俄罗斯、乌克兰超、特高压输变电技术发展近况
摘要：较为全面介绍了电工技术学会特高压输变电技术考察团对俄罗斯和乌克兰超、特高压输变电技术的考察情况。其中，重点介绍了圣彼得堡直流高压研究院对1 150?kV特高压输变电技术的研究成果；乌克兰扎不罗热变压器研究所和变压器厂对超高压、大容量变压器的科研和生产情况；对高压电瓷股份公司的考察情况以及对750?kV输电线路杆塔和绝缘子使用现状的调研情况。
关键词：超高压 特高压 输变电 变压器 绝缘子
0 前言?
俄罗斯、乌克兰是世界上少数具有开发超、特高压输变电技术实践经验的国家。为配合我国750?kV 西电东送工程，更好地促进我国更高电压等级输变电技术的开发研究工作，学习、借鉴国外特高压输变电技术的经验，经中国技术协会批准，由中国电工技术学会组团，于2001年9月24日至10月10日赴俄罗斯、乌克兰进行了为期2周的考察访问。代表团的成员包括来自高校、研究所及制造厂主管科研和新产品开发的负责人。考察的内容包括：750?kV 和1 150?kV 超、特高压输变电系统的运行和科研状况；超、特高压输变电关键设备的设计、制造和运行情况。代表团重点考察访问了全俄直流研究所、乌克兰扎布罗热变压器研究所和变压器厂、斯拉维扬斯克高压电瓷股份公司等，还参观了第聂伯河水电站和前苏联成就展，实地考察了数条750?kV 输电线路。考察的内容和走访的单位很多，下面将重点介绍对超、特高压输变电技术的考察，希望能对我国超、特高压输变电技术的研究，特别是对我国750?kV 输变电系统的研究、设计和建设起到和借鉴作用。考察报告全文详见电力设备网（http://www.cepee.com）及《电力设备》杂志2003年第3期所附光盘。?
1 圣彼得堡直流高压研究院（NIIPT）?
全俄直流高压研究院为前苏联直流方面的领导院所，研究的领域不仅仅限于直流，他在交、直流输电系统中都有较高的权威性。?
NIITP主要研究范围为：①直流输电系统的设计和运行方式，直流输变电架构及换流器等设备的研究；②复杂的电力工具的可靠性、稳定性和服务效能；③任何电压等级输电线路和变电站；④发电厂和变电站的电气控制系统，设备监控与诊断；⑤特殊的运行设备研究。?
1.1 特高压输电研究及运行情况?
在1985～1990年期间，前苏联建设的1 150?kV输电系统曾按额定电压运行了5年时间，但在苏联解体后,该线路跨越两个国家，在哈萨克斯坦境内的一部分划归该国管理，不能统一调度，同时存在电费纠纷，此外由于滑坡导致电力需求不足，所以特高压线路在90年后已降至500?kV运行，降压运行的原因不是技术问题，而是和经济问题。?
前苏联在1961年出现500?kV系统及设备，有500?kV线路45 000?km，解体后俄罗斯有500?kV线路35 000?km。1967年出现750?kV系统，有线路8 000?km，?单条线路输送电力2?GW。1985年出现1 150?kV系统，有线路2 500?km，4个站。1990年前，全苏装机容量在300?GW以上，目前，全俄装机容量200～250GW。在1987年，年发电量为1 500?TWh尚满足不了要求，而现在年发电量仅为1 000?TWh, 需求有所减少。?
前苏联1 150?kV输电线路的走向和分段情况见图1。前苏联在20世纪70年代即完成了一条长100?km,电压等级为1 150?kV的输电线路的设计，但没有应用于工程建设。此后，又对Ekibastuz-Kokchetav的一条长达500?km的1 150?kV线路及变电站进行了设计，于1985年完成线路建设，该线路和变电站起到了试验、研究和积累运行经验的基地作用。1988年，完成Kustanai 的1 150?kV变电站建设，使Kokchetav-Kustanai 共长390?km的1 150?kV线路投入使用。同时，Kustanai-Chelyabinsh及Ekibastuz-Barnaul的二段1 150?kV输电线路完成建设，但该二段至今一直是降压按500?kV运行。Barnaul-Itat的1 150?kV线路亦已完成建设，其他的1 150?kV线路尚在规划中。在图1中，从Chelyabinsh-Itat 的1 150?kV线路全部采用同一设计，即采用8×AS330/43分裂导线，分裂间距为0.4?m。根据不同区域的覆冰状况，档距为385?m或425?m，相间距离为24.2?m或22?m,输送功率为5.4?GW或5.5?GW，拉V塔高为40?m。1 150?kV输电线路拉V塔结构见图2。
图1 前苏联1 150?kV输电线路的走向和分段情况
图2 1 150?kV输电线路拉V塔结构
在特高压的研究方面，直流研究院主要开展了以下工作。?
