对500kV变电站主变压器选型原则的几点意见

对500kV变电站主变压器选型原则的几点意见摘要：变压器是变电站最重要的电气设备之一,它的安全可靠运行关系到变电站乃至电网的安全稳定。为保证变压器能够安全可靠运行,需要抓好选型、设计、制造、安装、运行维护以及检修各个环节。其中最为关键的是要抓好源头,把好设计选型关。关键词：变压器;选型;技术参数引言变压器是变电站运行中不可缺少的重要电气设备，大型变电站中的主变压器是变电站的核心元件，主变压器的型式和参数的确定不但关系到变压器的结构和工程投资，对电网的安全可靠运行也有着重要影响[1]。

1变电站设计中变压器的选型的重要性随着我国经济社会的不断发展，城市建设呈现了规模扩大、人口密集、高楼林立的显著特点，使得城市电网的供电面积越来越大、负荷密度不断提高。与此同时，同容量变电站的供电半径越来越小，使得高压电网必须深入城市中心才能满足供电要求[2]。

但是，城区变电站的建设面临用地紧张、与城市周围建筑风格相协调、避免设备运行噪声对周围居民区或办公场所的正常活动造成影响等诸多外部条件限制。在这种情况下，变电站采用全户内、地下布置、与商用建筑物混合建设的型式（又称为合建变电站）在工程建设实践中取得了良好效果，不仅起到了充分利用公共资源、节约占地、降低了工程造价的作用，而且还减少了变电站噪音对周围环境的影响，解决了与周围环境及建筑风格相协调的问题。2500kV变电站主变压器选型原则2.1容量的选择在国内已运行的500kV变电站主变压器中,整组容量有750MVA、800MVA、1000MVA和1200MVA四种规格。变压器容量的选择应考虑电网发展远景和变电站的最终规模。总的来说,选择大容量变压器比选择多台小容量变压器要相对经济一些。例如,一个变电站的最终规模为3组750MVA变压器,选择3组750MVA变压器不如选择1组1000MVA变压器和1组1200MVA变压器经济。这是因为除购买变压器的总投资能够得到节省外,由于减少了一组变压器,在占地面积减少的同时,安装、维护费用也随之减少。更为重要的是,与变压器配套的一、二次设备—断路器、隔离开关、互感器、避雷器、控制设备以及保护设备等也将相应减少,变电站建设成本将因此得到有效降低。2.2三相共体变压器与单相变压器组500kV三相共体变压器的铁心通常采用三相五柱式,每相的全部绕组只能布置在同一个铁心柱上。而500kV单相变压器一般采用单柱双框式铁心,绕组布置较三相共体变压器灵活,既可以将全部绕组布置在铁心主柱上,也可以将部分绕组(例如调压绕组)布置在其中一个旁柱上,不同的布置方式可以得到不同组合的短路阻抗值,能够满足不同的运行要求。对于将所有绕组全部布置在主柱上的单相变压器来说,其结构与三相共体变压器相比没有什么区别,绕组和绝缘结构基本一致。由于单相变压器组的3台重量之和大于同容量三相共体的重量(铁心硅钢片、绝缘油和钢材等材料的消耗量大),所以单相变压器组的价格要高于三相共体变压器,高出10%～15%。进入21世纪以来,随着国内高电压大容量变压器制造水平的提高,500kV变压器的运行故障率大大降低,设备可用率有了显著提高。鉴于此,目前基建工程新上的500kV单相变压器组一般都不设备用相。对于没有备用相的单相变压器组,从运行可靠性方面来看,与三相共体变压器没有区别。因为单相变压器组中若有一台发生故障,整组变压器则不得不退出运行,与三相共体变压器发生故障一样,同样无法运行。由于三相共体变压器附属设备少,所以现场维护量、检修量也少,运行成本相对较低。再加上造价低、少占地和损耗小等优点,因此在运输条件许可的前提下,建议尽量采用三相共体变压器。2.3普通变压器与自耦变压器我国的500kV变电站主变压器均为三绕组变压器,其高压和中压侧分别接于500kV系统和220kV系统;低压绕组为35kV或66kV电压等级(个别早期产品除外),每组变压器的低压侧自成系统,接带无功补偿设备和站用变压器。变压器型式有普通与自耦之分。自耦变压器的绕组容量(又称电磁容量或结构容量)与额定(传输)容量以称为自耦变压器的效益系数(效益系数k=1-11KA,式中KA为自耦变压器的变比)。由于自耦变压器的绕组容量只是同容量普通变压器的k倍(对于500kV1220kV自耦变压器,k等于0.56),所以与同容量的变通变压器相比,自耦变压器的体积和重量都要小。正是由于自耦变压器具有体积小、重量轻、造价低的优点,500kV自耦变压器在系统中得到了广泛应用。众所周知,我国的500kV电网为有效接地系统,500kV变压器高压绕组的中性点在运行中必须直接接地或经低阻抗接地。对于自耦变压器来说,高压绕组的中性点同时也是中压绕组的中性点。随着越来越多的自耦变压器不断投入运行,结果造成220kV系统中性点直接接地的变压器比例变大,致使220kV系统单相接地短路电流值不断增大,个别地方单相接地电流值超过了三相短路电流值。为有效降低220kV系统单相接地短路电流,可以在某些500kV变电站有选择地安装部分普通型三绕组变压器(使220kV绕组中性点不接地运行)。为节省投资、减少占地和降低运行成本,建议一般情况下尽量采用自耦变压器。2.4有载调压与无励磁调压为满足系统对电压质量的要求,常需对系统电压进行调整。调整系统电压,应将各级电网视为一个整体,统筹规划、制订电压调整原则和调整方式。变压器调压是实现电网电压调整的一种重要手段,分有载调压与无励磁调压两种方式。变压器采用有载调压方式,优点是显而易见的,即电压调整方便、灵活,调整范围大,在变压器正常运行中就可实现电压调整。但相同电压等级的有载调压变压器与无励磁调压变压器相比,结构复杂,价格昂贵,维护检修量大,故障率较高。以500kV1750MVA自耦变压器为例,采用有载调压或无励磁调压,前者的造价要比后者高出20%左右。现场往往存在这样一种情况:即便是有载高压变压器,却极少在运行中带电调分接。若需调整电压,就将变压器停下来或利用变压器停电机会,在不带电的情况下调整分接位置。在现场不“敢”带电调分接,一是怕出问题,担心在调整过程中有载分接开关可能发生故障;二是目前500kV变电站主变压器调分接的机会并不多,有限的几次利用变压器停电的机会就调了,没必要“冒险”带电调分接。从降低造价、简化结构、提高变压器运行可靠性方面考虑,建议采用无励磁调压方式。尤其对于500kV三相共体变压器,更不宜采用有载调压方式。3结束语选择变压器的结构型式、技术参数和性能指标，一是要满足变电站所在地区电力系统方面的需要，二是要考虑变压器运输安装方面的可行性和经济性。主变压器选择首先在容量上必须满足电力系统要求，但不能不顾及运输和安装方面方面的限制而过分强调容量