俄羅斯、烏克蘭超、特高壓輸變電技術(shù)發(fā)展近況

俄羅斯、烏克蘭超、特高壓輸變電技術(shù)發(fā)展近況

摘要：較為全面介紹了中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)特高壓輸變電技術(shù)考察團(tuán)對(duì)俄羅斯和烏克蘭超、特高壓輸變電技術(shù)的考察情況。其中，重點(diǎn)介紹了圣彼得堡直流高壓研究院對(duì)1150kV特高壓輸變電技術(shù)的研究成果；烏克蘭扎不羅熱變壓器研究所和變壓器廠對(duì)超高壓、大容量變壓器的科研和生產(chǎn)情況；對(duì)高壓電瓷股份公司的考察情況以及對(duì)750kV輸電線路桿塔和絕緣子使用現(xiàn)狀的調(diào)研情況。

關(guān)鍵字：超高壓特高壓輸變電變壓器絕緣子0前言

俄羅斯、烏克蘭是世界上少數(shù)具有開發(fā)超、特高壓輸變電技術(shù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的國(guó)家。為配合我國(guó)750kV西電東送工程，更好地促進(jìn)我國(guó)更高電壓等級(jí)輸變電技術(shù)的開發(fā)研究工作，學(xué)習(xí)、借鑒國(guó)外特高壓輸變電技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)批準(zhǔn)，由中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)組團(tuán)，于2001年9月24日至10月10日赴俄羅斯、烏克蘭進(jìn)行了為期2周的考察訪問(wèn)。代表團(tuán)的成員包括來(lái)自高校、研究所及制造廠主管科研和新產(chǎn)品開發(fā)的負(fù)責(zé)人。考察的內(nèi)容包括：750kV和1150kV超、特高壓輸變電系統(tǒng)的運(yùn)行和科研狀況；超、特高壓輸變電關(guān)鍵設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行情況。代表團(tuán)重點(diǎn)考察訪問(wèn)了全俄直流研究所、烏克蘭扎布羅熱變壓器研究所和變壓器廠、斯拉維揚(yáng)斯克高壓電瓷股份公司等，還參觀了第聶伯河水電站和前蘇聯(lián)工業(yè)成就展，實(shí)地考察了數(shù)條750kV輸電線路?？疾斓膬?nèi)容和走訪的單位很多，下面將重點(diǎn)介紹對(duì)超、特高壓輸變電技術(shù)的考察，希望能對(duì)我國(guó)超、特高壓輸變電技術(shù)的研究，特別是對(duì)我國(guó)750kV輸變電系統(tǒng)的研究、設(shè)計(jì)和建設(shè)起到參考和借鑒作用?？疾靾?bào)告全文詳見(jiàn)電力設(shè)備網(wǎng)（）及《電力設(shè)備》雜志2003年第3期所附光盤。

1圣彼得堡直流高壓研究院（NIIPT）

全俄直流高壓研究院為前蘇聯(lián)直流方面的領(lǐng)導(dǎo)院所，研究的領(lǐng)域不僅僅限于直流，他在交、直流輸電系統(tǒng)中都有較高的權(quán)威性。

NIITP主要研究范圍為：①直流輸電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行方式，直流輸變電架構(gòu)及換流器等設(shè)備的研究；②復(fù)雜的電力工具的可靠性、穩(wěn)定性和服務(wù)效能；③任何電壓等級(jí)輸電線路和變電站；④發(fā)電廠和變電站的電氣控制系統(tǒng)，設(shè)備監(jiān)控與診斷；⑤特殊的運(yùn)行設(shè)備研究。

1.1特高壓輸電研究及運(yùn)行情況

在1985～1990年期間，前蘇聯(lián)建設(shè)的1150kV輸電系統(tǒng)曾按額定電壓運(yùn)行了5年時(shí)間，但在蘇聯(lián)解體后,該線路跨越兩個(gè)國(guó)家，在哈薩克斯坦境內(nèi)的一部分劃歸該國(guó)管理，不能統(tǒng)一調(diào)度，同時(shí)存在電費(fèi)糾紛，此外由于經(jīng)濟(jì)滑坡導(dǎo)致電力需求不足，所以特高壓線路在90年后已降至500kV運(yùn)行，降壓運(yùn)行的原因不是技術(shù)問(wèn)題，而是政治和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。

前蘇聯(lián)在1961年出現(xiàn)500kV系統(tǒng)及設(shè)備，有500kV線路45000km，解體后俄羅斯有500kV線路35000km。1967年出現(xiàn)750kV系統(tǒng)，有線路8000km，單條線路輸送電力2GW。1985年出現(xiàn)1150kV系統(tǒng)，有線路2500km，4個(gè)站。1990年前，全蘇裝機(jī)容量在300GW以上，目前，全俄裝機(jī)容量200～250GW。在1987年，年發(fā)電量為1500TWh尚滿足不了要求，而現(xiàn)在年發(fā)電量?jī)H為1000TWh,需求有所減少。

