趙 楠 李建軍

（特變電工沈陽變壓器集團(tuán)有限公司，遼寧 沈陽110144）

1 電力變壓器的應(yīng)用

電力變壓器作為電力系統(tǒng)中的重要電氣設(shè)備，承擔(dān)著電能輸送和電壓轉(zhuǎn)換的任務(wù)。電力變壓器可按應(yīng)用分為發(fā)電變壓器、輸電變壓器、配電變壓器等。由于變壓器本身存在阻抗，在功率傳輸?shù)倪^程中會產(chǎn)生電壓降，導(dǎo)致二次側(cè)的電壓隨之下降；同時(shí)，由于系統(tǒng)電壓的波動(dòng)和二次側(cè)負(fù)荷的變化都將引起電壓的波動(dòng)，為此，變壓器上將設(shè)置調(diào)壓線圈和調(diào)壓開關(guān)，可進(jìn)行有載調(diào)壓或無勵(lì)磁調(diào)壓。我國電網(wǎng)系統(tǒng)上變壓器均設(shè)置調(diào)壓開關(guān)，其中220kV 及以下電壓等級變壓器基本采用有載調(diào)壓開關(guān)，部分變壓器上同時(shí)采用有載調(diào)壓開關(guān)和無勵(lì)磁調(diào)壓開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)對兩種電壓等級進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證了電網(wǎng)系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定。

2 220kV 變壓器調(diào)壓結(jié)構(gòu)介紹及分析

2.1 雙線圈無勵(lì)磁調(diào)壓變壓器

雙線圈無勵(lì)磁調(diào)壓變壓器的線圈排列采用鐵心- 低壓-高壓的順序，高壓線圈采用中部出線結(jié)構(gòu)，其中無勵(lì)磁調(diào)壓線圈設(shè)置在高壓線圈內(nèi)部，通過無勵(lì)磁分接開關(guān)進(jìn)行調(diào)壓。此結(jié)構(gòu)中電位較高的高壓線圈首端布置在線圈中部，上下端部為高壓中性點(diǎn)水平電位較低，簡化了220kV 絕緣結(jié)構(gòu)，電氣性能穩(wěn)定；同時(shí)減小了端絕緣距離，經(jīng)濟(jì)性好。由于無勵(lì)磁調(diào)壓線圈設(shè)置在高壓線圈內(nèi)部，在額定分接和最小分接時(shí)，高低壓線圈安匝不平衡，機(jī)械性能不好。

2.2 雙線圈有載調(diào)壓變壓器

雙線圈有載調(diào)壓變壓器的線圈排列采用鐵心- 低壓- 高壓- 調(diào)壓的順序，高壓線圈采用中部出線結(jié)構(gòu)，其中有載調(diào)壓線圈為單獨(dú)的線圈，通過有載分接開關(guān)進(jìn)行調(diào)壓。此結(jié)構(gòu)中電位較高的高壓線圈首端布置在中部，上下端部為高壓中性點(diǎn)水平電位較低，簡化了220kV 絕緣結(jié)構(gòu)，電氣性能穩(wěn)定；同時(shí)減小了端絕緣距離，經(jīng)濟(jì)性好。但由于有載調(diào)壓線圈為上下并聯(lián)，中部空缺較大，線圈安匝不平衡，機(jī)械性能不好。

2.3 三線圈雙調(diào)壓變壓器

如圖1 所示，三線圈雙調(diào)壓變壓器的線圈排列采用鐵心-低壓- 中壓- 高壓- 高調(diào)- 中調(diào)的順序，高壓線圈采用端部出線結(jié)構(gòu)，其中高壓有載調(diào)壓線圈為單獨(dú)的調(diào)壓線圈，中壓無勵(lì)磁調(diào)壓線圈也是單獨(dú)的調(diào)壓線圈，通過有載分接開關(guān)進(jìn)行高壓調(diào)壓，通過無勵(lì)磁分接開關(guān)進(jìn)行中壓調(diào)壓。此結(jié)構(gòu)中電位較高的高壓線圈首端布置在上端部，端絕緣結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，電氣性能不穩(wěn)定；同時(shí)增大了上端部的絕緣距離，高壓- 高調(diào)之間、高調(diào)- 中調(diào)之間距離較大，經(jīng)濟(jì)性不好。但由于有載調(diào)壓線圈為單獨(dú)的線圈，線圈安匝平衡，機(jī)械性能較好。

