有載調(diào)容變壓器的設計

趙春艷 杜國明

（明珠電氣股份有限公司，廣東廣州511400）

0 引言

S11-M·ZT型有載調(diào)容變壓器是一種新技術節(jié)能型配電變壓器，具有大小兩種額定容量，并可根據(jù)負荷大小，利用特制的有載調(diào)容分接開關來變換繞組的連接方式，調(diào)整運行容量的大小。運行方式可以自動轉(zhuǎn)換，它解決了10 kV配電網(wǎng)季節(jié)性負荷變化幅度比較大而造成變壓器損耗大的問題，克服了無載調(diào)容變壓器斷電手動調(diào)節(jié)容量而導致的運行維護難題。采用S11-M·ZT型有載調(diào)容變壓器相比兩臺S11型子母變壓器，首先降低了設備購置和安裝成本；而且占地空間縮小，建設周期縮短，運行維護工作量明顯減少。同時S11-M·ZT型有載調(diào)容變壓器與S11型普通變壓器相比，小容量運行時變壓器空載損耗下降50%以上。除了適用于季節(jié)性負荷變化幅度比較大的農(nóng)村電網(wǎng)外，還適用于一些晝夜負荷變化顯著的城市商業(yè)區(qū)、開發(fā)區(qū)、工業(yè)區(qū)等。

1 有載調(diào)容變壓器的設計原理

有載調(diào)容變壓器的基本設計原理：變壓器三相高壓繞組在大容量時接成D接，小容量時接成Y接。每相低壓繞組由三部分組成：少數(shù)線匝部分（Ⅰ段）、多數(shù)線匝部分（Ⅱ、Ⅲ段）。大容量時Ⅱ、Ⅲ段并聯(lián)再與Ⅰ段串聯(lián)，小容量時Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段全部串聯(lián)。由大容量調(diào)為小容量時，低壓繞組匝數(shù)增加，同時高壓繞組變?yōu)閅接，相電壓降低，且匝數(shù)增加與電壓降低倍數(shù)相當，可以保證輸出電壓不變。調(diào)容變壓器結構原理如圖1所示。

圖1 調(diào)容變壓器結構原理

2 匝數(shù)計算

由于大容量采用D接，小容量采用Y接，D接電壓是Y接電壓的倍。所以低壓線圈小容量時的匝數(shù)為大容量時匝數(shù)的倍。假設Ⅰ段的匝數(shù)是x，Ⅱ、Ⅲ段的匝數(shù)是y，可以用以下方程式來求解低壓各段匝數(shù)：

大容量時：

小容量時：

求解得：x=0.27，y=0.73。

3 線圈結構方案

低壓線圈Ⅱ、Ⅲ段放在最里面，Ⅱ、Ⅲ段以上下柱形式排列，Ⅱ、Ⅲ段采用雙層圓筒式以方便引線。低壓線圈Ⅰ段套繞在Ⅱ、Ⅲ段上，與Ⅱ、Ⅲ段之間用撐條油道隔開，以滿足散熱的要求，Ⅰ段采用單層圓筒式。

高壓線圈套繞在低壓線圈上，中間用主油道隔開，高壓線圈采用多層圓筒式。

高低壓線圈排列方式如圖2所示。

圖2 高低壓線圈排列方式示意圖

4 設計實例

以S11-M·ZT-315（100）/10為例進行計算。

4.1 低壓線圈匝數(shù)

假設大容量315 kVA時，WD1=30匝，求解：

公共段匝數(shù)為：

30×0.27=8匝

串并聯(lián)段匝數(shù)為：

30-8=22匝

小容量100 kVA時：

WD2=8+22×2=52匝

4.2 高壓線圈匝數(shù)

大容量315 kVA時，高壓采用D接；小容量100 kVA時，高壓采用Y接；低壓0.4kV，y接；U線2=400V，U相2=400/≈230.94V。

大容量315 kVA時，匝電壓為：

小容量100 kVA時，匝電壓為：

大容量315 kVA時，高壓D接，U相=U線，高壓線圈匝數(shù)為：

第1檔匝數(shù)：

W1=10 500/7.698≈1 364匝

第2檔匝數(shù)：

W2=10 250/7.698≈1 332匝

第3檔匝數(shù)：

W3=10 000/7.698≈1 299匝

第4檔匝數(shù)：W4=9 750/7.698≈1 267匝

第5檔匝數(shù)：W5=9 500/7.698≈1 234匝

小容量100 kVA時，高壓Y接，各檔電壓為：

第1檔電壓：

第2檔電壓：

第3檔電壓：

第4檔電壓：

第5檔電壓：

4.3 小容量100 kVA時各檔電壓比校核

第1檔：

|6 062-6 058|÷6 062≈0.07%＜1%

第2檔：

|5 918-5 916|÷5 918≈0.03%＜1%

第3檔：

|5 774-5 769|÷5 774≈0.09%＜1%

第4檔：

|5 629-5 627|÷5 629≈0.04%＜1%

第5檔：

|5 485-5 480|÷5 485≈0.09%＜1%

各檔電壓比校核都合格，線圈匝數(shù)設計合理。

4.4 S11-M·ZT-315（100）/10實例結論

如表1所示，實例產(chǎn)品各項指標符合標準，變壓器設計合理。

表1 S11-M·ZT-315（100）/10空載及負載損耗

5 結語

S11-M·ZT型有載調(diào)容變壓器與S11型普通變壓器相比，小容量運行時空載損耗下降50%以上，節(jié)能效果顯著，適用于季節(jié)性負荷變化幅度比較大的農(nóng)村電網(wǎng)以及一些晝夜負荷變化顯著的城市商業(yè)區(qū)、開發(fā)區(qū)、工業(yè)區(qū)等，應用前景比較廣闊。