對(duì)500kV變電站主變壓器選型原則的幾點(diǎn)意見(jiàn)

對(duì)500kV變電站主變壓器選型原則的幾點(diǎn)意見(jiàn)摘要：變壓器是變電站最重要的電氣設(shè)備之一,它的安全可靠運(yùn)行關(guān)系到變電站乃至電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。為保證變壓器能夠安全可靠運(yùn)行,需要抓好選型、設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行維護(hù)以及檢修各個(gè)環(huán)節(jié)。其中最為關(guān)鍵的是要抓好源頭,把好設(shè)計(jì)選型關(guān)。關(guān)鍵詞：變壓器;選型;技術(shù)參數(shù)引言變壓器是變電站運(yùn)行中不可缺少的重要電氣設(shè)備，大型變電站中的主變壓器是變電站的核心元件，主變壓器的型式和參數(shù)的確定不但關(guān)系到變壓器的結(jié)構(gòu)和工程投資，對(duì)電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行也有著重要影響[1]。

1變電站設(shè)計(jì)中變壓器的選型的重要性隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，城市建設(shè)呈現(xiàn)了規(guī)模擴(kuò)大、人口密集、高樓林立的顯著特點(diǎn)，使得城市電網(wǎng)的供電面積越來(lái)越大、負(fù)荷密度不斷提高。與此同時(shí)，同容量變電站的供電半徑越來(lái)越小，使得高壓電網(wǎng)必須深入城市中心才能滿(mǎn)足供電要求[2]。

