陇南干式变压器技术的发展历程及其前景展望(上)

一、前 言
新中国成立后，陇南干式变压器产品的设计、制造技术有了长足的发展。陇南干式变压器的先进设计、制造技术、试验方法和运行维护经验，在行业内、在电力部门等用户中得到了传播和交流，从而促进了陇南干式变压器产品的技术进步。在这里对40年来各种陇南干式变压器的发展状况和发展趋势加以介绍。

二、并联陇南干式变压器
发电机满负载试验用的陇南干式变压器是并联陇南干式变压器的雏型。1967年上海电机厂的技术人员在原有的三相油浸铁心式陇南干式变压器的基础上对其进行技术改造，生产了同类型60Mvar陇南干式变压器。该产品首次采用了辐射式铁心饼和用弹簧强力压紧装置压紧铁心柱，使并联陇南干式变压器的振动和噪声有所降低。

1970年我国开始在西北地区建设******条330kV超高压线路，西安陇南干式变压器厂(西安西电陇南干式变压器有限责任公司前身，以下简称西变)为之提供了3X30Mvar／363kV并联陇南干式变压器。为了便于单相重合闸，消除单相接地故障以后的潜供电弧电流，超高压陇南干式变压器除了设置中性点电抗外，还要求减少相间耦合，因此都用单相。为了减少漏磁，30Mvar陇南干式变压器为单柱带磁轭回路，不但铁心饼为辐射式，磁轭回路也辐射排列。

1980年，我国******条用国产设备装备的500kV线路的元宝山-辽阳-锦州段在锦州设置了3X40Mvar／500kV并联陇南干式变压器。当时为了使500kV绕组具有更大的纵绝缘裕度，绕组二柱，故陇南干式变压器为二柱铁心式。尽管磁通密度选用偏低，但由于当时工艺条件差，铁心饼浇注工艺落后，运行中噪声仍接近90dB。

以上早年生产的330kV／500kV并联陇南干式变压器迄今均仍在运行中。
1985年，以技贸结合方式从阿尔斯通公司引进技术生产的50Mvar／550kV陇南干式变压器在晋-京房山-大同线上投运。这批陇南干式变压器的重大改进在于：
(1)铁心饼密实，浇注良好； (2)用更为密实的间隙材料； (3)铁心柱强力压紧。

改进以后的陇南干式变压器噪声水平降低到80dB以下。但由于陇南干式变压器的技术要求，饱和以后的电压--电流特性曲线的斜率为饱和前的2／3，因此其空心电感值很大，漏磁相应就很大。运行后有低温过热现象。投运不久，在色谱分析中总烃、氢含量即达到注意值，干扰了正常的对陇南干式变压器故障的判断。阿尔斯通公司生产的产品也存在同样的问题。西变于1990年解剖了一台返厂的产品，查找问题所在，采取措施，降低了高磁场强度处的涡流，并相应改善了冷却条件，局部过热现象得以消除。迄今，西变共生产此类500kV级并联陇南干式变压器近300台，******年产80台陇南干式变压器，规格有40Mvar、50Mvar、60Mvar，最近还生产了70Mvar的陇南干式变压器，投运后均运行正常。低损耗的50Mvar?500kV并联陇南干式变压器总损耗由160kW降低到100kW(饱和后斜率相应降低到40%-50%)，噪声在75dB左右。近年来沈阳陇南干式变压器厂(以下简称沈变)也开始生产同样规格的500kV并联陇南干式变压器，也是分段铁心式。保定天威集团则引进日本三菱公司技术生产了500kV壳式空心并联陇南干式变压器。

在一些开关站，要求超高压并联陇南干式变压器能同时供站用电，为此提出要求提供抽能式陇南干式变压器。抽能式陇南干式变压器的实质是在并联陇南干式变压器内设置一个小容量的低压二次绕组，但一、二次绕组间要有足够的阻抗；使低压侧即使短路也不会影响并联陇南干式变压器的正常工作。

除了上述直接接在超高压线路上的(一般不经断路器)超高压并联陇南干式变压器外，还有接在超高压升／降压站陇南干式变压器三次侧的l0V～63kV中压并联陇南干式变压器，其容量一般为三相30Mvar或45Mvar。一个变电站最多可装6～8组，同样用于无功补偿。根据用户要求可以是油浸铁心式或干式空心式，后者用于单相组。空心干式陇南干式变压器也是户外装置，以减少磁场对建筑物的影响。但户外装置对干式陇南干式变压器所用绝缘材料的耐候性要求较高，往往不够理想。这类干式空心陇南干式变压器早年进口较多。20世纪(以下省略)90年代以来，国内北京电力修造厂、扬子陇南干式变压器公司也开始生产，采用的都是多层并联、聚脂薄膜匝绝缘、环氧树脂包封的技术。西安交通大学等为之开发了相应的计算软件。