前蘇聯(lián)1150kV輸電線路的走向和分段情況見(jiàn)圖1。前蘇聯(lián)在20世紀(jì)70年代即完成了一條長(zhǎng)100km,電壓等級(jí)為1150kV的輸電線路的設(shè)計(jì)，但沒(méi)有應(yīng)用于工程建設(shè)。此后，又對(duì)Ekibastuz-Kokchetav的一條長(zhǎng)達(dá)500km的1150kV線路及變電站進(jìn)行了設(shè)計(jì)，于1985年完成線路建設(shè)，該線路和變電站起到了試驗(yàn)、研究和積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基地作用。1988年，完成Kustanai的1150kV變電站建設(shè)，使Kokchetav-Kustanai共長(zhǎng)390km的1150kV線路投入使用。同時(shí)，Kustanai-Chelyabinsh及Ekibastuz-Barnaul的二段1150kV輸電線路完成建設(shè)，但該二段至今一直是降壓按500kV運(yùn)行。Barnaul-Itat的1150kV線路亦已完成建設(shè)，其他的1150kV線路尚在規(guī)劃中。在圖1中，從Chelyabinsh-Itat的1150kV線路全部采用同一設(shè)計(jì)，即采用8×AS330/43分裂導(dǎo)線，分裂間距為0.4m。根據(jù)不同區(qū)域的覆冰狀況，檔距為385m或425m，相間距離為24.2m或22m,自然輸送功率為5.4GW或5.5GW，拉V塔高為40m。1150kV輸電線路拉V塔結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖1前蘇聯(lián)1150kV輸電線路的走向和分段情況

圖21150kV輸電線路拉V塔結(jié)構(gòu)在特高壓的研究方面，直流研究院主要開展了以下工作。

1.1.1放電間隙研究

對(duì)特高壓架空線路及隔離開關(guān)的空氣間隙主要采用兩種試驗(yàn)波形進(jìn)行研究。一是波頭時(shí)間為300～500μs的操作沖擊波（由沖擊電壓發(fā)生器產(chǎn)生），另一是波頭時(shí)間為2000～4500μs的長(zhǎng)波頭試驗(yàn)波（由工頻試驗(yàn)變壓器產(chǎn)生）。圖3示出了在進(jìn)行特高壓輸電設(shè)計(jì)中所應(yīng)用的不同電極結(jié)構(gòu)空氣間隙的50%放電電壓曲線。

圖3不同電極結(jié)構(gòu)空氣間隙的50%放電電壓曲線

（波前時(shí)間為3000～4500μs的操作波）

1-棒-板間隙；2-棒-棒間隙；3-分裂導(dǎo)線-地間隙；

4-分裂導(dǎo)線-4.5m高的接地車輛；5-分裂導(dǎo)線-塔身及干絕緣子串1.1.2絕緣子串放電研究

在雷擊和操作沖擊電壓下，干燥氣候條件下的長(zhǎng)絕緣子串的放電特性主要取決于絕緣子串的空氣間隙的長(zhǎng)度；淋雨條件下的長(zhǎng)絕緣子串的放電主要在空氣間隙中發(fā)生，僅有一小部分是沿絕緣子串表面放電。在持續(xù)的工作電壓作用下，濕污絕緣子的閃絡(luò)一般都是沿面發(fā)生。在不同的試驗(yàn)條件下，不同結(jié)構(gòu)絕緣子長(zhǎng)絕緣子串的長(zhǎng)波頭（3000～4500μs）操作沖擊閃絡(luò)電壓放電試驗(yàn)曲線見(jiàn)圖4。對(duì)長(zhǎng)串絕緣子的操作沖擊放電試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)絕緣子串長(zhǎng)達(dá)7m時(shí)，在小雨、霧、雪甚至在環(huán)境條件臟污的條件下，長(zhǎng)串絕緣子的操作沖擊放電電壓和操作沖擊干閃電壓相比并沒(méi)有明顯降低，因此長(zhǎng)串絕緣子操作沖擊的干閃電壓特性曲線是最基本最重要的特性曲線。對(duì)于V形塔當(dāng)中的V形絕緣子串，根據(jù)分裂導(dǎo)線懸掛高度及位置的不同，V形絕緣子串的操作沖擊閃絡(luò)電壓較同一長(zhǎng)度I形絕緣子串的操作沖擊閃絡(luò)電壓降低10%～15%，因此，對(duì)中相V形絕緣子串的操作沖擊絕緣水平的選擇十分重要。

圖4不同結(jié)構(gòu)絕緣子長(zhǎng)絕緣子串的操作沖擊閃絡(luò)電壓曲線

（波前時(shí)間3000～4500μs）

1-雨閃電壓，大爬距絕緣子L/H＞2.2；2-雨閃電壓,普通型

絕緣子L/H＜2.0；3-干閃電壓為了確保線路運(yùn)行的可靠性，在早期設(shè)計(jì)階段沿規(guī)劃的1150kV線路建立了試驗(yàn)站，專門研究了該線路絕緣子的污穢狀況、土壤狀況及該區(qū)域35～500kV線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。線路穿越的部分地區(qū)屬鹽堿性土壤，經(jīng)過(guò)分析，確定穿越該地區(qū)的線路絕緣子所采用的泄漏比距要高于常用的泄漏比距（λ=1.5cm/kV）。