1.1.1 放电间隙研究
对特高压架空线路及隔离开关的空气间隙主要采用两种试验波形进行研究。一是波头时间为300～500μs的操作冲击波（由冲击电压发生器产生），另一是波头时间为2 000～4 500μs的长波头试验波（由工频试验变压器产生）。图3示出了在进行特高压输电设计中所应用的不同电极结构空气间隙的50%放电电压曲线。?
图3 不同电极结构空气间隙的50%放电电压曲线
（波前时间为3 000～4 500μs的操作波）?
1-棒-板间隙；2-棒-棒间隙；3-分裂导线-地间隙；?
4-分裂导线-4.5?m高的接地车辆；5-分裂导线-塔身及干绝缘子串
1.1.2 绝缘子串放电研究
在雷击和操作冲击电压下，干燥气候条件下的长绝缘子串的放电特性主要取决于绝缘子串的空气间隙的长度；淋雨条件下的长绝缘子串的放电主要在空气间隙中发生，仅有一小部分是沿绝缘子串表面放电。在持续的工作电压作用下，湿污绝缘子的闪络一般都是沿面发生。在不同的试验条件下，不同结构绝缘子长绝缘子串的长波头（3 000～4 500μs）操作冲击闪络电压放电试验曲线见图4。对长串绝缘子的操作冲击放电试验结果表明：当绝缘子串长达7?m时，在小雨、雾、雪甚至在环境条件脏污的条件下，长串绝缘子的操作冲击放电电压和操作冲击干闪电压相比并没有明显降低，因此长串绝缘子操作冲击的干闪电压特性曲线是最基本最重要的特性曲线。对于V形塔当中的V形绝缘子串，根据分裂导线悬挂高度及位置的不同，V形绝缘子串的操作冲击闪络电压较同一长度I形绝缘子串的操作冲击闪络电压降低10%～15%，因此，对中相V形绝缘子串的操作冲击绝缘水平的选择十分重要。?
图4 不同结构绝缘子长绝缘子串的操作冲击闪络电压曲线
（波前时间3 000～4 500μs）?
1-雨闪电压，大爬距绝缘子L/H＞2.2；2-雨闪电压, 普通型
绝缘子L/H＜2.0；3-干闪电压
为了确保线路运行的可靠性，在早期设计阶段沿规划的1 150?kV线路建立了试验站，专门研究了该线路绝缘子的污秽状况、土壤状况及该区域35～500?kV线路的运行经验。线路穿越的部分地区属盐碱性土壤，经过分析，确定穿越该地区的线路绝缘子所采用的泄漏比距要高于常用的泄漏比距（λ=1.5?cm/kV）。??
1.1.3 特高压线路的操作过电压控制
1 150?kV线路需要通过并联电抗器达到100%的补偿。三相电抗器的容量高达3×0.3?Gvar，每隔150?km就需要安装一组这样的电抗器，这使得降低由操作引起的瞬时过电压成为可能。根据原苏联、加拿大、美国的750?kV线路运行经验，单相接地故障占线路故障总数的99%，因此，为了1 150?kV系统的稳定运行，使用单相重合闸是必要的。对于1 150?kV线路，最主要的是确保故障相在两端断路器跳开后潜供电弧的熄灭。通过研究得出一个重要的结论：采用一套专门设计的具有合适参数的补偿电抗器连接在每组并联电抗器的中性点和地之间，可以有效地将潜供电流降低一个数量级。?
采用以下措施以降低1 150?kV线路的操作过电压：并联电抗器确保达到100%的补偿；在每组并联电抗器的中性点与地之间连接补偿电抗器；在断路器动作时，合上并联电阻；另外，在线路端部安装氧化锌避雷器。1 150?kV线路是采用统计的方法来进行绝缘配合的。?
1.1.4 1 150?kV的雷电性能
1 150?kV输电线路的防雷设计已从超高压输电线路的雷电特性中吸取了许多有益的经验。一方面，1 150?kV线路的反击耐雷水平很高，可以承受高达250?kA?的冲击电流，所以，当雷击杆塔或避雷线时，不会对线路造成威胁。另一方面，当雷绕击导线时，20～30?kA的雷电冲击电流就可能造成威胁。?
