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能够完全适应变压器安装使用条件的变压器才是一台合格的变压器。在一些偏远的农村或矿区，由于用电容量小、离电源地远等，输电线路长、线路电压等级低，线路末端电压波动范围大而且频繁，这些地方的交通条件一般也比较差。设计安装在这些地方的变压器时就要充分考虑电源条件，合理选择变压器的参数，改进变压器的结构，生产出各项性能符合要求的变压器，为用户提供合格的电能。

　　同时也要针对当地的自然条件，特别是出口到海外的变压器，还要承受海上颠簸的考验，因此变压器的结构需要予以适当加固。本文结合一例出口到非洲的中型电力变压器进行具体介绍。

　　1、工程介绍

　　本项目坐落在非洲某国的一个偏僻的农村，涉及一个两级变电站的第二级变电站中的两台额定容量为 2500kVA 变压器。如图 1 所示，两级变电站分别为变电站Ⅰ和变电站Ⅱ，变电站Ⅱ的电源引自变电站Ⅰ。变电站Ⅰ有一台变压器 1，变压器 1 不仅给变电站Ⅱ供电，也给其它负载供电。

图1 两级变电站连线示意图

　　变压器1的部分参数如下：额定容量为10000kVA，额定二次输出电压为 33kV，阻抗电压为 10.5%，负载损耗为 50.4kW。两座变电站间采用架空线连接，线路长 71km，线路的电压等级为 30kV。

　　变电站Ⅱ有两台相同参数的油浸式降压变压器，分别为变压器 2-1 和变压器 2-2。额定容量为2500kVA，一次侧输入额定电压为 30kV。二次侧输出额定电压为 21kV。

　　从项目介绍中可以看出，本项目输电线路非常长，按照设计惯例，30kV级的输电距离一般为 20～50km。本项目两级变电站之间的距离显然超过了这个范围，因此线路末端电压随负载变化而变动的范围较大。在选择变压器 2 的参数时必须予以特殊考虑。下面就具体介绍该变压器参数的选择。

　　2、变压器参数的选择

　　变压器的参数包括额定容量、一二次额定电压、联结组别、冷却方式、一次侧电压调节范围、调压方式等等。额定容量、额定电压已经根据线路和负载要求选定了。由于系统要求测量变压器二次侧中性点电流，并根据当地的使用习惯联结组别采用 Dyn11。基于变压器容量较小，冷却方式采用ONAN。为了保证变压器能够适应电源电压的变化，在变压器一次侧就必须设置合理的电压调节能力。

　　由于给该变压器供电线路的末端电压波动范围较大，所以变压器一次侧电压调节范围和调压方式将是参数选择的重点。由于篇幅限制，其他参数的选择文中就不再赘述，仅介绍一次侧电压调节范围和调压方式的选定[1]。

　　2.1、一次侧电压调节范围

　　当电网传输电能时，在线路和变压器等元件上都要产生阻抗压降。电网中各点的电压分布随负载在变化，特别是线路末端的电压变化特别明显。

　　降压变压器一般都安装在供电线路的末端。为适应线路电压的变化，需要在变压器的一次侧设置分接抽头，根据线路电压，及时调整一次侧线圈参与工作的电气匝数，从而保证二次侧输出电压稳定在合理的范围内。本项目中变压器2受电于母线Ⅱ，下文就对母线Ⅱ在不同运行状态下的电压进行分析。从图 1 可看出，母线Ⅱ上的电能源自母线Ⅰ，而且这两根母线之间没有可以调节电网潮流的元件，因此当母线Ⅰ上的电压变化时，母线Ⅱ上的电压就会跟着变化。当母线Ⅱ上的负载变化时，输电线路上的电压降也会变化，母线Ⅱ的电压也跟随变动。由于母线Ⅰ还带有其它负载，所以这时它的电压变动和变电站之间输电线路产生的电压降必须分别计算。

　　2.1.1、母线Ⅰ上电压的变化

　　母线Ⅰ紧邻变压器 1 的二次侧，因此该电压基本等同变压器 1 的二次侧电压，一起标志为UⅠ。变压器负载运行时，由于有阻抗电压，二次侧电压将随负载电流和负载功率因数的改变而改变，即有电压调整率的存在。

　　2.1.2、母线Ⅱ上电压的变化

　　由于存在线路阻抗，当下级母线 ( 母线Ⅱ ) 带负载运行时，输电线路就会产生线路压降。输电线路末端电压随负载电流和负载功率因数的改变而改变。工程上线路电压调整率εxl%采用下式进行计算。

　　2.2、调压方式

　　变压器的调压方式有两种 ：无励磁调压和有载调压。无励磁调压需要变压器在没有励磁状态下改变开关挡位 ；有载调压可以在带负载的情况下改变开关挡位。选择哪种调压方式，一般来说，无励磁调压适用于调压挡位较少，而且电源电压变化不频繁的变压器 ；有载调压则与之相反。

　　油浸式变压器通过分接开关来调整一次侧线圈参与工作的电气匝数。分接开关的每个挡位对应各自线圈匝数，最大挡位对应的线圈匝数和每匝电势的乘积必须不小于变压器电源的正极限电压，最小挡位对应的线圈匝数和每匝电势的乘积必须不大于变压器电源的负极限电压。35kV 及其以下电压等级的变压器调压步长一般为每动一个分接开关挡位改变 2.5% 的额定电压。变压器 2 的电源电压波动范围为额定电压的 +10% 和 -13.2%，因此高于额定电压部分可以分为 4 挡，低于额定电压部分可以分为 6 挡，也就是说，加上额定电压挡，分接开关总共需要 11 个工作挡位。

　　从前面的分析可以看出，本项目中由于变电站Ⅰ的供给容量较小、两级变电站输电线路长，母线Ⅱ上的电压受母线Ⅰ和母线Ⅱ的负载影响很大，所以变压器 2 的电源电压变化很频繁。如果变压器 2采用无励磁调压，当电源电压变化超过一定范围时，就必须切掉变压器的电源，调整分接开关挡位。挡位调整到位后，恢复变压器的电源，变压器 2 才能继续供电。供电只能时断时续，电能质量将大大降低。而采用有载调压就能很好规避掉前面的缺点，因此变压器 2 采用有载调压。

　　3、变压器结构设计

　　由于变压器采用集装箱运输，且路途遥远，对变压器的外形尺寸和结构都提出了一定要求。因此在变压器的结构设计中对线圈、油箱等关键部件设计进行了相应改进。

　　3.1、线圈

　　变压器线圈可以采用圆筒式结构或饼式结构。圆筒式线圈适用于相电流较小的中小型变压器，饼式结构主要用于大中型变压器。变压器 2 的一、二次侧线圈电流分别为 27.78、68.73A，采用两种线圈都可以。但是变压器 2 的调压范围较大，调压部分线圈匝数占额定线圈匝数的 25%，即总线圈匝数的 20%。如果采用饼式线圈，调压部分布置在线圈的中部，当线圈运行在电压最小挡时，一次侧线圈大约有 20% 高度的线匝无电流通过，一、二次侧线圈之间将产生巨大横向漏磁通，引起阻抗电压大幅变化、杂散损耗加大、动稳定性下降。而圆筒式线圈无论开关运行在哪个挡位上，在线圈的轴向高度上，一次线圈无电流通过的线匝都远少于有电流通过的线匝，一、二次侧线圈之间的电磁平衡仅会发生微小变化，不会影响变压器性能。变压器 2 的一次侧更适合采用圆筒式线圈。为了让内外线圈良好配合，二次侧线圈也采用圆筒式线圈。

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