引言
电网的不断改造，给订购变压器的用户带来一些问题。订购现在正在使用的电压等级的变压器，过几年换成其它电压等级线路，变压器就无法使用，需要重新订购变压器，造成很大的浪费。为了解决用户的实际需求，我们设计一种双电压变压器，它可以在两种不同电压等级之间切换。本文主要介绍高压联结组别相同的几种不同电压组合的双电压变压器的高压线圈的结构设计。
1 各种不同形式的电压组合的介绍
第1种电压组合:高压侧2个电压，低电压是高电压1半的电压组合。比如10kV-20kV电压组合。
此类组合是最简单的。线圈按20kV设计，做成上下两个绕组，20kV时上下两个绕组串联起来。10kV时，上下两个绕组并联起来。采用串并联转换及分接调压条形组合开关来实现不同电压等级之间的转换。
第2种电压组合：高压侧2个电压，低电压超过高电压1半的电压组合。比如6kV-10kV电压组合。
此类组合相对第1种电压组合就复杂一些。将高压线圈分为公共段（Ⅰ段）和串并联转换段（Ⅱ、Ⅲ段）。6kV时，Ⅱ、Ⅲ段并联再与Ⅰ段串联，10kV时，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段串联。
第3种电压组合：高压侧2个电压，低电压低于高电压1半的电压组合。比如15kV-35kV电压组合。
此类电压组合相对第1、2种电压组合就更复杂一些。将高压线圈分为公共段（Ⅰ段）和串并联转换段（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段）。15kV时，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段并联再与Ⅰ段串联，35kV时，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段串联。这种情况的电压组合比较少见。由于这种分接开关比较难做，国内也暂时没有此类的变压器的需求。此处就不再讨论此种电压组合的双电压变压器。
2 两种不同电压组合的双电压变压器高压线圈的结构设计
2.1 第1种电压组合的双电压变压器高压线圈的结构设计
根据变压器设计原理，电压比=匝数比，为计算方便，假设10kV绕组的额定档匝数为10000匝，20kV绕组的额定档匝数为20000，假设公共段匝数为x匝和串并联转换段匝数为y匝,可以列出以二元一次下方程组：
x+2y=20000
x+y=10000
解方程组得：x=0匝，y=10000匝。
各分接档匝数
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从以上数据可以看出10kV各挡匝数是20kV各档匝数的一半。线圈设计成上下2个相同匝数和分接的线圈，通过串并联分接开关调节电压等级和分接位置，串联时为10kV，并联时为20kV。线圈结构及开关接线原理图如图1：
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图1 线圈结构及开关接线原理图
2.2 第2种电压组合的双电压变压器高压线圈的结构设计
根据变压器设计原理，电压比=匝数比，为计算方便，假设6kV绕组的额定档匝数为6000匝，10kV绕组的额定档匝数为10000，假设公共段匝数为x匝和串并联转换段匝数为y匝,可以列出以二元一次下方程组：
x+2y=10000
x+y=6000
解方程组得：x=2000匝，y=4000匝。
此处分接档放在公共段还是放在串并联段有2种选择。
以10 kV各档电压匝数为基准计算6kV各分接档匝数
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从以上数据可以看出将分接放在串并联段时，6 kV各档匝数比较更接近理论计算各档匝数。在实际生产时我们也选用分接放在串并联段的结构。线圈结构及开关接线原理图如图2：
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图2 线圈结构及开关接线原理图
3 设计实例
以我公司生产的一批双电压油浸式变压器为例：
型号：S11-M-3600/33.77`
联结组别：YNd5(YNd5)
电压组合：33.77（20）/0.4 kV
低压线圈匝数：9匝
高压线圈公共段匝数：81匝
高压线圈33.77 kV各档匝数：461匝，450匝，439匝，428匝，417匝；
高压线圈20 kV各档匝数：271匝，266匝，260匝，255匝，249匝；
S11-M-3600/33.77变压器其中一台的试验结果：
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此批变压器已生产完毕，交货已运行一段时间。从计算结果和试验结果可以看出，实测值和设计值基本吻合。说明前面的分析和线圈的结构设计是合理的。
4 结束语
双电压变压器高压绕组内部串并联转换调压方式既适合D结法的变压器，也适合Y结法的变压器，适用于各种不同的电压组合，同时电压变换前后变压器的联结组别不变化，为变压器的选型和设计带来了方便。为受电线路为两种电压等级的用户节省了一台变压器，并避免了更换变压器带来的麻烦。
参考文献
[1]王玲.双电压(6.3kV-10Kv)干式配电变压器高压绕组的设计[J].变压器,2003(2).
作者简介：赵春艳（1983.02-），女，籍贯陕西眉县，本科，电气工程师，从事变压器设计开发工作。
杜国明（1984.09-），男，籍贯青海互助土族自治县，本科，电气工程师，从事变压器工艺设计。
论文作者:赵春艳,杜国明
论文发表刊物:《红地产》2017年3月
论文发表时间:2018/12/13
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