为了研究1 150?kV线路的雷电特性以及雷击跳闸的概率，对于雷电日、杆塔上雷电流的测量、雷击线路的位置等的综合性研究从1985年就已经开始了。现已得出了很多有用的结论。确定出每百公里·年的雷击次数为0.5；在1989年和1990年，实测雷击跳闸的次数为0.3和0.4。主要是由绕击导线引起的跳闸。??
1.1.5 绝缘子串电压分布
为了用试验方法来检查设计上使用不同悬式绝缘子时绝缘子串的分布电压，以及为了将和测量的数据作一比较，建造了一个与真塔尺寸相同，具有边相和中相绝缘子串及模拟导线的实体模型；单片绝缘子上的电压U1是通过在绝缘子内部的一个专用的光传感器直接在绝缘子串的测量中得到的。对30个绝缘子串所测得的电压分布证明，计算值和测量值相当一致。?
从绝缘子串上U1的计算值可以看出，在干燥的天气条件下，中相采用单串PS-400A型绝缘子的1 150?kV?交流输电线路的V型串中，靠近导线第一片绝缘子上的最大电压可以达到40?kV。对于采用单串PS-300K型绝缘子串的边相，这一值不会超过32?kV，这是因为第一片绝缘子在分裂导线内。在边相和中相都使用双绝缘子串的1 150?kV输电线路中，绝缘子的最大分布电压值也不会超过35?kV，这时靠近导线的第一片绝缘子是在分裂导线的上方。?
计算和测量的数据都表明，尽管最接近导线的绝缘子（中相和边相分别使用2×PS-210B型或2×PS-300K型）上的U1值略高于这些型号绝缘子的无线电干扰电压允许值，实质上绝缘子串上的整体无线电干扰水平并不影响由导线电晕所确定的1 150?kV线路上的整体干扰水平。?
为了确定分布电压的允许值，在各种天气条件下使用户外试验装置对1 150?kV交流线路中所有绝缘子组成的绝缘子串进行了长期的测量。由测量结果得出结论：设计定出的U1值是可以接受的。?
1.1.6 1 150?kV线路和开关站的电磁环境影响
通过已投入运行的1 150?kV输电线路来研究他们对环境的影响。例如输电线路与变电站中的无线电干扰水平、输电线路信道与变电站中的电场、变电站中操作台上的感应电流等。?
在运行的初始阶段，由1 150?kV输电线路和变电站产生的无线电干扰水平超过了规定水平。运行一年之后，导线上的毛刺减少，线路产生的无线电干扰水平降低了5～6?dB。在变电站内，对母线（尤其是在他们的交汇处）和装置的屏蔽改进等设计工作仍在继续。?
电场的测量结果可以用来绘制户外开关装置的场强分布区域。选择日常巡视路径来进行测量，要求该路径的场强在5?kV/m以下。对于场强大而工作人员又要经常去的地方，可以加装保护屏和保护罩。
为了保持输电线路正下方地面场强的最大值E1在原苏联安全规范给出的15?kV/m（距地面1.8?m，温度32?℃）之内，增加了导线的对地高度，这导致在线路上的投资增加了6%。?
由原苏联所确定的线路信道（限制进入区域）边界为距离输电线路轴线80±5?m，这一值是根据计算和测量结果并按照场强值E1不大于1?kV/m来确定的。?
对人体健康可能造成的伤害是,当人与大型农用车辆（如联合收割机）接触时电流持续地通过人体，而如果此时车辆正好处于输电线路下电场最高（E1=15?kV/m）的不同位置,则由测量和计算(计算流过人体电流的等效电路见图5)结果可以看出，在这种情况下，通过人体的电流不会超过5?mA，这一值低于摆脱电流（女性6 mA，男性9?mA）。对于横跨公路路面的1 150?kV输电线路，考虑到可能出现的对车辆（干的柏油路面）和行人（路边）的不利情况，要求场强值E1应低于10?kV/m。?
图5 计算流过人体电流的等效电路
1.1.7 1 150?kV线路的改进设计
对工程初期使用的1 150?kV塔已进行了改进，通过采用更高的塔（50?m）和更大的档距（475～525?m取代385～425?m），使每公里线路节约了10%的钢材和在施工工程中节省了15%～20%的费用。除了改进现有的塔外，在将来的1 150?kV线路中使用新型塔在技术和经济上是可行的。例如，在农田和人烟稀少的地区，可以采用拉索塔，这可在钢材上节省25%。这种塔已经设计、制造并通过了测试。?
