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摘要：针对特高压变压器的结构，先介绍特高压变压器采用单相分体自耦变压器结构的合理性，对比有载和无载两种调压方式，分析特高压变压器调压方式及调压位置。其次对常用的2种调压补偿原理进行了介绍，给出2种补偿方式变压器各个绕组的电磁关系方程，分析2种调压补偿方式的电压调节差异。
关键词：特高压变压器、调压方式、调压位置、调压补偿原理、电磁关系
Abstract：In view of the structure of UHV （Ultra High Voltage）transformer， the rationality of single phase separate autotransformer structure is introduced. On the basis of comparision load voltage regulation with no-load voltage regulation， the voltage regulating methods and the voltage regulating position of UHV transformer are analyzed. Two principles of voltage regulating and compensation of UHV transformer are introduced. The electromagnetic relations of each winding of two kinds of different voltage regulation and compensation method of transformer are provided respectively， and the differences of the voltage regulation effect between the two kinds of voltage regulation and compensation method are analyzed and compared.
Keyword：UHV（Ultra High Voltage）transformer the voltage regulating methods the voltage regulating position principle of voltage regulating and compensation The electromagnetic relations
0 引言
我国能源中心与负荷中心跨度大，这就需要可以实现远距离、大容量电力输送的特高压工程[1-2]。截至2018年5月，现在我国已经投运19条特高压工程。特高压变压器作为特高压工程主要设备之一，其绝缘性能和容量要求更高，国内外已做了大量的研究工作[1]。特高压变压器的重量和体积尺寸都很大，在设计和制造时兼顾到成本、安装、运输、可靠性等问题，目前国内所有交流特高压主变压器、特高压换流站站750 kV联络变、以及目前在建世界最高电压等级的±1100kV特高压直流工程采用的1000 kV联络变压器均采用分体布置方案，分别将主体变压器和调压补偿变压器（以下简称调补变）作为两个独立部分[2]。
本文对特高压变压器不同的调压方式和其差异进行探讨，论述了特高压变压器采用中性点无励磁调压的必要性和可行性，就调压方式来说，已有多篇文章分析了特高压变压器的调压方式，通常特高压变压器采用完全补偿方式和非完全补偿两种方式，但大部分论文均是针对非完全补偿进行电气量参数和数值分析，本文对2种调压补偿方式变压器电压调节的差别进行了分析比较，同时给出了本站特高压变压器采用完全补偿方法的变压器各个绕组的电磁关系。
1 采用单相分体自耦变压器结构的合理性
由于特高压变压器绝缘性能要求高和容量大，单相容量均大于1000 MVA，并且考虑到实际工程应用中运输、安装、运行可靠性等要求，目前国内特高压变压器均采用调补变压器与主体变压器分体结构。分体结构可以分开运输，降低运输成本和难度。 在电网运维过程中如果调补变出现故障，可以将主体变分离同时不影响主体变运行，保证了主体变运行的可靠性和安全性。特高压变电站都会有一台备用变压器，当某相变压器发生故障，可在最短时间恢复正常供电。由于自耦变压器具有用材少、损耗小，同时重量轻、体积小的特点减小了造价成本、运输成本和运输难度[3]。
通过分析可知，从工程可行性、经济性、电网运维可靠性考虑，特高压变压器采用单相、分体、自耦结构有是合理的。
2 特高压变压器调压方式及调压位置分析
特高压变压器目前所采用的调压方式主要为中性点无载调压调压。
2.1调压方式分析
變压器调压方式分为无载调压和有载调压。无载调压方式也称无励磁调压，可靠、结构简单、造价低，但必须在停电时切换档位。 有载调压方式可以实现带负荷进行调压，但结构相对复杂、造价高，设计时需要充分考虑到绝缘和限流等的影响。据变压器故障统计数据，有载调压变压器的故障占比80%， 其中约一半是有载调压机构自身故障。特高压电压等级电压波动小，同时供电可靠性要求高，且下级电网的有载调压变压器作为保障，结合系统运行方式，从可靠性和经济性考虑，特高压变压器采用无载调压更为合理。
2.2调压位置分析
