750kV变压器的研制

赵银汉
（保定天威保变电气股份有限公司，河北省 保定市 071056）

　　摘　要： 由保定天威保变电气股份有限公司自主研发的用于750 kV输变电示范工程的4台750 kV变压器产品均为一次试验、试制成功，各项性能指标完全满足或优于用户的要求，2005年9月26日顺利投产后运行情况良好。文章介绍了500 MVA/750 kV变压器的主要性能参数，分析了其成功研制750 kV变压器的技术基础，对750 kV变压器研制的关键技术，如产品总体结构、主纵绝缘结构、漏磁分析、防止局部过热、抗短路能力和制造与试验技术等进行了重点介绍。
　　关键词： 电力系统；国家电网；750 kV输变电示范工程；750 kV变压器；国产化

　　在我国750 kV输变电示范工程主变压器设备的招标中，保定天威保变电气股份有限公司(下称天威保变)凭借自己良好的500 kV变压器运行业绩和雄厚的技术基础一举中标4台500 MVA/750 kV主变压器的研制任务。天威保变在“九五”1 000 kV特高压变压器相关技术研究的基础上，针对750 kV变压器研制开展了大量深入的研究工作，于2004年10月19日成功研制出我国首台750 kV变压器。2005年9月26日，4台750 kV变压器成功实现了挂网运行。

1 750 kV变压器的主要性能参数

　　国内首台750 kV变压器在2003年10月19日一次试制成功，各项性能指标完全满足或优于用户的要求，其主要性能指标的试验值、要求值比较见表1。

2 750 kV变压器研制的技术基础

2.1 前期科研情况
　　在“七五”至“九五”期间，天威保变针对500 kV大容量变压器进行了大量的科研开发工作，从而使其500 kV变压器拥有良好的产品质量和运行业绩。在“九五”期间，天威保变针对1 000 kV特高压变压器研制所涉及到的绝缘技术、短路强度、局部过热、油流带电、运输问题等关键技术进行了深入的研究。如开展了大型变压器防止局部过热技术的模型试验研究、进行了变压器冲击梯度模型和产品的测量试验研究、开展了变压器油流带电问题的试验研究等，并与有关大学合作开发或升级了变压器电场、磁场、波过程、油流温度场、短路机械强度计算等大型分析计算软件，取得了多项研究成果，为750 kV变压器的开发奠定了技术基础。

2.2 国外先进技术的引进、消化与吸收
　　在“八五”、“九五”期间，天威保变对引进日本东芝公司、日立公司的变压器设计制造技术进行了广泛的消化、吸收及二次开发工作，从而使公司的整体技术水平得到了大幅提高。在“十五”期间，同西门子公司合作一举中标三峡左岸电站840 MVA/500 kV变压器的制造，同时引进了具有国际领先水平的西门子公司500 kV变压器设计制造技术。经过对西门子公司500 kV变压器设计制造技术的消化吸收和三峡左岸电站变压器的成功合作制造，天威保变基本掌握了西门子公司的变压器设计制造技术。如西门子公司的计算分析技术已应用于本公司的产品设计中，先进结构已大量成功应用在本公司的产品上。这些对提高公司的整体技术水平起到了极大的推动作用，为此次750 kV变压器的研制发挥了重要的作用。

2.3 1 000 kV特高压变压器样机的研制
　　为了验证1 000 kV级产品相关研究的成果，结合对500 kV并联电抗器试验的需要，于2002年试制成功了1台160 MVA，1 050 kV单相电力变压器，为设计、制造750 kV变压器打下了坚实的基础。1 000 kV特高压变压器样机的主要参数和指标如下：
产品名称　　　　单相强油风冷电力变压器
产品型号　　　　DFP-160000/1050
额定容量/MVA　　160

额定电压
绝缘水平　　　　SI1675LI2250AC950-LI480AC200/LI325AC140
阻抗电压/%　　　14
冷却方式　　　　强油风冷（ODAF）

2.4 厂房设备的技术条件
　　天威保变经过“八五”、“九五”期间的大量技术改造，建成了具有国际一流水平的双百万(100万 kVA、100万 kV)巨型装配厂房和超高压试验室，引进了具有国际领先水平的大型绕线机、绝缘件加工中心、乔格铁心剪切线、煤油气相干燥设备、局部放电测试仪、谐波分析仪等仪器设备，特别是针对三峡工程变压器的研制，公司又投巨资进行了大规模的技术改造，使公司的变压器制造技术达到了一个新水平，完全具备750 kV变压器研制的条件。

3 750 kV变压器研制的关键技术

　　750 kV变压器是目前国内电压等级最高、单相容量最大的变压器，涉及到产品总体结构、主纵绝缘结构、漏磁分析、防止局部过热、抗短路能力和制造与试验技术等多项关键技术，天威保变对此进行了大量的、深入的研究，取得了丰硕的成果。

3.1 产品总体结构的确定
　　该产品是国内首次研制的750 kV自耦联络变压器。公司根据其技术特点，通过总结多年来成熟的500 kV变压器设计经验，分析研究国内外超高压变压器技术资料，同时基于该产品的特殊意义，确立了产品运行安全可靠第一的设计思想。在重点解决绝缘结构、漏磁场分析、抗短路能力等关键技术问题的基础上，通过对两柱并联和串联、强油冷却和自然冷却、励磁线圈结构等不同结构方案的分析比较，借鉴500 kV变压器成熟的结构和技术，结合变压器安装位置、国内运输条件，以及产品运行对可靠性的要求，最终确定采用两柱并联、强油冷却的总体结构。

3.2 变压器主绝缘研究
　　根据GB 1094.3—2003的要求，750 kV变压器在绝缘试验中需进行带有局部放电测量的短时感应耐压试验（ACSD），即在感应耐压试验时监测局放，试验中监测到的局放电压比以往产品长时感应耐压试验（ACLD）的监测局放电压提高了10%，因此750 kV变压器对绝缘设计提出了更高的要求。同时，局部放电测量已经成为考核超高压变压器绝缘结构可靠性的重要手段，局部放电量的大小对产品绝缘性能具有很大影响。
　　750 kV变压器的绝缘设计采用了无局放设计，其绝缘结构采用了传统的油纸绝缘，各绕组之间主绝缘采用薄纸筒小油隙结构，绕组端部利用成型角环合理分割油隙。为了保证变压器各部位的绝缘具有足够的裕度，在绝缘设计时对绝缘结构进行了全场域分析，计算在ACSD、雷电冲击试验和操作冲击试验等各种绝缘试验情况下绕组间主绝缘结构、绕组端部绝缘结构的电场分布，对绝缘结构中的每一个油隙都要进行绝缘强度校算，并根据计算结果优化绝缘结构设计。通过在关键部位采取局部加强、结构改进等措施，避免局部场强集中，提高了整个油纸绝缘系统的绝缘强度。