1.1.3特高壓線路的操作過(guò)電壓控制

1150kV線路需要通過(guò)并聯(lián)電抗器達(dá)到100%的補(bǔ)償。三相電抗器的容量高達(dá)3×0.3Gvar，每隔150km就需要安裝一組這樣的電抗器，這使得降低由操作引起的瞬時(shí)過(guò)電壓成為可能。根據(jù)原蘇聯(lián)、加拿大、美國(guó)的750kV線路運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，單相接地故障占線路故障總數(shù)的99%，因此，為了1150kV系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，使用單相重合閘是必要的。對(duì)于1150kV線路，最主要的是確保故障相在兩端斷路器跳開后潛供電弧的熄滅。通過(guò)研究得出一個(gè)重要的結(jié)論：采用一套專門設(shè)計(jì)的具有合適參數(shù)的補(bǔ)償電抗器連接在每組并聯(lián)電抗器的中性點(diǎn)和地之間，可以有效地將潛供電流降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。

采用以下措施以降低1150kV線路的操作過(guò)電壓：并聯(lián)電抗器確保達(dá)到100%的補(bǔ)償；在每組并聯(lián)電抗器的中性點(diǎn)與地之間連接補(bǔ)償電抗器；在斷路器動(dòng)作時(shí)，合上并聯(lián)電阻；另外，在線路端部安裝氧化鋅避雷器。1150kV線路是采用統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)進(jìn)行絕緣配合的。

1.1.41150kV的雷電性能

1150kV輸電線路的防雷設(shè)計(jì)已從超高壓輸電線路的雷電特性中吸取了許多有益的經(jīng)驗(yàn)。一方面，1150kV線路的反擊耐雷水平很高，可以承受高達(dá)250kA的沖擊電流，所以，當(dāng)雷擊桿塔或避雷線時(shí)，不會(huì)對(duì)線路造成威脅。另一方面，當(dāng)雷繞擊導(dǎo)線時(shí)，20～30kA的雷電沖擊電流就可能造成威脅。

為了研究1150kV線路的雷電特性以及雷擊跳閘的概率，對(duì)于雷電日、桿塔上雷電流的測(cè)量、雷擊線路的位置等的綜合性研究從1985年就已經(jīng)開始了。現(xiàn)已得出了很多有用的結(jié)論。確定出每百公里·年的雷擊次數(shù)為0.5；在1989年和1990年，實(shí)測(cè)雷擊跳閘的次數(shù)為0.3和0.4。主要是由繞擊導(dǎo)線引起的跳閘。

1.1.5絕緣子串電壓分布

為了用試驗(yàn)方法來(lái)檢查設(shè)計(jì)上使用不同懸式絕緣子時(shí)絕緣子串的分布電壓，以及為了將計(jì)算和測(cè)量的數(shù)據(jù)作一比較，建造了一個(gè)與真塔尺寸相同，具有邊相和中相絕緣子串及模擬導(dǎo)線的實(shí)體模型；單片絕緣子上的電壓U1是通過(guò)在絕緣子內(nèi)部的一個(gè)專用的光傳感器直接在絕緣子串的測(cè)量中得到的。對(duì)30個(gè)絕緣子串所測(cè)得的電壓分布證明，計(jì)算值和測(cè)量值相當(dāng)一致。

從絕緣子串上U1的計(jì)算值可以看出，在干燥的天氣條件下，中相采用單串PS-400A型絕緣子的1150kV交流輸電線路的V型串中，靠近導(dǎo)線第一片絕緣子上的最大電壓可以達(dá)到40kV。對(duì)于采用單串PS-300K型絕緣子串的邊相，這一值不會(huì)超過(guò)32kV，這是因?yàn)榈谝黄^緣子在分裂導(dǎo)線內(nèi)。在邊相和中相都使用雙絕緣子串的1150kV輸電線路中，絕緣子的最大分布電壓值也不會(huì)超過(guò)35kV，這時(shí)靠近導(dǎo)線的第一片絕緣子是在分裂導(dǎo)線的上方。

計(jì)算和測(cè)量的數(shù)據(jù)都表明，盡管最接近導(dǎo)線的絕緣子（中相和邊相分別使用2×PS-210B型或2×PS-300K型）上的U1值略高于這些型號(hào)絕緣子的無(wú)線電干擾電壓允許值，實(shí)質(zhì)上絕緣子串上的整體無(wú)線電干擾水平并不影響由導(dǎo)線電暈所確定的1150kV線路上的整體干擾水平。

為了確定分布電壓的允許值，在各種天氣條件下使用戶外試驗(yàn)裝置對(duì)1150kV交流線路中所有絕緣子組成的絕緣子串進(jìn)行了長(zhǎng)期的測(cè)量。由測(cè)量結(jié)果得出結(jié)論：設(shè)計(jì)定出的U1值是可以接受的。

1.1.61150kV線路和開關(guān)站的電磁環(huán)境影響

通過(guò)已投入運(yùn)行的1150kV輸電線路來(lái)研究他們對(duì)環(huán)境的影響。例如輸電線路與變電站中的無(wú)線電干擾水平、輸電線路信道與變電站中的電場(chǎng)、變電站中操作臺(tái)上的感應(yīng)電流等。

在運(yùn)行的初始階段，由1150kV輸電線路和變電站產(chǎn)生的無(wú)線電干擾水平超過(guò)了規(guī)定水平。運(yùn)行一年之后，導(dǎo)線上的毛刺減少，線路產(chǎn)生的無(wú)線電干擾水平降低了5～6dB。在變電站內(nèi)，對(duì)母線（尤其是在他們的交匯處）和裝置的屏蔽改進(jìn)等設(shè)計(jì)工作仍在繼續(xù)。