建设具有高自然输送功率的1 150?kV线路是可能的。最初设计的1 150?kV线路具有5.5?GW的自然输送功率，新项目设想为具有7?GW、9?GW的自然输送功率。设计中的分裂导线数将更多，相间距离将更小。对于导线分裂数n=12，相间距离D=15?m的1 150?kV?线路来说,输送自然功率可高达7?GW、7.5?GW；当n=14或15，且D=12?m时，输送自然功率可上升到8.5?GW、9.0?GW。几种新型杆塔结构见图6、图7和图8。当然，目前这仅是设想，并未付诸实施。?
图6 具有悬式珩架的拉线塔
图7 紧凑型拉V塔
图8 三角形结构拉线塔
1.1.8 多分裂导线的电晕损耗和无线电干扰
计算结果表明，次导线上的表面最大场强Em分布极不均匀。对12分裂导线电晕损耗的试验证明，无论是在整束还是在单根次导线上的电晕损耗都存在着很大的差别。分裂母线、导线的电晕电流见图9、图10。这使得研究新的试验研究技术和预估年度电晕损耗成为必要。?
图9 分裂母线的电晕电流
(a)雨雪；（b）霜
0-分裂导线整体；1-最下面子导线；7-最上面子导线；?
图10 分裂导线的电晕电流
（a）分裂导线的排列 ；（b）好天气?
0-整个分裂导线；1-最下子导线；4-中间子导线；7-最上子导线
对分裂根数大于8且有不同分裂间距D的导线的电气特性进行了研究。当分裂间距D较小时，其电气特性与相同直径的管导线很接近，且导线下的地面场强显著降低。对具有较小分裂间距（D=11.5?cm）的8分裂导线的理论计算也验证了导线试验结果。因此，应采用较小分裂间距的多分裂导线作为变电站的母线而不是采用铝管。?
通过对8×AS-400/51导线的试验，研究了分裂间距D对电晕的影响。分裂间距分别为常规值D=38.3 cm和较小值D=11.5?cm，较大值D=115?cm。结果表明，在同样的表面梯度下D增加则电晕损耗减小。?
对类似的试品进行了无线电干扰试验，结果表明当分裂间距与次导线半径之比超过25时，无线电干扰水平与Em无关。试验表明可以通过用试验线段来建立一个全天候的RI测量方式。这一试验对通过密集人口地区的1 150?kV线路的建设是必要的。?
1.1.9 带电作业
早在20世纪30年代，原苏联就在输电线路上进行了首次带电作业试验，这些作业包括用绝缘棒检查及拆换导线零件。在40年代，等电位作业这一新的带电检修方法已得到应用并大规模推广，第一本带电作业操作规程已经编制审定。到50年代中期，带电作业技术已普及。在前苏联电力系统75%的地区，线路抢修工作有85%采用带电作业。带电作业内容包括：绝缘子检测、压接管电阻测量、线路金具拆换、对架空地线及拉线涂刷防腐剂等。?
对于330～750?kV输电线路的带电作业，已了一套完整、合理的操作方法，并配有的装备及易于使用的工具。另外，对1 150?kV输电线的带电作业技术、工具、保护方法等问题也进行了深入研究。?
对带电作业时架空线电磁场影响的研究已进行了大量工作。从试验分析结果来看，750?kV线路上的磁场强度不致对带电作业工人造成有害影响。而对于电场的影响，则可通过采取保护措施来消除电场的直接效应，如为了消除电场效应以及人体接触高电位瞬间产生的脉冲电流效应，制作了高标准的屏蔽服。?
1.2 直流研究院的研究领域及主要试验设备?
1.2.1 试验研究领域
试验研究领域有：① 加速老化试验，以确定电器设备的可靠性及使用寿命；② 在工业区及自然污染区划分外绝缘的污区分布图；③ 各种电压等级的线路和变电站的外绝缘设计研究及材料的选择；④ 6～220?kV线路和变电站的升压改造；⑤ 森林地区特殊线路及具有特殊环境要求的变电站及线路的设计；⑥ 便携式仪器、仪表的研制、开发；⑦ 高压电力设备的检测。 ??
