500kv主变压器结构形式选择研究

摘 要：我国电力行业发展如火如荼，电网建设中越来越多使用高电压、大容量的变压器。作为变电站的重要组成部分，变压器承担着电能转换的功能。变电站的布置及投资等受变压器结构形式的影响较大。本文主要論述主变压器结构形式分类及500KV主变压器选型进行分析，以期待对选择500KV主变压器结构形式选择有所裨益。

关键词：500KV;主变压器;结构形式

0 引言

我国电力行业发展如火如荼，电网建设中越来越多使用高电压、大容量的变压器。作为变电站的重要组成部分，变压器承担着电能转换的功能。[1，2]变电站的布置及投资等受变压器结构形式的影响较大。众所周知，500KV主变压器重量重、体积大，较难运输。特别是，当前在崇山峻岭建设的大型或特大型变电站，变压器的运输是我们必须要跨越的鸿沟。大型变压器的运输，给公路和桥梁提出更高的要求，也使得电网投资成本加大。基于此，合理选择变压器的结构形式，具有十分重要的现实意义。

1. 500KV主变压器结构形式

按照铁芯和绕组的结构形式，500KV大型变压器可分为三相分体和三相共体两种形式。[3，4]前者每相均由单独的铁芯和磁路，三个单相变压器的容量相同。我国常见的500KV变压器大多数为单相变压器，重量150吨左右。三相共体变压器是由单相变压器的铁芯和磁路合并而成的。

一般来说，三相共体变压器分为普通、组合式和分解运输现场组合式三种形式。普通三相共体变压器重量重，体积大，较难运输。于是，提出了分解运输现场组装式三相共体变压器（Advanced Site Asse mbly，简称ASA）方案，[5]将变压器分解为油箱、线圈、铁芯等几个组成部分，并分别运输，极大降低运输过程中对交通工具、铁路、桥梁的要求，进而降低投资成本。

2.500 kV变压器选型分析

2.1 运输方式分析

根据运输选择的路径，500KV主变压器可选用公路、铁路或水路运输。一般来说，铁路和公路运输具有局限性，变压器的结构尺寸受桥梁、隧道等的限制。水路运输时，变压器的尺寸不受限制。

采用铁路运输主变压器时，首先将主变压器运输至临近的铁路。由铁路车站运输至工程建设地时，一般采用落下孔式运输车或者凹型平板车。当前，凹型平板运输车主要用来运输500KV单相主变压器。落下孔式运输车和凹形平板车具有各自的优缺点。凹型平板运输车运输的最大重量为250吨，落下孔式运输车运输的最大重量大于250吨。但是，落下孔式运输车的装载尺寸为13m*3.5m*4.8m，主变压器的尺寸受到装载尺寸的限制。

分解运输现场组装式三相共体变压器由于将变压器分为油箱、线圈、铁芯等几个部分，运输单元的重量大大降低。根据相关统计，ASA变压器的最大运输重量分别是普通三相体和单相变压器的17%和60%，降低运输条件和运输成本。

以海南省西北部FS工程来说，该工程紧邻海口和屯昌市，北靠琼州海峡。考虑到实际运输条件，项目部采用铁路--水路--公路相结合的运输方案。整个运输路线路程约3235Km，其中铁路运输线路397Km，水路运输路线2813Km和公路运输线路25Km。公路运输时，受制于人行天桥和立交桥限高，无法运输普通三相共体变压器。但是运输ASA变压器和单相变压器时，该道路完全满足运输要求。据相关测算，单相变压器整个运输费用约计198万元，而ASA变压器整个运输费用约计92万元，费用节省一半还多。由此可见，ASA变压器的运输费用较低。

