摘要：对变压器不同调压绕组结构进行了分析
关键词：变压器；调压绕组；结构设计
【中图分类号】G64.24 【文献标识码】A 【文章编号】
1、前言
35kV油浸式有载调压电力变压器调压绕组种类繁多，按调压绕组的结构可分为高压绕组带调压绕组和单独设置调压绕组，其中高压绕组带调压绕组结构可分为中部调压和端部调压两种结构，而中部调压的饼式绕组又包括连续式绕组调压和纠结式绕组调压，设计人员在此类变压器调压绕组的结构设计时，往往纠结于选择什么样的调压绕组结构，提出多种设计方案。
本文用实例探讨35kV油浸式有载调压电力变压器调压绕组结构设计，主要分析两种调压绕组结构设计对整个变压器设计方案的影响。本文介绍了两种调压绕组结构，一种采用连续式绕组调压，另一种采用纠结式绕组调压。本文对两种调压绕组结构变压器的成本、工艺、结构特点、安匝平衡及短路力计算等方面进行比较分析。
2、实例
SZ11-10000/35油浸式有载调压电力变压器绕组布置如图1所示，高压绕组中部线性调压接线原理如图2所示。低压绕组为轴向出线，高压绕组、调压绕组均为辐向出线。
电压比：35±3×2.5%/10.5 kV
联结组别：YNd11
短路阻抗：Uk=7.5%
绝缘水平：LI200AC85/LI75AC35
变压器分别采用两种调压绕组结构，进行电磁计算，要求满足相同损耗、温升、阻抗等主要性能参数，对此两个方案进行比较。
3、两种调压绕组结构设计
两种设计方案低压绕组都为连续式绕组，高压绕组正常段为E段，也都为连续段，此处省略不画结构图。调压段为H段，两种绕制结构调压段绕组总匝数相同，图3中为方案一连续段调压绕组，3根导线并绕共12段H，每两线饼一分接出头，出头空间位置较大，整个调压段高度较高；图4中为方案二纠结段调压绕组，2根导线并绕共6段H，每一线饼一分接出头，出头空间位置较小，整个调压段高度较低，纠结段沿撑条段间电位差大，需垫内径垫条增加爬电距离；图中画出B相两种调压段绕组结构。
4、两种调压绕组结构设计比较分析
（1）主要材料成本计算比较（铜线按60元/kg、硅钢片15元/kg、按油按14元/kg）
一般在采用不同绕组结构情况下，电磁计算会有多种方案。设计人员在满足技术性能参数的条件下，都会尽量采用最低成本电磁计算方案。本文采用两种绕组结构各自最低成本、最接近同样技术性能参数电磁计算方案进行比较。
调压段采用连续段绕组方案中，硅钢片重6283kg，铜线重2818kg，油重4750kg。
该方案材料成本计算：6283×15+2818×60+4750×14=329825（元）
调压段采用纠结段绕组方案中，硅钢片重6242kg，铜线重2795kg，油重4720kg。
该方案材料成本计算：6242×15+2795×60+4720×14=327745（元）
调压段采用纠结式绕组调压结构约可节省材料成本：329825-327745=2080（元）
（2）工艺性
连续式绕组能够大范围适用于各种电压和不同容量的要求，机械强度高，制造工艺简单，绕制方便，工艺性很好，但冲击电压分布梯度相对较大，绕组的抗冲击电压性能较差。
纠结式绕组适用于电压等级比较高容量比较大的绕组，机械强度高，制造工艺复杂，绕制麻烦，焊头多，但绕组纵向电容较大，冲击电压分布较好，可提高绕组的抗冲击电压性能。
（3）结构特点
调压段为连续段时，导线换位爬坡比较平缓，运行中机械振动不易造成导线换位处绝缘破损，此结构比较安全可靠。调压段为纠结段时，导线换位爬坡高度较高，运行中机械振动容易造成剪刀口匝绝缘破损，导致调压段绕组短路而损坏整个变压器。实际运行中，发现一台变压器高压绕组调压段纠结换位处电磁线烧断，变压器返厂维修。后来调查发现是调压绕组纠结换位处纸垫条和纸槽放置处绝缘薄弱，多次雷击电压冲击后绝缘击穿，最终导致高压绕组调压段匝间短路。这一点需要设计人员和车间一线工人足够重视，避免存在绝缘薄弱，此处放置足够厚度纸垫条和纸槽加强绝缘，工艺措施到位，此结构也是很好绕组结构。
（4）安匝平衡及短路力计算
对于不同结构形式的绕组，其导线尺寸及段间油道的大小则是不同的。因此在绕组的整个高度上匝数的分布是不均匀的，尤其是高压带有分接调压的绕组，匝数分布就更加不均匀。当安匝分布不平衡时产生横向漏磁，产生短路机械力，在绕组结构设计时，通常要计算短路机械力的大小。根据《变压器设计手册-变压器计算》（王宝珊编著）第147页绕组轴向机械力计算，对此变压器高低压绕组安匝分布相对应划分为五个区域，选择三个代表性分接，进行横向漏磁场中由短路电流稳定值所产生的轴向机械力计算，公式如下：
①连续调压段结构设计变压器横向漏磁场中由短路电流稳定值所产生的轴向机械力计算值结果如下：
最大分接时， Fimax=13059（千克力）
额定分接时， Fi额定=4137（千克力）
最小分接时， Fimin=16415（千克力）
②纠结调压段结构设计变压器横向漏磁场中由短路电流稳定值所产生的轴向机械力计算值结果如下：
最大分接时， Fimax=16020（千克力）
额定分接时， Fi额定=4605（千克力）
最小分接时， Fimin=13740（千克力）
通过计算器模拟漏磁场位置计算，以上对比可以看出，两种结构设计方案横向漏磁场中由短路电流稳定值所产生的轴向机械力大小相差不大，纠结调压段结构设计变压器短路轴向机械力最大值略小。
短路时绕组导线上应力计算本文不再一一列出，结果与短路电流稳定值所产生的轴向机械力情况类似，采用纠结调压段结构设计的变压器绕组导线上应力值也略小。
5、小结
两种调压绕制结构设计都能满足技术参数及性能要求。连续调压段结构设计方案中，调压段绕组绕制工艺简单，结构安全稳定性较高。但连续调压段结构设计方案材料成本比较高，调压绕组抗冲击性差，短路轴向机械力相对应值较大，短路时绕组导线上应力值也较大短路轴向机械力相对应值较大；纠结调压段结构设计方案成本比较低，调压绕组抗冲击性好，短路轴向机械力相对应值较小，短路时绕组导线上应力值也较小。结构安全可靠性有弱点，但工艺措施到位，完全可保证绕组结构安全可靠；因此从上面对比分析情况看，采用纠结式绕组调压结构设计的方案为优先选择方案。
参考文献：
（1）王宝珊，《变压器设计手册变压器计算》，沈阳出版社2009年11月第1版。