在印度國家電網中，400kV自耦變壓器調壓位置通常被設置在串聯繞組220kV側。變壓器繞組的布置為LV—TAP—MV—HV。220kV等級的調壓繞組出頭從內線圈引出，給變壓器設計造成了很大的困難。調壓繞組引線結構復雜，很難精確計算調壓端部的實際沖擊過電壓。由于調壓繞組被連接在220kV繞組的線路側，所以其端部產生了很高的沖擊過電壓。近年來，400/220/33kV變壓器因調壓繞組（或調壓引線或調壓開關）而發生了多起故障。

最近，印度國家電網推出了無調壓繞組400/ 220/33kV自耦變壓器。無調壓繞組自耦變壓器與有調壓繞組變壓器相比，可靠性更高。無調壓繞組是這種類型自耦變壓器的一種解決方案，但是在電網中，完全消除電壓的波動是非常困難的。

本文提出的解決方案是，在變壓器的中性點側提供調壓繞組，這種調壓方式比現有的自耦變壓器調壓方式更可靠。一方面，分接繞組和分接開關的電壓等級將降低到中性點絕緣水平，從而提高變壓器的運行可靠性，降低了變壓器的制造成本；另一方面，在中性點側提供調壓繞組將成為變磁通變壓器，變磁通變壓器意味著鐵心中的磁通密度隨調壓分接位置的變化而變化。變磁通設計主要是變低壓。低壓電壓將隨分接位置的不同而變化。

1 中性點調壓變壓器的分接范圍選取

在中性點調壓變壓器中，高壓繞組（串聯繞組）和中壓繞組（公共繞組）的中性點側設有調壓抽頭，以改變高壓側的電壓。這種變壓器是變磁通調壓變壓器（VFVV型）。在這種類型的變壓器中，鐵心中的磁通密度隨分接位置的變化而變化。400kV自耦變壓器額定參數見表1。

表1 400kV自耦變壓器額定參數

調壓分接范圍是變磁通變壓器的重要組成部分。當調壓范圍大時，在額定分接調壓處的磁通密度需要減小，以限制極限分接下的磁通密度，避免低壓繞組電壓超過低壓系統的預期極限。

考慮調壓分接范圍±10%，電壓比校核和低壓電壓值見表2。

表2 電壓比校核和低壓電壓值

在±10%分接范圍內，低壓電壓將比額定分接增加24%，電壓比校核也將超過0.5%的限制。因此，考慮到IEC 60076-1電壓比校核要求，±10%分接范圍不適用。此外，低壓電壓為41kV，這對連接到該變壓器低壓側的負載也不安全。因此，為了滿足電壓比校核，分接范圍需要減小，按±5%考慮電壓比校核和低壓電壓值見表3。

表3 電壓比校核和低壓電壓值

在此分接范圍內，電壓比校核滿足IEC 60076◆1規定的公差范圍。此外，最大分接處的低壓電壓變化約為額定電壓的12%。因此，變壓器分接范圍為±5%較為合理。

2 繞組排列方式及有載開關選擇

在該變壓器中，繞組按以下方式排列：LV—TAP—MV—HV，將調壓繞組接在變壓器中壓繞組的中性點側，高壓繞組與中壓繞組串聯。傳統設計中由于分接在220kV線路側，采用了1200A和300kV等級三相開關，而在這種新型設計中，調壓分接與高壓和中壓繞組的中性點側相連，因此有載分接開關的額定值可以降低到800A和123kV等級，這將節省有載開關的成本。

若中性點側電壓較低，則沖擊過電壓也會降低，從而節省了調壓繞組引線的絕緣成本，簡化了調壓繞組的絕緣結構。繞組排列示意圖和繞組接線原理分別如圖1和圖2所示。

3 變壓器性能

對于變磁通調壓變壓器的設計，重要的要考慮的問題是，在所有分接位置的最大磁通密度應設計在規定范圍內。

例如：考慮系統1.1倍過電壓下變壓器磁通密度不超過1.9T。在100%額定電壓下，通常考慮的磁通密度極限為1.727T。最大分接處的低壓電壓為37kV，額定分接為33kV。因此，額定分接頭處的最大磁通密度應被限制在（1.727×33/37）1.535T左右，但該磁通密度需要根據不同分接位置處的實際匝數具體計算。

圖1 繞組排列示意圖

圖2 繞組接線原理圖

這種低磁通密度會使得鐵心重量增加，由于低磁通密度，在額定分接位置時，空載損耗會減小。由于調壓繞組電壓從220kV等級降低到中性點端電壓，因此可以減小低壓和調壓繞組之間的主距，進而減少銅和硅鋼片的重量。表4列出了傳統設計與中性點側調壓設計的損耗和重量比較。

表4 傳統設計與中性點側調壓設計的損耗和重量比較

考慮空載損耗折價，新的整體設計比原來設計更經濟，絕緣結構設計簡單，更可靠，更經濟。

圖3 額定分接下HV—MV磁場分布圖

4 短路阻抗計算

表5列出在HV—MV、MV—LV、HV—LV之間短路阻抗計算值。

表5 短路阻抗計算值

表5中所示的短路阻抗值與現有的變壓器短路阻抗值相匹配。采用中性點調壓方式與現有的變壓器可以并聯運行，但調壓范圍應限制在±5%內。

總結

400/220/33kV三相自耦變壓器的中性點側調壓，調壓分接范圍為±5%。這種變壓器比現有的常規變壓器更加經濟。由于電壓和短路阻抗與現有的變壓器短路阻抗相似，因此相似短路阻抗變壓器可以并聯運行。將有載分接開關置于中性點側，對有載分接開關和調壓繞組非常安全。調壓繞組的電壓等級較低，有載分接開關發生故障的可能性較低，因此該變壓器可靠性較高。