500kv主變壓器結構形式選擇研究

李振臣

摘 要：我國電力行業發展如火如荼，電網建設中越來越多使用高電壓、大容量的變壓器。作為變電站的重要組成部分，變壓器承擔著電能轉換的功能。變電站的布置及投資等受變壓器結構形式的影響較大。本文主要論述主變壓器結構形式分類及500KV主變壓器選型進行分析，以期待對選擇500KV主變壓器結構形式選擇有所裨益。

關鍵詞：500KV;主變壓器;結構形式

0 引言

我國電力行業發展如火如荼，電網建設中越來越多使用高電壓、大容量的變壓器。作為變電站的重要組成部分，變壓器承擔著電能轉換的功能。[1，2]變電站的布置及投資等受變壓器結構形式的影響較大。眾所周知，500KV主變壓器重量重、體積大，較難運輸。特別是，當前在崇山峻嶺建設的大型或特大型變電站，變壓器的運輸是我們必須要跨越的鴻溝。大型變壓器的運輸，給公路和橋梁提出更高的要求，也使得電網投資成本加大。基于此，合理選擇變壓器的結構形式，具有十分重要的現實意義。

1. 500KV主變壓器結構形式

按照鐵芯和繞組的結構形式，500KV大型變壓器可分為三相分體和三相共體兩種形式。[3，4]前者每相均由單獨的鐵芯和磁路，三個單相變壓器的容量相同。我國常見的500KV變壓器大多數為單相變壓器，重量150噸左右。三相共體變壓器是由單相變壓器的鐵芯和磁路合并而成的。

一般來說，三相共體變壓器分為普通、組合式和分解運輸現場組合式三種形式。普通三相共體變壓器重量重，體積大，較難運輸。于是，提出了分解運輸現場組裝式三相共體變壓器（Advanced Site Asse mbly，簡稱ASA）方案，[5]將變壓器分解為油箱、線圈、鐵芯等幾個組成部分，并分別運輸，極大降低運輸過程中對交通工具、鐵路、橋梁的要求，進而降低投資成本。

2.500 kV變壓器選型分析

2.1 運輸方式分析

根據運輸選擇的路徑，500KV主變壓器可選用公路、鐵路或水路運輸。一般來說，鐵路和公路運輸具有局限性，變壓器的結構尺寸受橋梁、隧道等的限制。水路運輸時，變壓器的尺寸不受限制。

采用鐵路運輸主變壓器時，首先將主變壓器運輸至臨近的鐵路。由鐵路車站運輸至工程建設地時，一般采用落下孔式運輸車或者凹型平板車。當前，凹型平板運輸車主要用來運輸500KV單相主變壓器。落下孔式運輸車和凹形平板車具有各自的優缺點。凹型平板運輸車運輸的最大重量為250噸，落下孔式運輸車運輸的最大重量大于250噸。但是，落下孔式運輸車的裝載尺寸為13m*3.5m*4.8m，主變壓器的尺寸受到裝載尺寸的限制。

分解運輸現場組裝式三相共體變壓器由于將變壓器分為油箱、線圈、鐵芯等幾個部分，運輸單元的重量大大降低。根據相關統計，ASA變壓器的最大運輸重量分別是普通三相體和單相變壓器的17%和60%，降低運輸條件和運輸成本。

以海南省西北部FS工程來說，該工程緊鄰海口和屯昌市，北靠瓊州海峽。考慮到實際運輸條件，項目部采用鐵路--水路--公路相結合的運輸方案。整個運輸路線路程約3235Km，其中鐵路運輸線路397Km，水路運輸路線2813Km和公路運輸線路25Km。公路運輸時，受制于人行天橋和立交橋限高，無法運輸普通三相共體變壓器。但是運輸ASA變壓器和單相變壓器時，該道路完全滿足運輸要求。據相關測算，單相變壓器整個運輸費用約計198萬元，而ASA變壓器整個運輸費用約計92萬元，費用節省一半還多。由此可見，ASA變壓器的運輸費用較低。