2.2节能损耗

作为变电站的重要组成部分，变压器承担着电能转换的功能。变电站的所有损耗中，主变压器的损耗占了大部分。与单相变压器相比，三相共体变压器铁芯数量比较少，空载损耗显著降低。举例来说，与单相变压器相比，常州东芝变压器有限公司的三相共体变压器每年减少损耗：（70×3-180）×24×365=262.8 MWh。由此可见，一方面经济效益显著，另一方面有助于节能减排。随着国家环保政策的越来越严格及三相共体变压器制造技术的成熟，三相共体变压器成为500KV变电站主变压器的首选。

2.3 生产组装调试周期

不同的生产厂家，其生产周期和调试周期不尽相同。总体来说，与单相变压器相比，三相共体变压器供货周期长。由于ASA变压运抵工程现场之后需要进行组装，因此其组装调试周期较长，这也是ASA变压器的不利方面。工程建设时，这一方面必须考虑在内。

2.4设备投资费用

与三个单相变压器相比，三相共体变压器在以下几个方面可降低制造成本：（1）共用一个铁芯，其铁芯的尺寸和重量降低。众所周知，铁芯的制造成本在总成本中占的比例较大，有效降低三相共体变压器的制造成本;（2）油箱体积减少，变压器油用量降低;（3）减少两只中性点套管和三只低压套管;（4）开关的数量和附件的数量减少。据相关测算，与三台单相变压器相比，三相共体变压器的成本价格下降5%-9%。

2.5 技术特点

不可否认，单相变压器是国内500KV变电站应用的主流。这是基于以下几个因素的考虑：（1）三相共体变压器的制造技术要求较高;（2）单相变压器的备品备件较多;（3）单相变压器的维修方便。但我们应该清醒看到，与三台单相变压器相比，三相共体变压器仍然具有许多优点，阐述如下。

（1）土建投资减少。三台单相变压器需要三个独立的基础，并且每相之间需设置相应的防火墙。三相共体变压器仅需要一个安装基础，并且不需要设置防火墙。据相关估算，与三台单相变压器的土建相比，三相共体变压器可少用混凝土220m3，土建工程量减少，投资极大节省。

（2）与单相变压器相比，三相共体变压器内部结构进行优化，布置更为紧凑，占地面积节省。三相共体变压器在电气接线盒高中压侧中性点外部不需要加跳线短接，低压侧无需用汇流母线实现△接。举例来说，SM变电站1组、2组和3组装设相应的主变压器及低压并联电抗器。三相共体变压器配电装置的占地面积较三台单相变压器配电装置的占地面积减少0.15hm2。

（3）继电保护系统简单，运行维护工作量降低。与三台单相变压器相比，三相共体变压器中性点套管的数量减少，控制电缆的连接线也随之减少，进而继电保护系统变得简单。此外，三相共体变压器内部各相接线早已完成，减少巡视工人的运行维护工作量。

3 结论

作为变电站的重要组成部分，变压器承担着电能转换的功能。变电站的布置及投资等受变压器结构形式的影响较大。众所周知，500KV主变压器重量重、体积大，较难运输。特别是，当前在崇山峻岭建设的大型或特大型变电站，变压器的运输是我们必须要跨越的鸿沟。大型变压器的运输，给公路和桥梁提出更高的要求，也使得电网投资成本加大。基于此，合理选择变压器的结构形式，具有十分重要的现实意义。本文主要论述主变压器结构形式分类及500KV主变压器选型进行分析，以期待对选择500KV主变压器结构形式有所裨益。

参考文献：

[1]王进弘，王庚.500 kV变压器分解运输、现场组装（ASA）和安装特点[J].电力建设，2005，（2）.

[2]周朝霖，信珂，马容方.500 kV主变压器型式的比较与选择：A集[C].山东电机工程学会第十一届优秀学术论文集，2008.

[3]段勇.选用超高压大容量ASA型变压器应注意的问题[J].云南电力技术，2005，（3）.

[4]天威保变完成750 MVA/500 kV现场组装式变压器[J].变压器，2012，（5）.

[5]刘风和.大型变压器解体运输及现场组装调试[J].高电压技术，1997，（6）.

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