按调压绕组的位置分类，自耦变压器的调压有线端调压和中性点调压2种调压方式。线端调压也称为恒磁通调压，调压时绕组每匝电压是相同的，不会引起铁心磁通变化。线端调压方式通常在中压侧进行电压调整，对低压侧电压影响微乎其微，但中压侧额定电流大，高场强区域范围较大，导致中压侧引线的绝缘处理难度大，往往成为变压器绝缘的薄弱点。 中性点调压方式也称变磁通调压，会造成主磁通的变化，分接开关在不同档位时，中压绕组线端和低压绕组的电压、电流均会改变。但中性点调压方式下调压绕组和调压装置的电压低、成本低、绝缘要求低、工艺上易实现。
综合考虑绝缘要求、经济性、可靠性等方面，特高压变压器宜采用中性点调压。为了避免低压侧电压变化对主体变压器运行的稳定性造成的不良影响，在调压变压器中设置了补偿变压器，共用一个油箱，统称调压补偿变压器，通过补偿绕组及电压负反馈来满足特高压变压器调压要求。
3 非完全和完全补偿调压原理分析对比
补偿方式有完全补偿和非完全补偿2种，非完全补偿方式下调压励磁绕组和本体变压器低压绕组电压并联，完全补偿方式下是低压绕组与补偿绕组的串联之后和调压励磁绕组并联（即为低压侧电压，低压绕组电压不等同于低压侧电压）。早年部分特高压变压器采用非完全补偿方式，近几年全部改为完全补偿方式，已经有多篇论文针对非完全补偿进行电气量参数和数值分析。因此本论文将对完全补偿进行电气量参数和数值分析并和非完全补偿结果进行对比。特高压变压器绕组连接图如图2和图3所示。
由特高压变压器绕组连接图得出补偿调压原理如图4和图5，图4为非完全补偿调压原理图，图5为完全补偿调压原理图，其中HV、MV、TV、LV、EV、LE、LT分别为高压绕组、中压绕组、调压绕组、低压绕组、调压励磁绕组、补偿励磁绕组、补偿绕组。
式中： y 表示变化率;Xi表示在第i分接头下，变压器低压侧电压或调压变磁通;i为分接头位置。由式（5）分别计算低压侧电压和调压变磁通的变化率y_U和y_?，可以看出采用非完全补偿方式时调变为变磁通调压，而采用完全补偿方式时调变基本为恒磁通调压。在通过调节分接开关位置来调节中压侧电压时，完全补偿方式比非完全补偿方式低压侧电压波动要小。
4 结论
从绝缘要求、工程可行性、经济性、电网运维可靠性考虑，特高压变压器采用单相、分体、自耦结构更为合理。中性点无载调压方式具有可靠性高且调压开关承受的电压和通过的电流均相对较低的优势，这些优势使得中性点无载调压方式成为特高压变压器的优先选择。为了避免中性点无载调压方式下低压绕组的波动造成对电网设备安全稳定运行不利影响，可以采用补偿绕组，利用其负反馈作用，降低低压绕组电压变化范围。采用完全补偿方式时，变压器励磁线圈的匝数相对较多，抗冲击性能和低压侧电压波动比采用非完全补偿方式時要小，调压效果较好。
参考文献：
[1] 杨宝祥，吴峡.关于特高压变压器的一点思考[J].高电压技术，2005，31（11）：21-22
[2] 冯庆东，王维.国外特高压变压器技术现状及发展趋势[J].电力设备，2005，6（8）：18-19
[3] 张文亮，胡毅.特高压输变电设备应用于工程的分析研究[J].电力设备，2004，5（7）：15-18
关键词：特高压变压器、调压方式、调压位置、调压补偿原理、电磁关系
Abstract：In view of the structure of UHV （Ultra High Voltage）transformer， the rationality of single phase separate autotransformer structure is introduced. On the basis of comparision load voltage regulation with no-load voltage regulation， the voltage regulating methods and the voltage regulating position of UHV transformer are analyzed. Two principles of voltage regulating and compensation of UHV transformer are introduced. The electromagnetic relations of each winding of two kinds of different voltage regulation and compensation method of transformer are provided respectively， and the differences of the voltage regulation effect between the two kinds of voltage regulation and compensation method are analyzed and compared.
Keyword：UHV（Ultra High Voltage）transformer the voltage regulating methods the voltage regulating position principle of voltage regulating and compensation The electromagnetic relations
0 引言