2.2節能損耗

作為變電站的重要組成部分，變壓器承擔著電能轉換的功能。變電站的所有損耗中，主變壓器的損耗占了大部分。與單相變壓器相比，三相共體變壓器鐵芯數量比較少，空載損耗顯著降低。舉例來說，與單相變壓器相比，常州東芝變壓器有限公司的三相共體變壓器每年減少損耗：（70×3-180）×24×365=262.8 MWh。由此可見，一方面經濟效益顯著，另一方面有助于節能減排。隨著國家環保政策的越來越嚴格及三相共體變壓器制造技術的成熟，三相共體變壓器成為500KV變電站主變壓器的首選。

2.3 生產組裝調試周期

不同的生產廠家，其生產周期和調試周期不盡相同。總體來說，與單相變壓器相比，三相共體變壓器供貨周期長。由于ASA變壓運抵工程現場之后需要進行組裝，因此其組裝調試周期較長，這也是ASA變壓器的不利方面。工程建設時，這一方面必須考慮在內。

2.4設備投資費用

與三個單相變壓器相比，三相共體變壓器在以下幾個方面可降低制造成本：（1）共用一個鐵芯，其鐵芯的尺寸和重量降低。眾所周知，鐵芯的制造成本在總成本中占的比例較大，有效降低三相共體變壓器的制造成本;（2）油箱體積減少，變壓器油用量降低;（3）減少兩只中性點套管和三只低壓套管;（4）開關的數量和附件的數量減少。據相關測算，與三臺單相變壓器相比，三相共體變壓器的成本價格下降5%-9%。

2.5 技術特點

不可否認，單相變壓器是國內500KV變電站應用的主流。這是基于以下幾個因素的考慮：（1）三相共體變壓器的制造技術要求較高;（2）單相變壓器的備品備件較多;（3）單相變壓器的維修方便。但我們應該清醒看到，與三臺單相變壓器相比，三相共體變壓器仍然具有許多優點，闡述如下。

（1）土建投資減少。三臺單相變壓器需要三個獨立的基礎，并且每相之間需設置相應的防火墻。三相共體變壓器僅需要一個安裝基礎，并且不需要設置防火墻。據相關估算，與三臺單相變壓器的土建相比，三相共體變壓器可少用混凝土220m3，土建工程量減少，投資極大節省。

（2）與單相變壓器相比，三相共體變壓器內部結構進行優化，布置更為緊湊，占地面積節省。三相共體變壓器在電氣接線盒高中壓側中性點外部不需要加跳線短接，低壓側無需用匯流母線實現△接。舉例來說，SM變電站1組、2組和3組裝設相應的主變壓器及低壓并聯電抗器。三相共體變壓器配電裝置的占地面積較三臺單相變壓器配電裝置的占地面積減少0.15hm2。

（3）繼電保護系統簡單，運行維護工作量降低。與三臺單相變壓器相比，三相共體變壓器中性點套管的數量減少，控制電纜的連接線也隨之減少，進而繼電保護系統變得簡單。此外，三相共體變壓器內部各相接線早已完成，減少巡視工人的運行維護工作量。

3 結論

作為變電站的重要組成部分，變壓器承擔著電能轉換的功能。變電站的布置及投資等受變壓器結構形式的影響較大。眾所周知，500KV主變壓器重量重、體積大，較難運輸。特別是，當前在崇山峻嶺建設的大型或特大型變電站，變壓器的運輸是我們必須要跨越的鴻溝。大型變壓器的運輸，給公路和橋梁提出更高的要求，也使得電網投資成本加大。基于此，合理選擇變壓器的結構形式，具有十分重要的現實意義。本文主要論述主變壓器結構形式分類及500KV主變壓器選型進行分析，以期待對選擇500KV主變壓器結構形式有所裨益。

參考文獻：

[1]王進弘，王庚.500 kV變壓器分解運輸、現場組裝（ASA）和安裝特點[J].電力建設，2005，（2）.

[2]周朝霖，信珂，馬容方.500 kV主變壓器型式的比較與選擇：A集[C].山東電機工程學會第十一屆優秀學術論文集，2008.

[3]段勇.選用超高壓大容量ASA型變壓器應注意的問題[J].云南電力技術，2005，（3）.

[4]天威保變完成750 MVA/500 kV現場組裝式變壓器[J].變壓器，2012，（5）.

[5]劉風和.大型變壓器解體運輸及現場組裝調試[J].高電壓技術，1997，（6）.