一种新型调压结构的220kV 变压器

赵 楠 李建军

（特变电工沈阳变压器集团有限公司，辽宁 沈阳110144）

1 电力变压器的应用

电力变压器作为电力系统中的重要电气设备，承担着电能输送和电压转换的任务。电力变压器可按应用分为发电变压器、输电变压器、配电变压器等。由于变压器本身存在阻抗，在功率传输的过程中会产生电压降，导致二次侧的电压随之下降；同时，由于系统电压的波动和二次侧负荷的变化都将引起电压的波动，为此，变压器上将设置调压线圈和调压开关，可进行有载调压或无励磁调压。我国电网系统上变压器均设置调压开关，其中220kV 及以下电压等级变压器基本采用有载调压开关，部分变压器上同时采用有载调压开关和无励磁调压开关，可实现对两种电压等级进行调节，保证了电网系统电压的稳定。

2 220kV 变压器调压结构介绍及分析

2.1 双线圈无励磁调压变压器

双线圈无励磁调压变压器的线圈排列采用铁心- 低压-高压的顺序，高压线圈采用中部出线结构，其中无励磁调压线圈设置在高压线圈内部，通过无励磁分接开关进行调压。此结构中电位较高的高压线圈首端布置在线圈中部，上下端部为高压中性点水平电位较低，简化了220kV 绝缘结构，电气性能稳定；同时减小了端绝缘距离，经济性好。由于无励磁调压线圈设置在高压线圈内部，在额定分接和最小分接时，高低压线圈安匝不平衡，机械性能不好。

2.2 双线圈有载调压变压器

双线圈有载调压变压器的线圈排列采用铁心- 低压- 高压- 调压的顺序，高压线圈采用中部出线结构，其中有载调压线圈为单独的线圈，通过有载分接开关进行调压。此结构中电位较高的高压线圈首端布置在中部，上下端部为高压中性点水平电位较低，简化了220kV 绝缘结构，电气性能稳定；同时减小了端绝缘距离，经济性好。但由于有载调压线圈为上下并联，中部空缺较大，线圈安匝不平衡，机械性能不好。

2.3 三线圈双调压变压器

如图1 所示，三线圈双调压变压器的线圈排列采用铁心-低压- 中压- 高压- 高调- 中调的顺序，高压线圈采用端部出线结构，其中高压有载调压线圈为单独的调压线圈，中压无励磁调压线圈也是单独的调压线圈，通过有载分接开关进行高压调压，通过无励磁分接开关进行中压调压。此结构中电位较高的高压线圈首端布置在上端部，端绝缘结构较复杂，电气性能不稳定；同时增大了上端部的绝缘距离，高压- 高调之间、高调- 中调之间距离较大，经济性不好。但由于有载调压线圈为单独的线圈，线圈安匝平衡，机械性能较好。

图1

3 220kV 变压器调压结构改进

3.1 调压结构改进可行性分析

3.1.1 双线圈无励磁调压变压器结构改进可行性分析

此结构的问题在于无励磁调压线圈设置在高压线圈内部，在额定分接和最小分接时，高低压线圈安匝不平衡，机械性能不好。如果将无励磁调压线圈设置成单独调压线圈，虽然解决了机械性能不好的问题，但是经济型较差。

3.1.2 双线圈有载调压变压器结构改进可行性分析

此结构的问题在于有载调压线圈为上下并联，中部空挡较大，线圈安匝不平衡，机械性能不好。如果将高压线圈采用端部出线结构，虽然改善了安匝不平衡的问题，提高了机械性能，但是端绝缘结构较复杂，电气性能不稳定；同时增大了上端部的绝缘距离，经济性不好。

3.1.3 三线圈双调压变压器结构改进可行性分析

此结构存在的问题有两个方面：

一是高压线圈为端部出线结构，端绝缘结构较复杂，电气性能不稳定；同时增大了上端部的绝缘距离，经济性不好。为了解决此问题，需要将高压线圈改为中部出线结构，简化端绝缘结构，提高电气性能。但是由于高调、中调线圈全部布置在高压外部，高压线圈改为中部出线结构上实现比较困难。

图2

二是高调、中调线圈全部布置在高压外部，高压- 高调之间、高调- 中调之间距离较大，经济性不好。为了解决此问题，本文提出一种新的调压线圈结构来解决此问题。

3.2 三线圈双调压变压器结构改进方案

本文提出一种新的调压线圈结构，采用高调线圈、低调线圈轴向排列的方式，取消了高调与中调线圈之间的距离，不影响原有结构的电气性能和机械性能，且提高了经济性，结构布置见图2。

利用VIT 软件进行绝缘结构仿真计算（见图3），确定合理的高调与低调的距离、调压端部到高压端部的距离、高压与调压的距离，满足220kV 绝缘水平的要求，保证方案的可行性。

图3

4 结论

我公司为内蒙古电网公司生产的两台220kV 三线圈双调压变压器采用本文改进的调压结构设计，产品一次性通过所有出厂试验项目，产品已在现场安装完毕并投运，且运行情况良好。通过对比原调压结构，单台产品成本节约6 万余元。此方案为后续同类型产品的设计提供了理论依据和应用案例。