固体废物处理处置工程中10/0.4kV配电变压器的选择

固体废物处理处置工程中10/0.4kV配电变压器的选择

王翀钟云柏陈晓

（中国市政工程华北设计研究总院有限公司天津300381）

随着我国经济的快速发展，城市人口急剧膨胀，生产和生活消费的大幅度增长，环境污染和生态恶化问题日益严重。因此需要越来越多的固体废物处理处置项目以解决上述问题。固废处理厂的用电负荷电压等级几乎全部为0.38/0.22kV，而进线电源电压等级多为10kV。因此，正确而合理的选择10/0.4kV变压器，是固废处理厂配电室的重要问题。

依据《工业与民用供配电设计手册四版》（以下简称《配四》）表2.4-4“三相变压器常用联结组别和适用范围”中所知，10/0.4kV配电系统中常用变压器的联结组别为“Yyn0”型和“Dyn11”型两种。以下针对这两种变压器的主要参数分析对比，确定哪种变压器更加适用于固废处理厂中应用。

1.0.4kV母线或配电线路单相接地故障保护

固废处理厂多位于电力系统的终端，为远端短路。故0.4kV三相或两相短路电流大于单相接地故障，且最大短路电流（多为三相）一般不大于25kA，均可由当前普通的配电断路器分断。而0.4kV的单相接地故障电流往往由于过小从而导致保护装置的“拒动”，给生产运行带来危险和隐患。因此0.4kV系统的单相接地故障保护是选择变压器的重要考虑因素。

依据《配四》式（4.3-14），单相接地短路初始值计算公式如下：

1）对于三相四柱、五柱式变压器和三个单相铁芯组成的变压器：

此时，零序磁路在铁芯中有通路，磁阻小，感抗X0m大，即很小的励磁电流就能产生需要的电动势，此时，X0m>>X01和X02。

2）对于三相三柱式变压器：

变压器的0序磁在铁芯中没有通路，只能由变压器外壳等形成回路【2】，此回路磁阻远大于铁芯，感抗X0m比上面的情况要小，但仍远大漏抗X01和X02。

此时，变压器的零序电抗略小于上述情况。

1.2“Dyn11”型联结组别变压器的零序阻抗

由于该型变压器高压侧绕组为“△”型联结，零序电流在高压侧可以形成内部环流，故“Dyn11”型联结组别变压器的等效与外电路连接的结构如图1-2：

2.关于抑制高次谐波电流【2】

由于固废处理目前的生产工艺，很多设备是国外“成套”供货的，且这部分负荷在全厂负荷中大多占有不可忽略的比例。其中的非线性设备会产生部分谐波，而往往在设计过程中被忽略掉。因此，变压器抑制谐波的能力是固废处理厂中变压器选取的一个主要因素。

“Yyn0”型联结组别变压器，高压侧没有3n次谐波通路。高压侧励磁电流波形为正弦波，但由于铁芯饱和，变压器铁芯中磁通为非正弦的平顶波，影响高压侧电压波形，产生谐波。且3n次谐波磁通在铁心中没有通路，只能以漏磁方式依靠油箱和空气的高磁阻作回路，这样就必然在油箱中引起涡流附加损耗。损耗的数值常常会很大，造成损耗的同时又会使变压器过热，影响应用。

“Dyn11”型联结组别变压器，3n次谐波在高压侧“△”形绕组中可以形成环流，不注入公共的高压电网中去。且变压器铁芯中磁通近似正弦波，高压测的谐波含量较“Yyn0”型联结组别变压器小很多。

因此，“Dyn11”型联结组别变压器有利于抑制高次谐波电流，减少电力变压器的电能损耗，保证供电波形的质量。

3.三相负载不平衡时适用情况

固废处理厂存在着许多单相负荷，例如照明，风机和工艺设备等。虽然在设计中尽量保证三相负荷分布均衡，但由于运行时的情况不确定，例如工人接线错误等，有时可能出现三相负荷严重不平衡现象。

依据GB50052-2009《供配电系统设计规范》7.0.8条中规定，系统接地型式为TN或TT的低压电网中，“Yyn0”型变压器单相不平衡负荷引起的中性线电流不超过低压绕组额定电流的25%。

再依据《配四》表2.4-4“三相变压器常用联结组别和适用范围”。三相不平衡负荷引起的中性线电流超过变压器低压绕组额定电流的25%时，要采用“Dyn11”型联结组别变压器。

所以，“Dyn11”型变压器能充分利用变压器的设备能力。

结合以上分析，针对固废处理厂的特点。“Dyn11”型变压器应作为厂用配电变压器的首选。

参考文献：

[1]《电力系统分析》，刘学军、辛涛，机械工业出版社

[2]《电机学》戴文进、徐龙权、张景明，清华大学出版社

[3]《工业与民用供配电设计手册四版》中国航空规划设计研究总院有限公司

[4]《供配电系统设计规范》GB50052-2009