1.2.2 交、直流试验设施
直流研究院的实验设备和装置包括：1 150?kV AC和1 500?kV?DC试验线段；冲击电压发生器（4 000～5 000?kV）；直流电压发生器（1 500?kV）；串级试验变压器（3×600?kV）；双极冲击电压发生器（±1 600?kV）；工频试验变压器（750?kV，1 500?kVA和500?kV，3 000?kVA）；直流发生器（1 000 kV，0.3?A和500?kV，0.3?A）；变压器（333?kV,333?kVA）；变压器（70?kV,?300?kVA）；变压器（35?kV,1 600?kVA）。
（1） 高压试验大厅。大厅内有交流750?kV，1 500?kVA与500?kV、3 000?kVA双套管式工频试验变压器和4 000?kV冲击电压发生器、直流电压发生器等实验设备，还有冲击电流发生器,可产生40 kA（8/20μs，1/4μs），100 kA（4/10μs），3.5?kA?(40/80μs，1.2/2.5?s)，2?kA(2 000μs)的冲击电流。大厅内还可试长15?m的500?kV电缆。?
(2) 户外试验场。设有3×600?kV，2 000?kVA串级工频设备；5 000?kV,800?kJ冲击电压发生器，罩在圆绝缘筒内；±1 200?kV，500?mA直流发生器，由400?kV，3.5?A 工频变压器充电。?
对工频试验变压器可以加电容器对低压绕组放电产生长波头操作冲击以及用5 000?kV冲击电压发生器产生正负操作冲击作正、负极性间隙放电试验。全场有十几根固定在钢支架上支撑高压引线的绝缘子柱，每个绝缘子柱由9根110?kV支柱组成，上3根为细的，下6根为粗的，这样可以方便的引出各种高压。有3座试验铁塔，试验线路长700?m。?
曾作过1 150?kV AC，±750?kV DC输电线路的整套试验。? ?
(3) 电力系统动态模拟试验室。有80台容量分别为1?kVA、1.5?kVA、5?kVA、10?kVA、15?kVA、30 kVA的同步发电机，速率从1 000～3 000?r/min，电压230?V，可改变X、Xd、Xd、Td等参数进行各种试验，可进行AC、DC线路模拟等。?
1.2.3 主要试验项目
① 绝缘试验：a. 冲击试验（冲击电压发生器5 000?kV，800?kJ和4 000?kV，640?kJ），试验数据见表1;b. 直流实验，试验数据见表2。② 高压电缆试验，试验数据见表3。③ 污秽试验，玻璃绝缘子等污秽试验数据见表4。④ 高压电器设备的试验：交流电压750?kV，1 500?kVA；500?kV，3 000?kVA。直流电压 1 000?kV，0.3?A；500?kV，0.3?A。
表1 冲击试验数据
冲击试验 | 最大电压或电流 | 备 注 |
雷电冲击 | 3 200?kV（室内；室外） | 1.2/50μs；0.5/50μs |
操作冲击 | 2 500?kV（室内；室外） | 250/2 500μs； |
冲击电流 | 40?kA | 8/20μs；1/4μs |
表2 直流试验数据
直流试验 | 最大电压或电流 | 备 注 |
干态试验 | 1 000?kV；+1 200?kV， | 他是2个独立的1 200?kV系统 |
湿试验 | 1 000?kV | |
局部放电和RIV测试 | 600?kV | |
电容和tgδ测试 | 600?kV |
表3 高压电缆试验数据
高压电缆试验 | 最大电压或电流 | 高压电缆试验 | 最大电压或电流 |
负荷循环 | 1 500?A | 雷电冲击 | 3 200?kV |
交流电压 | 600?kV | 操作冲击 | 2 500?kV |
直流电压 | 1 200?kV |
表4 玻璃绝缘子、瓷绝缘子、合成绝缘子、氧化锌
避雷器的人工和自然污秽试验数据
标 准 | 最大交流电压/kV | 最大直流电压/kV | |
清洁雾 | IEC507；IEC1245 | 600 | 800 |
盐 雾 | IEC507；IEC1245 | 300 | 300 |
2 乌克兰扎布洛热变压器研究所（VIT）?
扎布洛热变压器研究所是全世界最大的变压器研究所。该所部分技术已转让到德国西门子、、南韩等国家。?
VIT主要工作范围有：开展科研工作；设计工作；软件工作；开发新产品，设计工装设备及研究生产工艺；制造样品和少量产品；电气设备试验；修理复杂的电气设备；研究并提出国家标准；在全乌克兰认证产品；咨询服务。?