但是，城區(qū)變電站的建設(shè)面臨用地緊張、與城市周?chē)ㄖL(fēng)格相協(xié)調(diào)、避免設(shè)備運(yùn)行噪聲對(duì)周?chē)用駞^(qū)或辦公場(chǎng)所的正?；顒?dòng)造成影響等諸多外部條件限制。在這種情況下，變電站采用全戶(hù)內(nèi)、地下布置、與商用建筑物混合建設(shè)的型式（又稱(chēng)為合建變電站）在工程建設(shè)實(shí)踐中取得了良好效果，不僅起到了充分利用公共資源、節(jié)約占地、降低了工程造價(jià)的作用，而且還減少了變電站噪音對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，解決了與周?chē)h(huán)境及建筑風(fēng)格相協(xié)調(diào)的問(wèn)題。2500kV變電站主變壓器選型原則2.1容量的選擇在國(guó)內(nèi)已運(yùn)行的500kV變電站主變壓器中,整組容量有750MVA、800MVA、1000MVA和1200MVA四種規(guī)格。變壓器容量的選擇應(yīng)考慮電網(wǎng)發(fā)展遠(yuǎn)景和變電站的最終規(guī)模?？偟膩?lái)說(shuō),選擇大容量變壓器比選擇多臺(tái)小容量變壓器要相對(duì)經(jīng)濟(jì)一些。例如,一個(gè)變電站的最終規(guī)模為3組750MVA變壓器,選擇3組750MVA變壓器不如選擇1組1000MVA變壓器和1組1200MVA變壓器經(jīng)濟(jì)。這是因?yàn)槌?gòu)買(mǎi)變壓器的總投資能夠得到節(jié)省外,由于減少了一組變壓器,在占地面積減少的同時(shí),安裝、維護(hù)費(fèi)用也隨之減少。更為重要的是,與變壓器配套的一、二次設(shè)備—斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器、避雷器、控制設(shè)備以及保護(hù)設(shè)備等也將相應(yīng)減少,變電站建設(shè)成本將因此得到有效降低。2.2三相共體變壓器與單相變壓器組500kV三相共體變壓器的鐵心通常采用三相五柱式,每相的全部繞組只能布置在同一個(gè)鐵心柱上。而500kV單相變壓器一般采用單柱雙框式鐵心,繞組布置較三相共體變壓器靈活,既可以將全部繞組布置在鐵心主柱上,也可以將部分繞組(例如調(diào)壓繞組)布置在其中一個(gè)旁柱上,不同的布置方式可以得到不同組合的短路阻抗值,能夠滿(mǎn)足不同的運(yùn)行要求。對(duì)于將所有繞組全部布置在主柱上的單相變壓器來(lái)說(shuō),其結(jié)構(gòu)與三相共體變壓器相比沒(méi)有什么區(qū)別,繞組和絕緣結(jié)構(gòu)基本一致。由于單相變壓器組的3臺(tái)重量之和大于同容量三相共體的重量(鐵心硅鋼片、絕緣油和鋼材等材料的消耗量大),所以單相變壓器組的價(jià)格要高于三相共體變壓器,高出10%～15%。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),隨著國(guó)內(nèi)高電壓大容量變壓器制造水平的提高,500kV變壓器的運(yùn)行故障率大大降低,設(shè)備可用率有了顯著提高。鑒于此,目前基建工程新上的500kV單相變壓器組一般都不設(shè)備用相。對(duì)于沒(méi)有備用相的單相變壓器組,從運(yùn)行可靠性方面來(lái)看,與三相共體變壓器沒(méi)有區(qū)別。因?yàn)閱蜗嘧儔浩鹘M中若有一臺(tái)發(fā)生故障,整組變壓器則不得不退出運(yùn)行,與三相共體變壓器發(fā)生故障一樣,同樣無(wú)法運(yùn)行。由于三相共體變壓器附屬設(shè)備少,所以現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)量、檢修量也少,運(yùn)行成本相對(duì)較低。再加上造價(jià)低、少占地和損耗小等優(yōu)點(diǎn),因此在運(yùn)輸條件許可的前提下,建議盡量采用三相共體變壓器。2.3普通變壓器與自耦變壓器我國(guó)的500kV變電站主變壓器均為三繞組變壓器,其高壓和中壓側(cè)分別接于500kV系統(tǒng)和220kV系統(tǒng);低壓繞組為35kV或66kV電壓等級(jí)(個(gè)別早期產(chǎn)品除外),每組變壓器的低壓側(cè)自成系統(tǒng),接帶無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備和站用變壓器。變壓器型式有普通與自耦之分。自耦變壓器的繞組容量(又稱(chēng)電磁容量或結(jié)構(gòu)容量)與額定(傳輸)容量以稱(chēng)為自耦變壓器的效益系數(shù)(效益系數(shù)k=1-11KA,式中KA為自耦變壓器的變比)。由于自耦變壓器的繞組容量只是同容量普通變壓器的k倍(對(duì)于500kV1220kV自耦變壓器,k等于0.56),所以與同容量的變通變壓器相比,自耦變壓器的體積和重量都要小。正是由于自耦變壓器具有體積小、重量輕、造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn),500kV自耦變壓器在系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。眾所周知,我國(guó)的500kV電網(wǎng)為有效接地系統(tǒng),500kV變壓器高壓繞組的中性點(diǎn)在運(yùn)行中必須直接接地或經(jīng)低阻抗接地。對(duì)于自耦變壓器來(lái)說(shuō),高壓繞組的中性點(diǎn)同時(shí)也是中壓繞組的中性點(diǎn)。隨著越來(lái)越多的自耦變壓器不斷投入運(yùn)行,結(jié)果造成220kV系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地的變壓器比例變大,致使220kV系統(tǒng)單相接地短路電流值不斷增大,個(gè)別地方單相接地電流值超過(guò)了三相短路電流值。為有效降低220kV系統(tǒng)單相接地短路電流,可以在某些500kV變電站有選擇地安裝部分普通型三繞組變壓器(使220kV繞組中性點(diǎn)不接地運(yùn)行)。為節(jié)省投資、減少占地和降低運(yùn)行成本,建議一般情況下盡量采用自耦變壓器。2.4有載調(diào)壓與無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓為滿(mǎn)足系統(tǒng)對(duì)電壓質(zhì)量的要求,常需對(duì)系統(tǒng)電壓進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整系統(tǒng)電壓,應(yīng)將各級(jí)電網(wǎng)視為一個(gè)整體,統(tǒng)籌規(guī)劃、制訂電壓調(diào)整原則和調(diào)整方式。變壓器調(diào)壓是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓調(diào)整的一種重要手段,分有載調(diào)壓與無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓兩種方式。變壓器采用有載調(diào)壓方式,優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的,即電壓調(diào)整方便、靈活,調(diào)整范圍大,在變壓器正常運(yùn)行中就可實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)整。但相同電壓等級(jí)的有載調(diào)壓變壓器與無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器相比,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價(jià)格昂貴,維護(hù)檢修量大,故障率較高。以500kV1750MVA自耦變壓器為例,采用有載調(diào)壓或無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓,前者的造價(jià)要比后者高出20%左右。現(xiàn)場(chǎng)往往存在這樣一種情況:即便是有載高壓變壓器,卻極少在運(yùn)行中帶電調(diào)分接。若需調(diào)整電壓,就將變壓器停下來(lái)或利用變壓器停電機(jī)會(huì),在不帶電的情況下調(diào)整分接位置。在現(xiàn)場(chǎng)不“敢”帶電調(diào)分接,一是怕出問(wèn)題,擔(dān)心在調(diào)整過(guò)程中有載分接開(kāi)關(guān)可能發(fā)生故障;二是目前500kV變電站主變壓器調(diào)分接的機(jī)會(huì)并不多,有限的幾次利用變壓器停電的機(jī)會(huì)就調(diào)了,沒(méi)必要“冒險(xiǎn)”帶電調(diào)分接。從降低造價(jià)、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、提高變壓器運(yùn)行可靠性方面考慮,建議采用無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓方式。尤其對(duì)于500kV三相共體變壓器,更不宜采用有載調(diào)壓方式。3結(jié)束語(yǔ)選擇變壓器的結(jié)構(gòu)型式、技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)，一是要滿(mǎn)足變電站所在地區(qū)電力系統(tǒng)方面的需要，二是要考慮變壓器運(yùn)輸安裝方面的可行性和經(jīng)濟(jì)性。主變壓器選擇首先在容量上必須滿(mǎn)足電力系統(tǒng)要求，但不能不顧及運(yùn)輸和安裝方面方面的限制而過(guò)分強(qiáng)調(diào)容量