500kv主變壓器結(jié)構(gòu)形式選擇研究

李振臣

摘 要：我國電力行業(yè)發(fā)展如火如荼，電網(wǎng)建設(shè)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(dān)著電能轉(zhuǎn)換的功能。變電站的布置及投資等受變壓器結(jié)構(gòu)形式的影響較大。本文主要論述主變壓器結(jié)構(gòu)形式分類及500KV主變壓器選型進(jìn)行分析，以期待對選擇500KV主變壓器結(jié)構(gòu)形式選擇有所裨益。

關(guān)鍵詞：500KV;主變壓器;結(jié)構(gòu)形式

0 引言

我國電力行業(yè)發(fā)展如火如荼，電網(wǎng)建設(shè)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(dān)著電能轉(zhuǎn)換的功能。[1，2]變電站的布置及投資等受變壓器結(jié)構(gòu)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(yùn)輸。特別是，當(dāng)前在崇山峻嶺建設(shè)的大型或特大型變電站，變壓器的運(yùn)輸是我們必須要跨越的鴻溝。大型變壓器的運(yùn)輸，給公路和橋梁提出更高的要求，也使得電網(wǎng)投資成本加大?；诖耍侠磉x擇變壓器的結(jié)構(gòu)形式，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1. 500KV主變壓器結(jié)構(gòu)形式

按照鐵芯和繞組的結(jié)構(gòu)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(dú)的鐵芯和磁路，三個(gè)單相變壓器的容量相同。我國常見的500KV變壓器大多數(shù)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(yùn)輸現(xiàn)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(yùn)輸。于是，提出了分解運(yùn)輸現(xiàn)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(gè)組成部分，并分別運(yùn)輸，極大降低運(yùn)輸過程中對交通工具、鐵路、橋梁的要求，進(jìn)而降低投資成本。

2.500 kV變壓器選型分析

2.1 運(yùn)輸方式分析

根據(jù)運(yùn)輸選擇的路徑，500KV主變壓器可選用公路、鐵路或水路運(yùn)輸。一般來說，鐵路和公路運(yùn)輸具有局限性，變壓器的結(jié)構(gòu)尺寸受橋梁、隧道等的限制。水路運(yùn)輸時(shí)，變壓器的尺寸不受限制。

采用鐵路運(yùn)輸主變壓器時(shí)，首先將主變壓器運(yùn)輸至臨近的鐵路。由鐵路車站運(yùn)輸至工程建設(shè)地時(shí)，一般采用落下孔式運(yùn)輸車或者凹型平板車。當(dāng)前，凹型平板運(yùn)輸車主要用來運(yùn)輸500KV單相主變壓器。落下孔式運(yùn)輸車和凹形平板車具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。凹型平板運(yùn)輸車運(yùn)輸?shù)淖畲笾亓繛?50噸，落下孔式運(yùn)輸車運(yùn)輸?shù)淖畲笾亓看笥?50噸。但是，落下孔式運(yùn)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(yùn)輸現(xiàn)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(gè)部分，運(yùn)輸單元的重量大大降低。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，ASA變壓器的最大運(yùn)輸重量分別是普通三相體和單相變壓器的17%和60%，降低運(yùn)輸條件和運(yùn)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(shí)際運(yùn)輸條件，項(xiàng)目部采用鐵路--水路--公路相結(jié)合的運(yùn)輸方案。整個(gè)運(yùn)輸路線路程約3235Km，其中鐵路運(yùn)輸線路397Km，水路運(yùn)輸路線2813Km和公路運(yùn)輸線路25Km。公路運(yùn)輸時(shí)，受制于人行天橋和立交橋限高，無法運(yùn)輸普通三相共體變壓器。但是運(yùn)輸ASA變壓器和單相變壓器時(shí)，該道路完全滿足運(yùn)輸要求。據(jù)相關(guān)測算，單相變壓器整個(gè)運(yùn)輸費(fèi)用約計(jì)198萬元，而ASA變壓器整個(gè)運(yùn)輸費(fèi)用約計(jì)92萬元，費(fèi)用節(jié)省一半還多。由此可見，ASA變壓器的運(yùn)輸費(fèi)用較低。