VIT进行过的重要产品开发、试验有：DC±750?kV、320?MVA?的变压器，平波电抗器，隔离开关；750? kV并联电抗器；667?MVA,1 150/500?kV自耦变压器模型；1 800/500?kV自耦变压器模型；750～1 800?kV套管；DC 600?kV脉冲装置；220～500?kV?中性点套管；干式变压器环境试验容量到1 600?kVA；750?kV及以下电磁式电流互感器；500?kV及以下电磁式电压互感器；HDE750 kV电容式电压互感器。
2.1 高压大厅
大厅内试验设备有3×750?kV、4?A工频串级变压器；外有一台独立750?kV工频变压器；2 500?kV、?200?mA直流电压发生器；8 100?kV、1 150?kJ冲击电压发生器（27级×300?kV）。还有一台专用直流叠加工频合成试验设备。
此外，还有1 100?kV、350?kVA AC SF6冲击装置与1000?kV、3?000?kV DC冲击装置；330?kV SF6 移动式试验车，可充4个气压的SF6设备；1 000?kV SF6TA与CVT。?
2.2 其他实验室?
VIT还拥下列实验室：①线圈及变压器短路试验间，短路容量6.3?MVA；②引线短路机械强度试验间，短路电流20?kA；③防噪声试验间，容积4×5×6 m3，可试1 600?kVA变压器；④冷却器试验室，内有φ2.5×3 m（H）的油箱，610?kW电加热器，风、水冷却器，试验容量可到600?kW，并配有多探头测温装置；⑤风洞试验间，试验风冷却器的冷却效果，可将冷却器装在2.5×2.5?m2的方框内，由φ约为1?m的风管通风试验；⑥有载分接开关试验室，参观中见到一台分接开关的试验，试验灭弧性能（加电阻），减少电流无弧过渡与不加电阻有弧过渡，二者电气寿命由2万次升高到20万次；⑦漏磁及局部过热试验室，参观中见到了一台模型变压器器身，有上百个传感器测漏磁分布；⑧振动试验室，实验台面积约2×3?m2，可承重5?t，可试水平与垂直地震烈度1～10级（分别加）；⑨大型高、低温试验间，有数间，可同时作数台试品的高低温实验，其低温可达-60?℃。
2.3 前苏联变压器情况
1963年与1967年分别研制出750?kV与1 150?kV电压等级变压器模型。1986年试制过1 800?kV级变压器模型。20世纪70年代已做出了单相417?MVA/1 150?kV、三相1 000?MVA/500?kV的变压器，80年代做出单相667?MVA/1 150?kV与3相1 250?MVA/330?kV的变压器。?
2.4 根据运行经验对变压器设计和工艺的改进?
1955～1990年，工厂生产的电力变压器参数有了大幅度提高，电压从220?kV提高到1 150?kV，三相变压器的容量从240?MVA提高到1 250?MVA，单相变压器的容量从250?MVA提高到667?MVA。?
通过运行事故的反馈，VIT对一系列课题作了深入研究，取得了很好的改进效果。在此基础上，系统地开发了变压器的机辅助设计程序。?
经过多年科研，取得了显著的成效，其在系统运行的240台750?kV电力变压器，近15年无一台发生事故，可靠性达到了极高的程度。?
前苏联各级电压变压器的绝缘水平详见表5，变压器事故率的统计结果见表6。
表5 前苏联各级电压变压器绝缘水平
额定电压等级 | 最大工作电压/kV | 工 频 | 雷 电 | 操作冲击 | |||
1 min | 连 续 | 均匀升压 | 全 波 | 截 波 | |||
1 800* | 3 200 | 3 200 | 2 600 | ||||
1 150 | 1 200 | 1 100 | 900 | 1 300 | 2 550 | 2 800 | 2 100 |
750 | 787 | 800 | 635 | 1 000 | 2 100/1 800**? | 2 250/1 950 | 1 550/1 425 |
500 | 525 | 630/570 | 340 | 1 650/1 400 | 1 650/1 400 | 1 230/1 050 | |
400 | 420 | 570 | 295 | 1 400 | 1400 | 1 050 | |
330 | 363 | 460/395 | - | 1 150/1 050 | 1 150/1 050 | 950/850 | |
35 | 40.5 | 85 | - | 220 | 220 | - | |
20 | 24 | 55 | - | 165 | 165 | - | |
15 | 17．5 | 45 | - | 120 | 120 | - | |
750中性点 | 85 | - | - | - | - | ||
注: *为模型试验电压; **以下的数据代表有ZnO避雷器保护。
表6 前苏联各级电压变压器事故率情况
项 次 | 变压器类别 | 运行台数 | 运 行 | 运行台年 | 故障台次?/台次 | 故障率 | |
容量/MVA | 电压/kV | ||||||
1.1.1 | 417/208.5-208.5 | 787/ | 68 | 1979 | 450 | 1 | 0.21 |
1.2 | 417/417/50 | 750/ | 38 | 1974 | 393 | 3 | 0.77 |
1.3 | 267/267/67 | 500/ | 158 | 1970 | 1 835 | 4 | 0.22 |
1.4 | 667/667/180 | 1 150/ | 19 | 1981 | 185 | 0 | 0.00 |
1.5 | 125/125/63 | 230/121/6.3-8.5 | 330 | 1982 | 2 380 | 1 | 0.13 |
总 计 | 695 | - | 6 322 | 12 | 0.19 | ||
3 乌克兰扎布罗热变压器厂（ZTR）
乌克兰扎布罗热变压器厂生产电力和配电变压器、电抗器、分裂电抗器、电压互感器、电流互感器，DC换流变压器、封闭母线（单相或三相）等，是世界上最大的变压器厂。ZTR的产品70%出口，已有75个国家进口了该厂的变压器，中国购买了该厂500 kV电力变压器73台。?
