一種新型調壓結構的220kV 變壓器

趙 楠 李建軍

（特變電工沈陽變壓器集團有限公司，遼寧 沈陽110144）

1 電力變壓器的應用

電力變壓器作為電力系統中的重要電氣設備，承擔著電能輸送和電壓轉換的任務。電力變壓器可按應用分為發電變壓器、輸電變壓器、配電變壓器等。由于變壓器本身存在阻抗，在功率傳輸的過程中會產生電壓降，導致二次側的電壓隨之下降；同時，由于系統電壓的波動和二次側負荷的變化都將引起電壓的波動，為此，變壓器上將設置調壓線圈和調壓開關，可進行有載調壓或無勵磁調壓。我國電網系統上變壓器均設置調壓開關，其中220kV 及以下電壓等級變壓器基本采用有載調壓開關，部分變壓器上同時采用有載調壓開關和無勵磁調壓開關，可實現對兩種電壓等級進行調節，保證了電網系統電壓的穩定。

2 220kV 變壓器調壓結構介紹及分析

2.1 雙線圈無勵磁調壓變壓器

雙線圈無勵磁調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構，其中無勵磁調壓線圈設置在高壓線圈內部，通過無勵磁分接開關進行調壓。此結構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水平電位較低，簡化了220kV 絕緣結構，電氣性能穩定；同時減小了端絕緣距離，經濟性好。由于無勵磁調壓線圈設置在高壓線圈內部，在額定分接和最小分接時，高低壓線圈安匝不平衡，機械性能不好。

2.2 雙線圈有載調壓變壓器

雙線圈有載調壓變壓器的線圈排列采用鐵心- 低壓- 高壓- 調壓的順序，高壓線圈采用中部出線結構，其中有載調壓線圈為單獨的線圈，通過有載分接開關進行調壓。此結構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水平電位較低，簡化了220kV 絕緣結構，電氣性能穩定；同時減小了端絕緣距離，經濟性好。但由于有載調壓線圈為上下并聯，中部空缺較大，線圈安匝不平衡，機械性能不好。

2.3 三線圈雙調壓變壓器

如圖1 所示，三線圈雙調壓變壓器的線圈排列采用鐵心-低壓- 中壓- 高壓- 高調- 中調的順序，高壓線圈采用端部出線結構，其中高壓有載調壓線圈為單獨的調壓線圈，中壓無勵磁調壓線圈也是單獨的調壓線圈，通過有載分接開關進行高壓調壓，通過無勵磁分接開關進行中壓調壓。此結構中電位較高的高壓線圈首端布置在上端部，端絕緣結構較復雜，電氣性能不穩定；同時增大了上端部的絕緣距離，高壓- 高調之間、高調- 中調之間距離較大，經濟性不好。但由于有載調壓線圈為單獨的線圈，線圈安匝平衡，機械性能較好。

圖1

3 220kV 變壓器調壓結構改進

3.1 調壓結構改進可行性分析

3.1.1 雙線圈無勵磁調壓變壓器結構改進可行性分析

此結構的問題在于無勵磁調壓線圈設置在高壓線圈內部，在額定分接和最小分接時，高低壓線圈安匝不平衡，機械性能不好。如果將無勵磁調壓線圈設置成單獨調壓線圈，雖然解決了機械性能不好的問題，但是經濟型較差。

3.1.2 雙線圈有載調壓變壓器結構改進可行性分析

此結構的問題在于有載調壓線圈為上下并聯，中部空擋較大，線圈安匝不平衡，機械性能不好。如果將高壓線圈采用端部出線結構，雖然改善了安匝不平衡的問題，提高了機械性能，但是端絕緣結構較復雜，電氣性能不穩定；同時增大了上端部的絕緣距離，經濟性不好。

3.1.3 三線圈雙調壓變壓器結構改進可行性分析

此結構存在的問題有兩個方面：

一是高壓線圈為端部出線結構，端絕緣結構較復雜，電氣性能不穩定；同時增大了上端部的絕緣距離，經濟性不好。為了解決此問題，需要將高壓線圈改為中部出線結構，簡化端絕緣結構，提高電氣性能。但是由于高調、中調線圈全部布置在高壓外部，高壓線圈改為中部出線結構上實現比較困難。

圖2

二是高調、中調線圈全部布置在高壓外部，高壓- 高調之間、高調- 中調之間距離較大，經濟性不好。為了解決此問題，本文提出一種新的調壓線圈結構來解決此問題。

3.2 三線圈雙調壓變壓器結構改進方案

本文提出一種新的調壓線圈結構，采用高調線圈、低調線圈軸向排列的方式，取消了高調與中調線圈之間的距離，不影響原有結構的電氣性能和機械性能，且提高了經濟性，結構布置見圖2。

利用VIT 軟件進行絕緣結構仿真計算（見圖3），確定合理的高調與低調的距離、調壓端部到高壓端部的距離、高壓與調壓的距離，滿足220kV 絕緣水平的要求，保證方案的可行性。

圖3

4 結論

我公司為內蒙古電網公司生產的兩臺220kV 三線圈雙調壓變壓器采用本文改進的調壓結構設計，產品一次性通過所有出廠試驗項目，產品已在現場安裝完畢并投運，且運行情況良好。通過對比原調壓結構，單臺產品成本節約6 萬余元。此方案為后續同類型產品的設計提供了理論依據和應用案例。