電場(chǎng)的測(cè)量結(jié)果可以用來(lái)繪制戶外開關(guān)裝置的場(chǎng)強(qiáng)分布區(qū)域。選擇日常巡視路徑來(lái)進(jìn)行測(cè)量，要求該路徑的場(chǎng)強(qiáng)在5kV/m以下。對(duì)于場(chǎng)強(qiáng)大而工作人員又要經(jīng)常去的地方，可以加裝保護(hù)屏和保護(hù)罩。

為了保持輸電線路正下方地面場(chǎng)強(qiáng)的最大值E1在原蘇聯(lián)安全規(guī)范給出的15kV/m（距地面1.8m，溫度32℃）之內(nèi)，增加了導(dǎo)線的對(duì)地高度，這導(dǎo)致在線路上的投資增加了6%。

由原蘇聯(lián)所確定的線路信道（限制進(jìn)入?yún)^(qū)域）邊界為距離輸電線路軸線80±5m，這一值是根據(jù)計(jì)算和測(cè)量結(jié)果并按照?qǐng)鰪?qiáng)值E1不大于1kV/m來(lái)確定的。

對(duì)人體健康可能造成的傷害是,當(dāng)人與大型農(nóng)用車輛（如聯(lián)合收割機(jī)）接觸時(shí)電流持續(xù)地通過(guò)人體，而如果此時(shí)車輛正好處于輸電線路下電場(chǎng)最高（E1=15kV/m）的不同位置,則由測(cè)量和計(jì)算(計(jì)算流過(guò)人體電流的等效電路見(jiàn)圖5)結(jié)果可以看出，在這種情況下，通過(guò)人體的電流不會(huì)超過(guò)5mA，這一值低于擺脫電流（女性6mA，男性9mA）。對(duì)于橫跨公路路面的1150kV輸電線路，考慮到可能出現(xiàn)的對(duì)車輛（干的柏油路面）和行人（路邊）的不利情況，要求場(chǎng)強(qiáng)值E1應(yīng)低于10kV/m。

圖5計(jì)算流過(guò)人體電流的等效電路1.1.71150kV線路的改進(jìn)設(shè)計(jì)

對(duì)工程初期使用的1150kV塔已進(jìn)行了改進(jìn)，通過(guò)采用更高的塔（50m）和更大的檔距（475～525m取代385～425m），使每公里線路節(jié)約了10%的鋼材和在施工工程中節(jié)省了15%～20%的費(fèi)用。除了改進(jìn)現(xiàn)有的塔外，在將來(lái)的1150kV線路中使用新型塔在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上是可行的。例如，在農(nóng)田和人煙稀少的地區(qū)，可以采用拉索塔，這可在鋼材上節(jié)省25%。這種塔已經(jīng)設(shè)計(jì)、制造并通過(guò)了測(cè)試。

建設(shè)具有高自然輸送功率的1150kV線路是可能的。最初設(shè)計(jì)的1150kV線路具有5.5GW的自然輸送功率，新項(xiàng)目設(shè)想為具有7GW、9GW的自然輸送功率。設(shè)計(jì)中的分裂導(dǎo)線數(shù)將更多，相間距離將更小。對(duì)于導(dǎo)線分裂數(shù)n=12，相間距離D=15m的1150kV線路來(lái)說(shuō),輸送自然功率可高達(dá)7GW、7.5GW；當(dāng)n=14或15，且D=12m時(shí)，輸送自然功率可上升到8.5GW、9.0GW。幾種新型桿塔結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖6、圖7和圖8。當(dāng)然，目前這僅是設(shè)想，并未付諸實(shí)施。

圖6具有懸式珩架的拉線塔

圖7緊湊型拉V塔

圖8三角形結(jié)構(gòu)拉線塔1.1.8多分裂導(dǎo)線的電暈損耗和無(wú)線電干擾

計(jì)算結(jié)果表明，次導(dǎo)線上的表面最大場(chǎng)強(qiáng)Em分布極不均勻。對(duì)12分裂導(dǎo)線電暈損耗的試驗(yàn)證明，無(wú)論是在整束還是在單根次導(dǎo)線上的電暈損耗都存在著很大的差別。分裂母線、導(dǎo)線的電暈電流見(jiàn)圖9、圖10。這使得研究新的試驗(yàn)研究技術(shù)和預(yù)估年度電暈損耗成為必要。圖9分裂母線的電暈電流

(a)雨雪；（b）霜

0-分裂導(dǎo)線整體；1-最下面子導(dǎo)線；7-最上面子導(dǎo)線；

圖10分裂導(dǎo)線的電暈電流

（a）分裂導(dǎo)線的排列；（b）好天氣

0-整個(gè)分裂導(dǎo)線；1-最下子導(dǎo)線；4-中間子導(dǎo)線；7-最上子導(dǎo)線對(duì)分裂根數(shù)大于8且有不同分裂間距D的導(dǎo)線的電氣特性進(jìn)行了研究。當(dāng)分裂間距D較小時(shí)，其電氣特性與相同直徑的管導(dǎo)線很接近，且導(dǎo)線下的地面場(chǎng)強(qiáng)顯著降低。對(duì)具有較小分裂間距（D=11.5cm）的8分裂導(dǎo)線的理論計(jì)算也驗(yàn)證了導(dǎo)線試驗(yàn)結(jié)果。因此，應(yīng)采用較小分裂間距的多分裂導(dǎo)線作為變電站的母線而不是采用鋁管。

