特高压变压器主要特点与关键技术课件特高压试验示范工程ODFPS-1000000/1000变压器主要特点与关键技术特变电工沈阳变压器集团有限公司2007-12-26变压器原理知识与变压器计算一、变压器的定义，基本原理和分类1．变压器定义：基于电磁感应原理，传输交流电能，改变交流电压的一种静止 电机。

2．基本原理：法拉第电磁感应定律 公式表达为 e= －d φ/dt设交变磁通 t m ωΦΦ。

sin = 两个绕组电气匝数分别为N 1，N 2 则 )90sin(cos )/(1111ο-=-=•-=t N t N N dt d E m m ωωΦωωΦΦ。

ωΦm N E 1max 1= 2/11ωΦ）（m rms N E = 同理 2/2)(2ωΦm rms N E =21)(2)(1//N N E E rms rms =这就是变压器改变电压的原理，此种情况为空载情况。

3. 变压器分类：从大的分类上可分为电力变压器和特种变压器； 电力变压器可分为油浸式和干式变压器；电力变压器可分为升压变压器、降压变压器、联络变压器、配电变压器； 干式变压器多为配电变压器。

油浸式变压器的型号及其意义□ □ □ □ □ □ □ □——□／ □ □ 绕组 相 冷却 油循 绕组 导线 调压 设计 额定 额定 防护 耦合 数 方式 环方 数 材质 方式 序号 容量 电压 等级 方式 式a.耦合方式：自耦用“O”表示，其余不标；b.相数：单相用“D”表示，三相用“S”表示；c.冷却方式：冷却介质为水用“S”，冷却介质为风用“F”表示；d.循环方式：强迫油循环用“P”表示，自然油循环不标；e.绕组数：三绕组用“S”表示，双绕组不标，双分裂用“F”表示；f.导线材质：铜线不标，铝线用“L”表示；g.调压方式：有载调压用“Z”表示，无载调压不标；h.设计序号：１，２，３等与目标对应的序号；i.额定容量：变压器最大通过容量；j.额定电压：高压绕组额定电压等级；k.防护系数：TH TA W2 W3二、变压器基本参数的意义1.阻抗电压：由漏磁引起的变压器内部电压降，一侧绕组短路，另一侧绕组施加电压，当加压侧电流达到该侧额定电流时，所施加电压称为阻抗电压。

通常用占百分数的表么值形式给出，也可以用欧姆表的形式表示。

阻抗电压是变压器订货及设计中最重要的参数之一。

2.电压调整率：(U2N-U2)/U2N×100%＝β(Urcosφ+ Uxsinφ)表示变压器带负载后电压变化率，用“ε”表示。

β—负载率， Ur—阻抗电压电阻分量，Ux—阻抗电压电抗分量3.额定容量：指通过容量。

4.电压组合：各绕组的额定电压及调压范围，注意为空载电压比。

5.联结组别：各绕组之间矢量的相互关系，用时钟方法加（1）表示。

6. 绝缘水平：各端子及中点端子的电压耐受水平，国家标准根据绝缘配合对此有明确规定。

7. 冷却方式：ODAF ODWF OFAF OFWD ONAN ONAF 等。

8. 空载损耗：P 0铁心损耗，含涡流损耗和迟滞损耗。

9. 空载电流：I 0(%)含I 0x 和I 0r 两部分，其中I 0r 较小。

10. 负载损耗：P k 又称短路损耗，主要含铜耗和结构损耗两部分。

11. 使用条件：1.海拔高度 2.污秽等级3.抗震要求12. 效率：η＝[输出功率/(输入功率＋P 0＋P k )] ×100%三、变压器设计中的主要问题1. 电气强度：变压器运行中承受四种电压，即：正常工作电压、大气过电压、操作过电压。

谐振过电压，因此绝缘问题是变压器安全可靠运行的关键。

2. 机械强度：变压器运行中可能要经受短路， 保证变压器在短路状态下不损坏，因此变压器的抗短路能力是变压器安全运行的另一个重要指标。

3. 耐热强度：热特性可以引起绝缘老化发生热击穿或损失变压器寿命。

四、变压器的设计计算1. 电压计算：三角形接法时，相电压等于线电压，即 U p =U φ星形接法时，相电压为线电压的3/12. 电流计算：1) 单相变 I=S N /U N2) 三相变 三角形接法时：)3/(N N U S I = （线端） )3/(N N U S I = 3 （绕组中） 星形接法时：)3/(N N U S I = （线端电流与绕组电流相同）3．铁心选取：4/1柱P K D •=根据阻抗电压数值及其它情况适当调整。

4．线圈计算：1）由2/ΦωN E = 公式，确定低压匝数及每匝电势2）由每匝电势及其余绕组电压确定各绕组匝数3）选择各绕组形式，主要考虑绝缘问题及散热4）线规选取，确定电流密度，预估负载损耗5）确定主绝缘尺寸，确定心柱中心距及窗高，预估空载损耗5．阻抗计算：根据各绕组尺寸，计算阻抗电压。