圖1

3 220kV 變壓器調(diào)壓結(jié)構(gòu)改進(jìn)

3.1 調(diào)壓結(jié)構(gòu)改進(jìn)可行性分析

3.1.1 雙線圈無勵(lì)磁調(diào)壓變壓器結(jié)構(gòu)改進(jìn)可行性分析

此結(jié)構(gòu)的問題在于無勵(lì)磁調(diào)壓線圈設(shè)置在高壓線圈內(nèi)部，在額定分接和最小分接時(shí)，高低壓線圈安匝不平衡，機(jī)械性能不好。如果將無勵(lì)磁調(diào)壓線圈設(shè)置成單獨(dú)調(diào)壓線圈，雖然解決了機(jī)械性能不好的問題，但是經(jīng)濟(jì)型較差。

3.1.2 雙線圈有載調(diào)壓變壓器結(jié)構(gòu)改進(jìn)可行性分析

此結(jié)構(gòu)的問題在于有載調(diào)壓線圈為上下并聯(lián)，中部空擋較大，線圈安匝不平衡，機(jī)械性能不好。如果將高壓線圈采用端部出線結(jié)構(gòu)，雖然改善了安匝不平衡的問題，提高了機(jī)械性能，但是端絕緣結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，電氣性能不穩(wěn)定；同時(shí)增大了上端部的絕緣距離，經(jīng)濟(jì)性不好。

3.1.3 三線圈雙調(diào)壓變壓器結(jié)構(gòu)改進(jìn)可行性分析

此結(jié)構(gòu)存在的問題有兩個(gè)方面：

一是高壓線圈為端部出線結(jié)構(gòu)，端絕緣結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，電氣性能不穩(wěn)定；同時(shí)增大了上端部的絕緣距離，經(jīng)濟(jì)性不好。為了解決此問題，需要將高壓線圈改為中部出線結(jié)構(gòu)，簡化端絕緣結(jié)構(gòu)，提高電氣性能。但是由于高調(diào)、中調(diào)線圈全部布置在高壓外部，高壓線圈改為中部出線結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)比較困難。

圖2

二是高調(diào)、中調(diào)線圈全部布置在高壓外部，高壓- 高調(diào)之間、高調(diào)- 中調(diào)之間距離較大，經(jīng)濟(jì)性不好。為了解決此問題，本文提出一種新的調(diào)壓線圈結(jié)構(gòu)來解決此問題。

3.2 三線圈雙調(diào)壓變壓器結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案

本文提出一種新的調(diào)壓線圈結(jié)構(gòu)，采用高調(diào)線圈、低調(diào)線圈軸向排列的方式，取消了高調(diào)與中調(diào)線圈之間的距離，不影響原有結(jié)構(gòu)的電氣性能和機(jī)械性能，且提高了經(jīng)濟(jì)性，結(jié)構(gòu)布置見圖2。

利用VIT 軟件進(jìn)行絕緣結(jié)構(gòu)仿真計(jì)算（見圖3），確定合理的高調(diào)與低調(diào)的距離、調(diào)壓端部到高壓端部的距離、高壓與調(diào)壓的距離，滿足220kV 絕緣水平的要求，保證方案的可行性。

圖3

4 結(jié)論

我公司為內(nèi)蒙古電網(wǎng)公司生產(chǎn)的兩臺220kV 三線圈雙調(diào)壓變壓器采用本文改進(jìn)的調(diào)壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，產(chǎn)品一次性通過所有出廠試驗(yàn)項(xiàng)目，產(chǎn)品已在現(xiàn)場安裝完畢并投運(yùn)，且運(yùn)行情況良好。通過對比原調(diào)壓結(jié)構(gòu)，單臺產(chǎn)品成本節(jié)約6 萬余元。此方案為后續(xù)同類型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)和應(yīng)用案例。