通過(guò)對(duì)8×AS-400/51導(dǎo)線的試驗(yàn)，研究了分裂間距D對(duì)電暈的影響。分裂間距分別為常規(guī)值D=38.3cm和較小值D=11.5cm，較大值D=115cm。結(jié)果表明，在同樣的表面梯度下D增加則電暈損耗減小。

對(duì)類似的試品進(jìn)行了無(wú)線電干擾試驗(yàn)，結(jié)果表明當(dāng)分裂間距與次導(dǎo)線半徑之比超過(guò)25時(shí)，無(wú)線電干擾水平與Em無(wú)關(guān)。試驗(yàn)表明可以通過(guò)用試驗(yàn)線段來(lái)建立一個(gè)全天候的RI測(cè)量方式。這一試驗(yàn)對(duì)通過(guò)密集人口地區(qū)的1150kV線路的建設(shè)是必要的。

1.1.9帶電作業(yè)

早在20世紀(jì)30年代，原蘇聯(lián)就在輸電線路上進(jìn)行了首次帶電作業(yè)試驗(yàn)，這些作業(yè)包括用絕緣棒檢查及拆換導(dǎo)線零件。在40年代，等電位作業(yè)這一新的帶電檢修方法已得到應(yīng)用并大規(guī)模推廣，第一本帶電作業(yè)操作規(guī)程已經(jīng)編制審定。到50年代中期，帶電作業(yè)技術(shù)已普及。在前蘇聯(lián)電力系統(tǒng)75%的地區(qū)，線路搶修工作有85%采用帶電作業(yè)。帶電作業(yè)內(nèi)容包括：絕緣子檢測(cè)、壓接管電阻測(cè)量、線路金具拆換、對(duì)架空地線及拉線涂刷防腐劑等。

對(duì)于330～750kV輸電線路的帶電作業(yè)，已發(fā)展了一套完整、合理的操作方法，并配有現(xiàn)代的裝備及易于使用的工具。另外，對(duì)1150kV輸電線的帶電作業(yè)技術(shù)、工具、保護(hù)方法等問(wèn)題也進(jìn)行了深入研究。

對(duì)帶電作業(yè)時(shí)架空線電磁場(chǎng)影響的研究已進(jìn)行了大量工作。從試驗(yàn)分析結(jié)果來(lái)看，750kV線路上的磁場(chǎng)強(qiáng)度不致對(duì)帶電作業(yè)工人造成有害影響。而對(duì)于電場(chǎng)的影響，則可通過(guò)采取保護(hù)措施來(lái)消除電場(chǎng)的直接效應(yīng)，如為了消除電場(chǎng)效應(yīng)以及人體接觸高電位瞬間產(chǎn)生的脈沖電流效應(yīng)，制作了高標(biāo)準(zhǔn)的屏蔽服。

1.2直流研究院的研究領(lǐng)域及主要試驗(yàn)設(shè)備

1.2.1試驗(yàn)研究領(lǐng)域

試驗(yàn)研究領(lǐng)域有：①加速老化試驗(yàn)，以確定電器設(shè)備的可靠性及使用壽命；②在工業(yè)區(qū)及自然污染區(qū)劃分外絕緣的污區(qū)分布圖；③各種電壓等級(jí)的線路和變電站的外絕緣設(shè)計(jì)研究及材料的選擇；④6～220kV線路和變電站的升壓改造；⑤森林地區(qū)特殊線路及具有特殊環(huán)境要求的變電站及線路的設(shè)計(jì)；⑥便攜式儀器、儀表的研制、開發(fā)；⑦高壓電力設(shè)備的檢測(cè)。

1.2.2交、直流試驗(yàn)設(shè)施

直流研究院的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和裝置包括：1150kVAC和1500kVDC試驗(yàn)線段；沖擊電壓發(fā)生器（4000～5000kV）；直流電壓發(fā)生器（1500kV）；串級(jí)試驗(yàn)變壓器（3×600kV）；雙極沖擊電壓發(fā)生器（±1600kV）；工頻試驗(yàn)變壓器（750kV，1500kVA和500kV，3000kVA）；直流發(fā)生器（1000kV，0.3A和500kV，0.3A）；變壓器（333kV,333kVA）；變壓器（70kV,300kVA）；變壓器（35kV,1600kVA）。

（1）高壓試驗(yàn)大廳。大廳內(nèi)有交流750kV，1500kVA與500kV、3000kVA雙套管式工頻試驗(yàn)變壓器和4000kV沖擊電壓發(fā)生器、直流電壓發(fā)生器等實(shí)驗(yàn)設(shè)備，還有沖擊電流發(fā)生器,可產(chǎn)生40kA（8/20μs，1/4μs），100kA（4/10μs），3.5kA(40/80μs，1.2/2.5s)，2kA(2000μs)的沖擊電流。大廳內(nèi)還可試長(zhǎng)15m的500kV電纜。

(2)戶外試驗(yàn)場(chǎng)。設(shè)有3×600kV，2000kVA串級(jí)工頻設(shè)備；5000kV,800kJ沖擊電壓發(fā)生器，罩在圓絕緣筒內(nèi)；±1200kV，500mA直流發(fā)生器，由400kV，3.5A工頻變壓器充電。