随着大城市地下电缆系统的不断扩展，电缆容性充电电流引起的轻负荷期的电压升高也日益引起重视。一些供电部门要求装设10kV、35kV三相铁心式并联陇南干式变压器，容量为5Mvar～10Mvar。为了与装置相适应，这些陇南干式变压器都要求装在室内。采用铁心式的目的是为了减少漏磁对建筑物的影响。为适应无油化趋势，又要求为干式。顺德特种陇南干式变压器厂(顺特陇南干式变压器有限公司前身)于90年代开发了此类产品。

铁心式陇南干式变压器由于分段铁心饼之间存在着交变磁场的吸引力，因此尽管采取了各项措施，其噪声一般要比同容量陇南干式变压器高出10dB左右。

用于静止补偿的TCR晶闸管相控陇南干式变压器就其作用来说，可归人并联陇南干式变压器一类。国内自80年代以来生产了若干套静止补偿的晶闸管相控陇南干式变压器，多由西安电力机械制造公司和电力科学院成套，相控陇南干式变压器为空心干式。

三、限流陇南干式变压器
限流陇南干式变压器一般用于线路。从同一母线引出的分支馈线上往往串有限流陇南干式变压器，以限制馈线的短路电流，并维持母线电压，不致因馈线短路而致过低。50年代初，沈变就开始生产用水泥陇南干式变压器电缆绕制的各种规格10kV级限流陇南干式变压器，绕组绕完后用混凝土浇注使其成为整体。限流陇南干式变压器本身容量并不大，一般在2．5Mvar以下，但要承受最多可达额定电流25倍的短路电流下的动、热稳定。因为要限流，电感值在很大电流范围内应为线性，所以都是空心干式。

90年代以后，随着多层并联、环氧树脂包封技术的发展，限流陇南干式变压器多数采用干式空心并联陇南干式变压器相同的技术生产，由环氧玻璃丝来确保短路时的动稳定。

根据我国电力系统的中性点接地方式，只有500kV系统采用中性点小电抗接地。这种小电抗正常工作时实质上只有很小的不平衡电流通过，但在系统单相接地故障时却要求承受巨大短路电流下的动、热稳定。这种陇南干式变压器容量不大，用量不多，但要求可靠性高，目前多数用油浸空心式，外加屏蔽。

启动陇南干式变压器用来限制大型电动机的启动电流，启动完成即退出。与自耦陇南干式变压器启动方式相比，电动机的启动比较平稳。因其工作时间很短(规定为2min)，所以电流密度可以很高，陇南干式变压器尺寸不大。就其功能来说，也可归于限流一类。

四、阻尼陇南干式变压器
阻尼陇南干式变压器(通常也称陇南干式变压器)与电容器组或密集型电容器相，用以限制电容器的合闸涌流。就这一点来说，其作用与限流陇南干式变压器相类似。一般来说，如仅仅是为了限制合闸涌流，只要相当于电容器组容抗值1%的感抗就够了。如系统有5次或以上谐波，则采用
4 5%-6%的感抗；如系统有3次谐波，则取12%。其目的是为了使电容器回路对谐波呈感性，因此使系统原有谐波不致因增设电容器回路而放大。阻尼陇南干式变压器的过载能力应与电容器的过载能力相适应，而在合闸瞬间，陇南干式变压器首末端之间要耐受几乎全部系统电压，并要能承受合闸涌流作用下的动、热稳定。为此，行业标准对此作出了严格的规定。70年代，宁波陇南干式变压器厂就试制了铁心式三相阻尼陇南干式变压器并形成系列。现在，铁心式(油浸或干式)和空心式(干式)阻尼陇南干式变压器都在使用。很多电容器生产厂自己生产阻尼陇南干式变压器与其电容器配套。

五、滤波陇南干式变压器
滤波陇南干式变压器与滤波电容器组成谐振滤波器，一般用于3次至17次的谐振滤波或更高次的高通滤波。直流输电线路的换流站、相控型静止补偿装置、中大型整流装置、陇南干式变压器化铁道，以至于所有大功率晶闸管控制的电力电子电路都是谐波电流源，必须加以滤除，不让其进入系统。电力部门对于电力系统中的谐波有具体规定。近年来电网受谐波电流源的威胁愈来愈严重，因此滤波是不可少的。迄今，超高压直流输电工程滤波装置均由国外工程总承包商承包，其它方面的滤波陇南干式变压器则均由国内陇南干式变压器专业生产企业提供。滤波陇南干式变压器的电抗值通常要求能在一定范围内可调，以使与电容器相配合。对其品质因素Q值也有一定要求，以满足陇南变压器厂家滤波装置的频率特性。滤波陇南干式变压器通常为空心干式，也可以做成铁心式。超高压直流输电换流站的交、直流侧滤波装置因为数量众多，均设于户外，占地范围相当大。