3.1 主要产品?
生产过的主要产品有：① 三相1 250?MVA/347?kV 变压器于1980年生产6台；三相1 000?MVA/500?kV发电机升压变压器生产21台；三相三线圈300?MVA,500/154/38?kV变压器。② 单相417?MVA,750/500?kV变压器于1978年生产67台；单相533?MVA,?500/330?kV与单相417?MVA,1 150/
?kV? 变压器于1981年各生产1台；单相667/180?MVA,1 150/500/?kV自耦变压器于1979年生产20台，1972年生产6台。③ 320?MVA,?±750?kV?换流变压器。④ 120?Mvar,800/?kV和300?Mvar,?1 150/?kV并联电抗器及其中性点电抗器。⑤ OLTC 330?kV，?2 000 A。?⑥ 单相60?Mvar,500?kV可控电抗器于1989年生产?1台。?⑦ 417/50?MVA,
?kV 变压器于1972年生产105台，1973年生产38台。⑧ 3相25?Mvar,110?kV可控电抗器于1997年生产1台。⑨ 单相500?MVA,765/345?kV±13%（每级1.3%）自耦变压器出口巴西，P0=200?kW ,Pk=700?kW。 ⑩ 配电变压器及各种特种变压器。?(11)35?kV,31.5?kA封闭母线。
3.2 主要车间?
线圈车间有2台大型立绕机；装配车间有二跨。一跨内有3座卧式罐（无气相干燥设备），二跨内有参数为 3000?kV 与?4 000?kV?的冲击电压发生器各1台。中间实验变压器参数为250?MVA，500/20?kV。发电机有3台，分别为30?MVA、15?MVA，50?Hz与7.5?MVA ，200?Hz。外加200?Mvar电容器做温升补偿试验用。该车间曾生产过1 150?kV级电力变压器，目前主要生产750?kV电力变压器，也生产500?kV级电力变压器。?
3.3 试验?
车间内的实验设备可以进行直到667?MVA/1 150?kV、1 250?MVA/347?kV?的全部出厂与型式试验；1999年还进行了120?Mvar， 787?kV，60?Hz并联电抗器的全部试验；短路试验共做了35台变压器，容量直到667?MVA。过去30年内在俄罗斯强电流试验室进行了短路试验，2台中等容量的三相63?MVA/110?kV?及单相62.5?MVA/110?kV电力变压器在KEMA通过了短路试验。
3.4 产品结构?
扎布罗热工厂生产变压器的铁心绑扎采用的为粘带绑扎，铁心柱内填一层薄纸筒纸板，然后绑上粘带，铁心夹件采用钢带拉紧，与西门子、ABB结构相似。线圈电压在500?kV及以上一律采用的是油流不导向结构，所以线圈内径外径有锁撑，看不见线饼里存在档油板。变压器附件较为落后，放油阀门采用的是水阀，油箱加工较为粗糙，油箱顶部斜坡较大，工人操作困难，变压器采用磁屏蔽，硅钢片宽度约为80?mm，厚度为15～30?mm,? 端部用电焊把硅钢片焊在一起。变压器套管结构较落后，套管上部带了一个铁丝的均压罩，不设均压球，套管油压靠另外设置的一个小油枕。?
3.5 套管设计?
套管的BIL比变压器的BIL高1级。?
3.6 运行介绍?
1960年生产第1台750?kV级产品，过去事故率为1%，近15年无事故。750?kV变压器的可靠性比500?kV 及220?kV等级变压器的可靠性均高。出口的大型电力变压器，在国外过去10～30年无事故记录，过去15～20年实际上未发生过变压器短路损坏事故，变压器的事故率统计见表6。?