對(duì)工頻試驗(yàn)變壓器可以加電容器對(duì)低壓繞組放電產(chǎn)生長(zhǎng)波頭操作沖擊以及用5000kV沖擊電壓發(fā)生器產(chǎn)生正負(fù)操作沖擊作正、負(fù)極性間隙放電試驗(yàn)。全場(chǎng)有十幾根固定在鋼支架上支撐高壓引線的絕緣子柱，每個(gè)絕緣子柱由9根110kV支柱組成，上3根為細(xì)的，下6根為粗的，這樣可以方便的引出各種高壓。有3座試驗(yàn)鐵塔，試驗(yàn)線路長(zhǎng)700m。

曾作過(guò)1150kVAC，±750kVDC輸電線路的整套試驗(yàn)。

(3)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)室。有80臺(tái)容量分別為1kVA、1.5kVA、5kVA、10kVA、15kVA、30kVA的同步發(fā)電機(jī)，速率從1000～3000r/min，電壓230V，可改變X、Xd、Xd、Td等參數(shù)進(jìn)行各種試驗(yàn)，可進(jìn)行AC、DC線路模擬等。

1.2.3主要試驗(yàn)項(xiàng)目

①絕緣試驗(yàn)：a.沖擊試驗(yàn)（沖擊電壓發(fā)生器5000kV，800kJ和4000kV，640kJ），試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1;b.直流實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。②高壓電纜試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。③污穢試驗(yàn)，玻璃絕緣子等污穢試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。④高壓電器設(shè)備的試驗(yàn)：交流電壓750kV，1500kVA；500kV，3000kVA。直流電壓1000kV，0.3A；500kV，0.3A。表1沖擊試驗(yàn)數(shù)據(jù)沖擊試驗(yàn)最大電壓或電流備注雷電沖擊3200kVV（室內(nèi)；室室外）1.2/50μss；0.5/550μs操作沖擊

（干態(tài)）2500kVV（室內(nèi)；室室外）250/25000μs；

50/1000μs～10000/100000μs沖擊電流40kA

100kAA

3.5kA

2kA8/20μs；11/4μs

4/10μs

40/800μs；1.2/22.5ms

20000μs表2直流試驗(yàn)數(shù)據(jù)直流試驗(yàn)最大電壓或電流備注干態(tài)試驗(yàn)1000kVV；+12000kV，

500mA（戶外）；；

-12000kV，500mA他是2個(gè)獨(dú)立的12000kV系統(tǒng)濕試驗(yàn)1000kVV

局部放電和RIVV測(cè)試600kV

電容和tgδ測(cè)試試600kV

表3高壓電纜試驗(yàn)數(shù)據(jù)高壓電纜試驗(yàn)最大電壓或電流高壓電纜試驗(yàn)最大電壓或電流負(fù)荷循環(huán)1500A雷電沖擊3200kVV交流電壓600kV操作沖擊2500kVV直流電壓1200kVV

表4玻璃絕緣子、瓷絕緣子、合成絕緣子、氧化鋅

避雷器的人工和自然污穢試驗(yàn)數(shù)據(jù)

標(biāo)準(zhǔn)最大交流電壓/kkV最大直流電壓/kkV清潔霧IEC507；IIEC12445600800鹽霧IEC507；IIEC124453003002烏克蘭扎布洛熱變壓器研究所（VIT）

扎布洛熱變壓器研究所是全世界最大的變壓器研究所。該所部分技術(shù)已轉(zhuǎn)讓到德國(guó)西門子、中國(guó)、南韓等國(guó)家。

VIT主要工作范圍有：開展科研工作；設(shè)計(jì)工作；軟件工作；開發(fā)新產(chǎn)品，設(shè)計(jì)工裝設(shè)備及研究生產(chǎn)工藝；制造樣品和少量產(chǎn)品；電氣設(shè)備試驗(yàn)；修理復(fù)雜的電氣設(shè)備；研究并提出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；在全烏克蘭認(rèn)證產(chǎn)品；咨詢服務(wù)。

VIT進(jìn)行過(guò)的重要產(chǎn)品開發(fā)、試驗(yàn)有：DC±750kV、320MVA的變壓器，平波電抗器，隔離開關(guān)；750kV并聯(lián)電抗器；667MVA,1150/500kV自耦變壓器模型；1800/500kV自耦變壓器模型；750～1800kV套管；DC600kV脈沖裝置；220～500kV中性點(diǎn)套管；干式變壓器環(huán)境試驗(yàn)容量到1600kVA；750kV及以下電磁式電流互感器；500kV及以下電磁式電壓互感器；HDE750kV電容式電壓互感器。

2.1高壓大廳

大廳內(nèi)試驗(yàn)設(shè)備有3×750kV、4A工頻串級(jí)變壓器；外有一臺(tái)獨(dú)立750kV工頻變壓器；2500kV、200mA直流電壓發(fā)生器；8100kV、1150kJ沖擊電壓發(fā)生器（27級(jí)×300kV）。還有一臺(tái)專用直流疊加工頻合成試驗(yàn)設(shè)備。

此外，還有1100kV、350kVAACSF6沖擊裝置與1000kV、3000kVDC沖擊裝置；330kVSF6移動(dòng)式試驗(yàn)車，可充4個(gè)氣壓的SF6設(shè)備；1000kVSF6TA與CVT。