2.2節(jié)能損耗

作為變電站的重要組成部分，變壓器承擔(dān)著電能轉(zhuǎn)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(shù)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(jīng)濟(jì)效益顯著，另一方面有助于節(jié)能減排。隨著國家環(huán)保政策的越來越嚴(yán)格及三相共體變壓器制造技術(shù)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(chǎn)組裝調(diào)試周期

不同的生產(chǎn)廠家，其生產(chǎn)周期和調(diào)試周期不盡相同?？傮w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(yùn)抵工程現(xiàn)場之后需要進(jìn)行組裝，因此其組裝調(diào)試周期較長，這也是ASA變壓器的不利方面。工程建設(shè)時(shí)，這一方面必須考慮在內(nèi)。

2.4設(shè)備投資費(fèi)用

與三個(gè)單相變壓器相比，三相共體變壓器在以下幾個(gè)方面可降低制造成本：（1）共用一個(gè)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(diǎn)套管和三只低壓套管;（4）開關(guān)的數(shù)量和附件的數(shù)量減少。據(jù)相關(guān)測算，與三臺單相變壓器相比，三相共體變壓器的成本價(jià)格下降5%-9%。

2.5 技術(shù)特點(diǎn)

不可否認(rèn)，單相變壓器是國內(nèi)500KV變電站應(yīng)用的主流。這是基于以下幾個(gè)因素的考慮：（1）三相共體變壓器的制造技術(shù)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(yīng)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(yōu)點(diǎn)，闡述如下。

（1）土建投資減少。三臺單相變壓器需要三個(gè)獨(dú)立的基礎(chǔ)，并且每相之間需設(shè)置相應(yīng)的防火墻。三相共體變壓器僅需要一個(gè)安裝基礎(chǔ)，并且不需要設(shè)置防火墻。據(jù)相關(guān)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(jié)省。

（2）與單相變壓器相比，三相共體變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，布置更為緊湊，占地面積節(jié)省。三相共體變壓器在電氣接線盒高中壓側(cè)中性點(diǎn)外部不需要加跳線短接，低壓側(cè)無需用匯流母線實(shí)現(xiàn)△接。舉例來說，SM變電站1組、2組和3組裝設(shè)相應(yīng)的主變壓器及低壓并聯(lián)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(hù)系統(tǒng)簡單，運(yùn)行維護(hù)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(diǎn)套管的數(shù)量減少，控制電纜的連接線也隨之減少，進(jìn)而繼電保護(hù)系統(tǒng)變得簡單。此外，三相共體變壓器內(nèi)部各相接線早已完成，減少巡視工人的運(yùn)行維護(hù)工作量。

3 結(jié)論

作為變電站的重要組成部分，變壓器承擔(dān)著電能轉(zhuǎn)換的功能。變電站的布置及投資等受變壓器結(jié)構(gòu)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(yùn)輸。特別是，當(dāng)前在崇山峻嶺建設(shè)的大型或特大型變電站，變壓器的運(yùn)輸是我們必須要跨越的鴻溝。大型變壓器的運(yùn)輸，給公路和橋梁提出更高的要求，也使得電網(wǎng)投資成本加大。基于此，合理選擇變壓器的結(jié)構(gòu)形式，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文主要論述主變壓器結(jié)構(gòu)形式分類及500KV主變壓器選型進(jìn)行分析，以期待對選擇500KV主變壓器結(jié)構(gòu)形式有所裨益。

參考文獻(xiàn)：

[1]王進(jìn)弘，王庚.500 kV變壓器分解運(yùn)輸、現(xiàn)場組裝（ASA）和安裝特點(diǎn)[J].電力建設(shè)，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(jī)工程學(xué)會(huì)第十一屆優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文集，2008.

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

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

[5]劉風(fēng)和.大型變壓器解體運(yùn)輸及現(xiàn)場組裝調(diào)試[J].高電壓技術(shù)，1997，（6）.