4 乌克兰斯拉维扬斯克高压电瓷股份公司(Slavansk)
高压电瓷股份公司是世界上最大的电瓷厂之一，与日本NGK规模相当，该厂生产的高压瓷套除了供给乌克兰外，还出口俄罗斯和其他国家。该公司生产从低压到1 150?kV?特高压不同电压等级的200多种电瓷产品。?
其主要产品有：①各类高压电器瓷套，电压等级从35～1 150?kV；②支柱瓷绝缘子，额定电压1～35 kV；③棒式支撑瓷绝缘子，额定电压35～110?kV；④变压器套管，额定电压0.5～35?kV；⑤配电设备用套管，生产母线式套管、户内式套管和户内-户外式套管，电压等级为6?kV、10?kV和24?kV；⑥低压设备瓷件，生产220?V、380?V、500?V、600?V、1 000?V的各种瓷件，包括变压器、开关、电气机车和民用布线用等瓷件，品种种类近50种；⑦高压熔断器瓷管，电压为10?kV和20?kV，长度为200～654?mm，外径为45～80 mm。?
在乌克兰，电压等级为500～750?kV的高压电瓷都是该公司生产的，俄罗斯使用的隔离开关支柱等高强度电瓷产品也是由该公司提供的。?
Slavansk通过了ISO9001的认证，声称有能力承接客户所需要的各种电压等级和各种用途的高压电瓷产品。1995年以后该公司向中国沈阳变压器厂出口大套管，其中有500?kV互感器瓷套48台。 ?
5.1 330?kV线路?
330?kV线路的直线塔大部分采用水泥П型杆结构，耐张塔和转角塔仍采用铁塔。
330?kV线路的相导线采用分裂导线，分裂数为2分裂。地线采用单避雷线,地线一般采用绝缘方式。绝缘子串采用的是玻璃绝缘子，每串约20片。?
5.2 750?kV线路?
750?kV线路的直线杆塔有铁塔和水泥杆塔二大类，多数是拉八塔和П型杆结构。750?kV线路的直线杆塔见图11。?
图11 750?kV线路的直线杆塔?
(a) 750 kV拉八塔；(b) 750 kVП型杆塔
750?kV线路的相导线采用分裂导线，分裂数有采用4分裂的，也有采用5分裂的。分裂间隔棒多采用的是分布式2分裂间隔棒（见图12）。?
图12 分布式二分裂间隔棒
地线采用双避雷线，地线一般采用绝缘方式。绝缘子串采用的是玻璃绝缘子，直线杆塔一般每相双串，每串约45片。耐张杆塔一般每相双串，每串约48～52片。转角塔采用分相独立式转角塔（见图13）。?
图13 分相独立式转角塔
5.3 1 150?kV线路和设备?
代表团在前苏联展览中心参观考察了1 150?V输变电工程采用的变电设备和输电杆塔。?
图14是1 150?kV线路的原型拉八塔。
图14 1 150?kV线路拉八塔（未挂导线）
5.4 绝缘子?
无论是在俄罗斯还是在乌克兰我们参观到的数十条输电线路上所用的绝缘子绝大部分是玻璃绝缘子。俄罗斯能生产各种型号的玻璃绝缘子，绝缘子外型结构的种类也很多，有普通型和防污型。防污型包括单伞、双伞，其中，防污钟罩型伞的直径达0.4?m。俄、乌两国线路所采用的玻璃绝缘子自爆率较高，经常能看到有自爆绝缘子的绝缘子串，粗略估计约占总串数的3%。一串中自爆的绝缘子片数一般为1片，少数有2片的。甚至在750?kV线路中也发现有绝缘子串的自爆现象。?
俄罗斯也生产合成绝缘子，生产的合成绝缘子包含各电压等级。俄罗斯生产的合成绝缘子均压环很有特色，为圆盘形，结构精巧（见图15）。俄罗斯直流研究所的专家极力推荐采用合成绝缘子，认为这是电力系统中一项影响深远的新技术。1 150?kV?输电线路的部分线段也采用了合成绝缘子，图16是1992年在新西伯利亚1 150?kV线路架设现场所拍摄的杆塔照片，从照片可以看出，中相采用玻璃绝缘子Y型串，边相采用合成绝缘子I型?串，中相和边相都是双串并联。总体感觉，在俄罗斯和乌克兰，合成绝缘子的推广程度没有普遍。
图15 俄罗斯生产的合成绝缘子
图16 1150 kV输电线路在架设过程中