2.2其他實(shí)驗(yàn)室

VIT還擁下列實(shí)驗(yàn)室：①線圈及變壓器短路試驗(yàn)間，短路容量6.3MVA；②引線短路機(jī)械強(qiáng)度試驗(yàn)間，短路電流20kA；③防噪聲試驗(yàn)間，容積4×5×6m3，可試1600kVA變壓器；④冷卻器試驗(yàn)室，內(nèi)有φ2.5×3m（H）的油箱，610kW電加熱器，風(fēng)、水冷卻器，試驗(yàn)容量可到600kW，并配有多探頭測(cè)溫裝置；⑤風(fēng)洞試驗(yàn)間，試驗(yàn)風(fēng)冷卻器的冷卻效果，可將冷卻器裝在2.5×2.5m2的方框內(nèi)，由φ約為1m的風(fēng)管通風(fēng)試驗(yàn)；⑥有載分接開關(guān)試驗(yàn)室，參觀中見(jiàn)到一臺(tái)分接開關(guān)的試驗(yàn)，試驗(yàn)滅弧性能（加電阻），減少電流無(wú)弧過(guò)渡與不加電阻有弧過(guò)渡，二者電氣壽命由2萬(wàn)次升高到20萬(wàn)次；⑦漏磁及局部過(guò)熱試驗(yàn)室，參觀中見(jiàn)到了一臺(tái)模型變壓器器身，有上百個(gè)傳感器測(cè)漏磁分布；⑧振動(dòng)試驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)臺(tái)面積約2×3m2，可承重5t，可試水平與垂直地震烈度1～10級(jí)（分別加）；⑨大型高、低溫試驗(yàn)間，有數(shù)間，可同時(shí)作數(shù)臺(tái)試品的高低溫實(shí)驗(yàn)，其低溫可達(dá)-60℃。

2.3前蘇聯(lián)變壓器發(fā)展情況1963年與1967年分別研制出750kV與1150kV電壓等級(jí)變壓器模型。1986年試制過(guò)1800kV級(jí)變壓器模型。20世紀(jì)70年代已做出了單相417MVA/1150kV、三相1000MVA/500kV的變壓器，80年代做出單相667MVA/1150kV與3相1250MVA/330kV的變壓器。

2.4根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)對(duì)變壓器設(shè)計(jì)和工藝的改進(jìn)

1955～1990年，工廠生產(chǎn)的電力變壓器參數(shù)有了大幅度提高，電壓從220kV提高到1150kV，三相變壓器的容量從240MVA提高到1250MVA，單相變壓器的容量從250MVA提高到667MVA。

通過(guò)運(yùn)行事故的反饋，VIT對(duì)一系列課題作了深入研究，取得了很好的改進(jìn)效果。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地開發(fā)了變壓器的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)程序。

經(jīng)過(guò)多年科研，取得了顯著的成效，其在系統(tǒng)運(yùn)行的240臺(tái)750kV電力變壓器，近15年無(wú)一臺(tái)發(fā)生事故，可靠性達(dá)到了極高的程度。

前蘇聯(lián)各級(jí)電壓變壓器的絕緣水平詳見(jiàn)表5，變壓器事故率的統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表6。表5前蘇聯(lián)各級(jí)電壓變壓器絕緣水平額定電壓等級(jí)/kkV最大工作電壓/kkV工頻/kV雷電/kV操作沖擊

/kV1min連續(xù)均勻升壓全波截波1800*

320032002600115012001100900130025502800210075078780063510002100/1800***2250/19501550/1425500525630/570340

1650/14001650/14001230/1050400420570295

140014001050330363460/395-

1150/10501150/1050950/8503540.585-

220220-202455-

165165-1517．545-

120120-750中性點(diǎn)

85-

---注:*為模型試驗(yàn)電壓;**以下的數(shù)據(jù)代表有ZnO避雷器保護(hù)。表6前蘇聯(lián)各級(jí)電壓變壓器事故率情況項(xiàng)次變壓器類別運(yùn)行臺(tái)數(shù)

/臺(tái)運(yùn)

行

起始年運(yùn)行臺(tái)年故障臺(tái)次/臺(tái)次次故障率

/%容量/MVA電壓/kV417/208..5-2088.5

5333/267--267

6330

10000

12550787//24--24525//224-24525/220525/224525//2468

19

40

177

61979

19788

1975

19980

19882450

286

5664

109

611

0

1

0

00.21

0.000

0.18

0..00

0.0001.2417/417//50750//5000//15..7538197439330.771.3267/267//67500//2300/1581970183540.221.4667/667//1801150//5500//22019198118500.001.5125/125//633301982238010.13

總計(jì)

695-6322120.19

3烏克蘭扎布羅熱變壓器廠（ZTR）

烏克蘭扎布羅熱變壓器廠生產(chǎn)電力和配電變壓器、電抗器、分裂電抗器、電壓互感器、電流互感器，DC換流變壓器、封閉母線（單相或三相）等，是世界上最大的變壓器廠。ZTR的產(chǎn)品70%出口，已有75個(gè)國(guó)家進(jìn)口了該廠的變壓器，中國(guó)購(gòu)買了該廠500kV電力變壓器73臺(tái)。