以双绕组为例1．漏磁面积D ∑： 2212113131r a dr r a D ++=∑ 2．漏磁宽度： λ=++21a d a3．洛氏系数： πλρH -=1 4．阻抗电压： 4108.24⨯∑=t k k e H D IW u ρ 6．铁心重量及空载损耗，空载电流计算角轭柱铁心G G G G ++=式中：柱G ：心柱重量轭G ：铁轭重量角G ：铁心角重tx tx P G P K P 00= (w) 其中：0P K 工艺系数 tx P 单位铁耗tx G 铁心重N tx tx I S G q K I 10/00= (%) 其中：0I K 工艺系数 tx q 单位磁化容量 tx G 铁心重7．负载损耗计算1）基本电阻耗计算：P=P R1+P R2P R1=I21N R1 P R1—低压绕组电阻耗 I1N—低压额定电流 R1—低压铜电阻P R2=I22N R2 P R2—低压绕组电阻耗 I2N—低压额定电流 R1—低压铜电阻2）涡流耗计算：P(%)纵向漏磁 B=1.78IWρ/Hk（Gs）P1(%)=2.99 (B×a/δ) ×P R1/100 (w)P2(%)=2.99 (B×a/δ) ×P R2/100 (w)3）结构损耗：P结构＝K×U k×S NK—结构耗系数U k—阻抗电压百分数S N—额定容量8．组件选取原则a)开关：电压等级，额定电流，级电压b)套管：额定电流，额定电压，爬距c)冷却装置：总损耗及温升要求d)储油柜：总油量及用户要求五、变压器的主要结构简介1铁心的作用和型式1) 铁心的作用a) 主磁通的导磁回路b) 器身的骨架2) 铁心的型式a) 三相三柱式b) 三相五柱式c) 单相双柱式d) 单相三柱式e) 单相四柱式f) 单相五柱式2线圈的作用和型式1) 线圈的作用a) 电气回路的核心部分b) 铁心励磁和传输电能2) 线圈的型式a) 筒式b) 饼式3绝缘的作用和型式1) 绝缘的作用a) 绝缘b) 散热2) 绝缘的型式薄纸筒小油隙4引线的作用和型式1) 引线的作用a) 完成要求的连接组别b) 电流的引出2) 引线的型式a) 电缆b) 铜排，铜管，铜棒5油箱的作用和型式1) 油箱的作用a) 装油容器b) 外部组件支架2) 油箱的型式a) 筒式b) 钟罩式1000kV变压器基本原理、结构特点和关键技术我公司的特高压1000kV主变压器应用于国网公司晋东南－荆门1000千伏特高压交流试验示范工程荆门变电站，其设计方案是在多年前期科研的基础上，经过多次调整、验证、论证而确定的。

这里包括国网公司专家组2007年3月、2007年8月两次设计评审，CESI、VEI专家的设计校核。

另外，我公司还专门委托乌克兰扎布罗热研究所（VIT）对我公司产品的主纵绝缘强度、短路强度、漏磁等进行全面的设计校核，以保证设计方案的可靠性。

目前，我公司的1000kV变压器图纸设计已全部结束，已经开始全面的生产，正在进行线圈、铁心、油箱等部件的制作工作。

下面就产品的主要技术要求、总体设计方案、各部结构等分别进行介绍。

1、产品的主要技术要求1.1 系统最高运行电压：高压：1100kV中压：550kV低压：126kV1.2 系统额定频率： 50 Hz1.3 系统短路电流水平：1000kV：50kA500kV：63kA110kV：40kA1.4 高中压侧系统中性点接地方式：中性点直接接地。

1.5 额定容量在绕组平均温升≤65K时连续额定容量：高压绕组：1000MVA中压绕组：1000MVA低压绕组：334MVA1.6 额定电压（方均根值）高压绕组：1050/3kV中压绕组：525/3±4×1.25%kV低压绕组：110kV1.7、调压位置：中性点变磁通调压1.8 额定频率： 50Hz三相连接组标号：YNa0d111.9 标称短路阻抗 (以高压绕组额定容量1000MVA为基准)：高压－中压：18%高压－低压：62%中压－低压：40%1.10 冷却方式：主体变压器的冷却方式为强迫油循环风冷（OFAF）。

冷却器的布置形式为壁挂式。

调压变采用自然油循环冷却（ONAN）。

1.12 内绝缘水平：绕组：65K（用电阻法测量的平均温升）顶层油：55K（用温度计测量）绕组热点温升、金属结构和铁心温升：78K（计算值）油箱表面及结构件表面：80K（用红外测温装置测量）1.14 100%额定电压时空载损耗： 200 kW(设计值，允许偏差+15%)1.15高—中额定分接运行负载损耗（额定频率，75℃时）：1580 kW(设计值，允许偏差+10%)1.16高—中额定分接运行总损耗（额定频率，75℃时）： 1780 kW(设计值，允许偏差+10%)1.17高—中额定分接运行效率：99.82%1.18产品设计重量表：主体器身重t 320配件重t 50（主体）+21（调压变）油重t 132(主体)+44(调压变)调压变器身重t 38补偿变器身重t 19主体总重：t 570调压补偿变总重: t 145总重t 715主体运输重t 397调压补偿变运输重t 113 (充油)1.19 总体外形尺寸：15.3×13×17.8 m1.20运输尺寸主体： 11.1×4.14×4.97 m调压补偿变：5.1×3.8×3.932、总体设计方案介绍本变压器采用中性点变磁通调压，并采用分体结构，变压器分为主体和调压变两部分（见图1产品接线图）。

主体和调压图 1产品总体接线图变连接组合后可以作为一台完整的变压器使用，也可以将主体单独使用。

主体为采用单相五柱铁心，其中三心柱套线圈，每柱1/3容量，高、中、低压线圈全部并联。

主体油箱外设调压补偿变，内有调压和补偿双器身，设置正反调无载分接开关。

调压线圈通过主体低压线圈励磁调压，并连接调压开关。

补偿激磁线圈首末端分别与开关K点及引出端连接，其电压和极性随开关调压位置的变化而变化，并通过电磁耦合带动与主体低压线圈串联的低压补偿线圈的变化，从而实现低压电压的补偿，使低压输出电压偏差控制在1%以内。