，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。1000 kV变压器中压侧的波动一般都能保持在允许范围内，尽管中性点调压会出现过激磁和第三绕组电压偏移现象，但通过合理设计，例如采用电压负反馈回路，对与调压绕组同柱布置的励磁绕组进行电压补偿，理论上可实现中压侧电压调整时，低压侧电压不受影响。实际运行中可做到中压侧的调节范围为±5%时，同时保证低压侧电压变化＜±1%。中性点调压方式不仅具有调压绕组及调压装置绝缘水平较低的优点，同时因调压装置连接在公共绕组回路内，分接抽头电流较小，由此使得分接开关易于制造，整体造价下降。故对于特高压变压器来说，采用中性点无励磁调压方式（有附加电压补偿）是最好的方法。
3、单独设置调压变压器的必要性
1000 kV变压器运行可靠性是关键问题。国外研究和运行经验表明应简化特高压变压器的结构。
变压器总体外部结构采用独立外置调压变方式，即变压器本体与调压变分箱布置，现场通过外接引线把变压器本体与调压变连接起来使用。把无励磁分接开关、调压绕组、励磁绕组和补偿绕组放在一
个单独的箱体内，这使得主铁心磁路变得相对简单，变压器本体绝缘结构简化。在运行中，如果调压装置发生故障，更易检修和更换。当系统确有需要采用有载调压方式时，可仅对调压变进行改造即可。
4、结论
特高压变压器采用中性点无励磁调压具有优越性。为简化变压器结构，独立设置调压变压器，有助于提高变压器的可靠性。
参考文献：
[1] 王超，郭海波.解析1000kV特高压变压器基本原理与结构特点[J].科技与企业. 2015（20）.
[2] 李强.特高压变压器对继电保护的影响[J].农村电气化.2016（02）.
[3] 孙多.1000kV变压器调压方式选择及运行维护[J].中国电力. 2010（07）.
论文作者:马顺
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/10
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