3.1主要產(chǎn)品

生產(chǎn)過(guò)的主要產(chǎn)品有：①三相1250MVA/347kV變壓器于1980年生產(chǎn)6臺(tái)；三相1000MVA/500kV發(fā)電機(jī)升壓變壓器生產(chǎn)21臺(tái)；三相三線圈300MVA,500/154/38kV變壓器。②單相417MVA,750/500kV變壓器于1978年生產(chǎn)67臺(tái)；單相533MVA,500/330kV與單相417MVA,1150/kV變壓器于1981年各生產(chǎn)1臺(tái)；單相667/180MVA,1150/500/kV自耦變壓器于1979年生產(chǎn)20臺(tái)，1972年生產(chǎn)6臺(tái)。③320MVA,±750kV換流變壓器。④120Mvar,800/kV和300Mvar,1150/kV并聯(lián)電抗器及其中性點(diǎn)電抗器。⑤OLTC330kV，2000A。⑥單相60Mvar,500kV可控電抗器于1989年生產(chǎn)1臺(tái)。⑦417/50MVA,kV變壓器于1972年生產(chǎn)105臺(tái)，1973年生產(chǎn)38臺(tái)。⑧3相25Mvar,110kV可控電抗器于1997年生產(chǎn)1臺(tái)。⑨單相500MVA,765/345kV±13%（每級(jí)1.3%）自耦變壓器出口巴西，P0=200kW,Pk=700kW。⑩配電變壓器及各種特種變壓器。(11)35kV,31.5kA封閉母線。

3.2主要車間

線圈車間有2臺(tái)大型立繞機(jī)；裝配車間有二跨。一跨內(nèi)有3座臥式罐（無(wú)氣相干燥設(shè)備），二跨內(nèi)有參數(shù)為3000kV與4000kV的沖擊電壓發(fā)生器各1臺(tái)。中間實(shí)驗(yàn)變壓器參數(shù)為250MVA，500/20kV。發(fā)電機(jī)有3臺(tái)，分別為30MVA、15MVA，50Hz與7.5MVA，200Hz。外加200Mvar電容器做溫升補(bǔ)償試驗(yàn)用。該車間曾生產(chǎn)過(guò)1150kV級(jí)電力變壓器，目前主要生產(chǎn)750kV電力變壓器，也生產(chǎn)500kV級(jí)電力變壓器。

3.3試驗(yàn)

車間內(nèi)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備可以進(jìn)行直到667MVA/1150kV、1250MVA/347kV的全部出廠與型式試驗(yàn)；1999年還進(jìn)行了120Mvar，787kV，60Hz并聯(lián)電抗器的全部試驗(yàn)；短路試驗(yàn)共做了35臺(tái)變壓器，容量直到667MVA。過(guò)去30年內(nèi)在俄羅斯強(qiáng)電流試驗(yàn)室進(jìn)行了短路試驗(yàn)，2臺(tái)中等容量的三相63MVA/110kV及單相62.5MVA/110kV電力變壓器在KEMA通過(guò)了短路試驗(yàn)。

3.4產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

扎布羅熱工廠生產(chǎn)變壓器的鐵心綁扎采用的為粘帶綁扎，鐵心柱內(nèi)填一層薄紙筒紙板，然后綁上粘帶，鐵心夾件采用鋼帶拉緊，與西門子、ABB結(jié)構(gòu)相似。線圈電壓在500kV及以上一律采用的是油流不導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，所以線圈內(nèi)徑外徑有鎖撐，看不見(jiàn)線餅里存在檔油板。變壓器附件較為落后，放油閥門采用的是水閥，油箱加工較為粗糙，油箱頂部斜坡較大，工人操作困難，變壓器采用磁屏蔽，硅鋼片寬度約為80mm，厚度為15～30mm,端部用電焊把硅鋼片焊在一起。變壓器套管結(jié)構(gòu)較落后，套管上部帶了一個(gè)鐵絲的均壓罩，不設(shè)均壓球，套管油壓靠另外設(shè)置的一個(gè)小油枕。

3.5套管設(shè)計(jì)

套管的BIL比變壓器的BIL高1級(jí)。

3.6運(yùn)行介紹

1960年生產(chǎn)第1臺(tái)750kV級(jí)產(chǎn)品，過(guò)去事故率為1%，近15年無(wú)事故。750kV變壓器的可靠性比500kV及220kV等級(jí)變壓器的可靠性均高。出口的大型電力變壓器，在國(guó)外過(guò)去10～30年無(wú)事故記錄，過(guò)去15～20年實(shí)際上未發(fā)生過(guò)變壓器短路損壞事故，變壓器的事故率統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表6。

4烏克蘭斯拉維揚(yáng)斯克高壓電瓷股份公司(Slavansk)

高壓電瓷股份公司是世界上最大的電瓷廠之一，與日本NGK規(guī)模相當(dāng)，該廠生產(chǎn)的高壓瓷套除了供給烏克蘭外，還出口俄羅斯和其他國(guó)家。該公司生產(chǎn)從低壓到1150kV特高壓不同電壓等級(jí)的200多種電瓷產(chǎn)品。

其主要產(chǎn)品有：①各類高壓電器瓷套，電壓等級(jí)從35～1150kV；②支柱瓷絕緣子，額定電壓1～35kV；③棒式支撐瓷絕緣子，額定電壓35～110kV；④變壓器套管，額定電壓0.5～35kV；⑤配電設(shè)