我国能源中心与负荷中心跨度大，这就需要可以实现远距离、大容量电力输送的特高压工程[1-2]。截至2018年5月，现在我国已经投运19条特高压工程。特高压变压器作为特高压工程主要设备之一，其绝缘性能和容量要求更高，国内外已做了大量的研究工作[1]。特高压变压器的重量和体积尺寸都很大，在设计和制造时兼顾到成本、安装、运输、可靠性等问题，目前国内所有交流特高压主变压器、特高压换流站站750 kV联络变、以及目前在建世界最高电压等级的±1100kV特高压直流工程采用的1000 kV联络变压器均采用分体布置方案，分别将主体变压器和调压补偿变压器（以下简称调补变）作为两个独立部分[2]。
本文对特高压变压器不同的调压方式和其差异进行探讨，论述了特高压变压器采用中性点无励磁调压的必要性和可行性，就调压方式来说，已有多篇文章分析了特高压变压器的调压方式，通常特高压变压器采用完全补偿方式和非完全补偿两种方式，但大部分论文均是针对非完全补偿进行电气量参数和数值分析，本文对2种调压补偿方式变压器电压调节的差别进行了分析比较，同时给出了本站特高压变压器采用完全补偿方法的变压器各个绕组的电磁关系。
1 采用单相分体自耦变压器结构的合理性
由于特高压变压器绝缘性能要求高和容量大，单相容量均大于1000 MVA，并且考虑到实际工程应用中运输、安装、运行可靠性等要求，目前国内特高压变压器均采用调补变压器与主体变压器分体结构。分体结构可以分开运输，降低运输成本和难度。 在电网运维过程中如果调补变出现故障，可以将主体变分离同时不影响主体变运行，保证了主体变运行的可靠性和安全性。特高压变电站都会有一台备用变压器，当某相变压器发生故障，可在最短时间恢复正常供电。由于自耦变压器具有用材少、损耗小，同时重量轻、体积小的特点减小了造价成本、运输成本和运输难度[3]。
通过分析可知，从工程可行性、经济性、电网运维可靠性考虑，特高压变压器采用单相、分体、自耦结构有是合理的。
2 特高压变压器调压方式及调压位置分析
特高压变压器目前所采用的调压方式主要为中性点无载调压调压。
2.1调压方式分析
變压器调压方式分为无载调压和有载调压。无载调压方式也称无励磁调压，可靠、结构简单、造价低，但必须在停电时切换档位。 有载调压方式可以实现带负荷进行调压，但结构相对复杂、造价高，设计时需要充分考虑到绝缘和限流等的影响。据变压器故障统计数据，有载调压变压器的故障占比80%， 其中约一半是有载调压机构自身故障。特高压电压等级电压波动小，同时供电可靠性要求高，且下级电网的有载调压变压器作为保障，结合系统运行方式，从可靠性和经济性考虑，特高压变压器采用无载调压更为合理。
2.2调压位置分析
按调压绕组的位置分类，自耦变压器的调压有线端调压和中性点调压2种调压方式。线端调压也称为恒磁通调压，调压时绕组每匝电压是相同的，不会引起铁心磁通变化。线端调压方式通常在中压侧进行电压调整，对低压侧电压影响微乎其微，但中压侧额定电流大，高场强区域范围较大，导致中压侧引线的绝缘处理难度大，往往成为变压器绝缘的薄弱点。 中性点调压方式也称变磁通调压，会造成主磁通的变化，分接开关在不同档位时，中压绕组线端和低压绕组的电压、电流均会改变。但中性点调压方式下调压绕组和调压装置的电压低、成本低、绝缘要求低、工艺上易实现。
综合考虑绝缘要求、经济性、可靠性等方面，特高压变压器宜采用中性点调压。为了避免低压侧电压变化对主体变压器运行的稳定性造成的不良影响，在调压变压器中设置了补偿变压器，共用一个油箱，统称调压补偿变压器，通过补偿绕组及电压负反馈来满足特高压变压器调压要求。
3 非完全和完全补偿调压原理分析对比
补偿方式有完全补偿和非完全补偿2种，非完全补偿方式下调压励磁绕组和本体变压器低压绕组电压并联，完全补偿方式下是低压绕组与补偿绕组的串联之后和调压励磁绕组并联（即为低压侧电压，低压绕组电压不等同于低压侧电压）。早年部分特高压变压器采用非完全补偿方式，近几年全部改为完全补偿方式，已经有多篇论文针对非完全补偿进行电气量参数和数值分析。因此本论文将对完全补偿进行电气量参数和数值分析并和非完全补偿结果进行对比。特高压变压器绕组连接图如图2和图3所示。
由特高压变压器绕组连接图得出补偿调压原理如图4和图5，图4为非完全补偿调压原理图，图5为完全补偿调压原理图，其中HV、MV、TV、LV、EV、LE、LT分别为高压绕组、中压绕组、调压绕组、低压绕组、调压励磁绕组、补偿励磁绕组、补偿绕组。
式中： y 表示变化率;Xi表示在第i分接头下，变压器低压侧电压或调压变磁通;i为分接头位置。由式（5）分别计算低压侧电压和调压变磁通的变化率y_U和y_?，可以看出采用非完全补偿方式时调变为变磁通调压，而采用完全补偿方式时调变基本为恒磁通调压。在通过调节分接开关位置来调节中压侧电压时，完全补偿方式比非完全补偿方式低压侧电压波动要小。
4 结论
从绝缘要求、工程可行性、经济性、电网运维可靠性考虑，特高压变压器采用单相、分体、自耦结构更为合理。中性点无载调压方式具有可靠性高且调压开关承受的电压和通过的电流均相对较低的优势，这些优势使得中性点无载调压方式成为特高压变压器的优先选择。为了避免中性点无载调压方式下低压绕组的波动造成对电网设备安全稳定运行不利影响，可以采用补偿绕组，利用其负反馈作用，降低低压绕组电压变化范围。采用完全补偿方式时，变压器励磁线圈的匝数相对较多，抗冲击性能和低压侧电压波动比采用非完全补偿方式時要小，调压效果较好。
参考文献：
[1] 杨宝祥，吴峡.关于特高压变压器的一点思考[J].高电压技术，2005，31（11）：21-22
[2] 冯庆东，王维.国外特高压变压器技术现状及发展趋势[J].电力设备，2005，6（8）：18-19
[3] 张文亮，胡毅.特高压输变电设备应用于工程的分析研究[J].电力设备，2004，5（7）：15-18