有载调容变压器的设计

赵春艳 杜国明

（明珠电气股份有限公司，广东广州511400）

0 引言

S11-M·ZT型有载调容变压器是一种新技术节能型配电变压器，具有大小两种额定容量，并可根据负荷大小，利用特制的有载调容分接开关来变换绕组的连接方式，调整运行容量的大小。运行方式可以自动转换，它解决了10 kV配电网季节性负荷变化幅度比较大而造成变压器损耗大的问题，克服了无载调容变压器断电手动调节容量而导致的运行维护难题。采用S11-M·ZT型有载调容变压器相比两台S11型子母变压器，首先降低了设备购置和安装成本；而且占地空间缩小，建设周期缩短，运行维护工作量明显减少。同时S11-M·ZT型有载调容变压器与S11型普通变压器相比，小容量运行时变压器空载损耗下降50%以上。除了适用于季节性负荷变化幅度比较大的农村电网外，还适用于一些昼夜负荷变化显著的城市商业区、开发区、工业区等。

1 有载调容变压器的设计原理

有载调容变压器的基本设计原理：变压器三相高压绕组在大容量时接成D接，小容量时接成Y接。每相低压绕组由三部分组成：少数线匝部分（Ⅰ段）、多数线匝部分（Ⅱ、Ⅲ段）。大容量时Ⅱ、Ⅲ段并联再与Ⅰ段串联，小容量时Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段全部串联。由大容量调为小容量时，低压绕组匝数增加，同时高压绕组变为Y接，相电压降低，且匝数增加与电压降低倍数相当，可以保证输出电压不变。调容变压器结构原理如图1所示。

图1 调容变压器结构原理

2 匝数计算

由于大容量采用D接，小容量采用Y接，D接电压是Y接电压的倍。所以低压线圈小容量时的匝数为大容量时匝数的倍。假设Ⅰ段的匝数是x，Ⅱ、Ⅲ段的匝数是y，可以用以下方程式来求解低压各段匝数：

大容量时：

小容量时：

求解得：x=0.27，y=0.73。

3 线圈结构方案

低压线圈Ⅱ、Ⅲ段放在最里面，Ⅱ、Ⅲ段以上下柱形式排列，Ⅱ、Ⅲ段采用双层圆筒式以方便引线。低压线圈Ⅰ段套绕在Ⅱ、Ⅲ段上，与Ⅱ、Ⅲ段之间用撑条油道隔开，以满足散热的要求，Ⅰ段采用单层圆筒式。

高压线圈套绕在低压线圈上，中间用主油道隔开，高压线圈采用多层圆筒式。

高低压线圈排列方式如图2所示。

图2 高低压线圈排列方式示意图

4 设计实例

以S11-M·ZT-315（100）/10为例进行计算。

4.1 低压线圈匝数

假设大容量315 kVA时，WD1=30匝，求解：

公共段匝数为：

30×0.27=8匝

串并联段匝数为：

30-8=22匝

小容量100 kVA时：

WD2=8+22×2=52匝

4.2 高压线圈匝数

大容量315 kVA时，高压采用D接；小容量100 kVA时，高压采用Y接；低压0.4kV，y接；U线2=400V，U相2=400/≈230.94V。

大容量315 kVA时，匝电压为：

小容量100 kVA时，匝电压为：

大容量315 kVA时，高压D接，U相=U线，高压线圈匝数为：

第1档匝数：

W1=10 500/7.698≈1 364匝

第2档匝数：

W2=10 250/7.698≈1 332匝

第3档匝数：

W3=10 000/7.698≈1 299匝

第4档匝数：W4=9 750/7.698≈1 267匝

第5档匝数：W5=9 500/7.698≈1 234匝

小容量100 kVA时，高压Y接，各档电压为：

第1档电压：

第2档电压：

第3档电压：

第4档电压：

第5档电压：

4.3 小容量100 kVA时各档电压比校核

第1档：

|6 062-6 058|÷6 062≈0.07%＜1%

第2档：

|5 918-5 916|÷5 918≈0.03%＜1%

第3档：

|5 774-5 769|÷5 774≈0.09%＜1%

第4档：

|5 629-5 627|÷5 629≈0.04%＜1%

第5档：

|5 485-5 480|÷5 485≈0.09%＜1%

各档电压比校核都合格，线圈匝数设计合理。

4.4 S11-M·ZT-315（100）/10实例结论

如表1所示，实例产品各项指标符合标准，变压器设计合理。

表1 S11-M·ZT-315（100）/10空载及负载损耗

5 结语

S11-M·ZT型有载调容变压器与S11型普通变压器相比，小容量运行时空载损耗下降50%以上，节能效果显著，适用于季节性负荷变化幅度比较大的农村电网以及一些昼夜负荷变化显著的城市商业区、开发区、工业区等，应用前景比较广阔。