配电变压器的设计选型探讨孙延勤

配电变压器的设计选型探讨孙延勤

杨昌建孙延勤

国网山东省电力公司宁津县供电公司山东省德州市253000

摘要：配电变压器作为电力系统的重要组成部分，在设计选型上存在诸多问题，不同用电需求对配电变压器型号、数量、容量等方面也有所不同。文章主要以此为基础，对配电变压器的设计选型进行分析与研究。

关键词：配电变压器；变压器设计；设计选型；配电设计

引言

能源是人类能够繁衍生存的物质基础,关系着国计民生的方方面面，同时，能源的使用是制约企业发展的重要因素,也是经济效益的重要影响因素。在所有能源中电能无疑是重重之重,电力变压器担负着电能的传输配送的关键任务。

1配电变压器设计选型的必要性

如今,“节能减排”“生态环境建设”已经成为社会经济发展的主旋律,在社会生产力不断增强和各行业对于电力能源需求量持续提升的背景下,电力供需矛盾日益尖锐,采取有效方式实现电能节约目标是新时代电力企业的重要任务之一,电力企业相关技术工作者在设计和选型配电变压器时,要注重设计和选择智能变压器,切实降低配电变压器的降损,努力提升配电变压器的工作效率。与此同时,随着新型科学技术的快速发展,一些家用电器和智能化设备不断涌现,部分用电设备对于电力能源的可靠性有着很高的要求,在实际设计的过程中,电力企业要注重选择和设计符合标准的配电变压器,并且充分考虑变压器的运行环境与负载情况,从而实现满足要求、降低损耗的目标。

2配电变压器设计选型关注的要点

2.1变压器能源损耗

第一，有功损耗。电力变压器主要有功损耗可分为铜耗和铁耗两大类。其中基本铁耗主要包括磁滞与涡流损耗,这主要是和变压器铁芯的材料性质有关。铁耗又被称为空载损耗,和负载的大小没有关系,铁耗的严重程度主要取决铁芯的质量,所以在选择是一定要选择低损耗的材质。而变压器的铜耗主要是指原,副绕组的直流电阻损耗和由肌肤效应所引起的电流沿导线截面分布不均所增加的损耗。所以,铜耗的严重程度与负载电流的大小是正相关的。所以在电力变压器的使用过程中一定要注意负载电流不可超过负载电流。第二，无功损耗。电力变压器的无功损耗主要是电流的损耗和漏磁的损耗引起的,而电流的损耗主要还是由变压器铁芯的材质所决定。所以在选择时一定尽可能的选择质量较好的铁芯。而漏磁损耗则是与负载电流有关,故应该合理控制负载电流来达到减小漏磁损耗的目的。

2.2电力超标故障

变压器作为一项电力设备,其虽然承担着转变、稳定电压的重要作用,但其自身也存在额定电压,一旦经过变压器的电压超过额定电压,变压器内部结构将受到严重损坏。对于由变压器电压过高而引发的电力超标故障往往都是由于低压保护措施未良好实施而导致的。为应对电力超标问题,在变压器内部安置低压保护装置是十分常见的手段,低压保护装置主要以空气开关为主,如此一来,变压器的内部电压将得到良好控制,电压一旦超出额定标准,空气开关就能够及时对线路进行切断,从而实现对高压现象的有效避免。然而,在长时间的使用过程中,空气开关也会产生一些故障,如果未能对其进行及时察觉,在电压过高时就难以对变压器进行保护。对于某些雷电现象发生频繁的区域,避雷针缺乏将难以对雷电所带来的损害进行合理避免,从而使得变压器内部电压持续增高。

2.3三相负荷不平衡

在三相负荷载不平衡条件下运行的变压器,必然会产生较大零序电流,而变压器内部零序电流,势必在铁心中产生零序磁通,零序磁通在变压器的油箱壁或其他金属构件中构成回路。但配电变压器的这些金属构件均为非导磁部件,则由此引起的磁滞和涡流损耗使这些部件发热,致使变压器局部金属件温度异常,严重时将导致变压器运行事故。除此之外，三相负荷不平衡,一相或两相畸重,必将增大线路中的电压降,降低电能质量,影响用户的电器使用。变压器烧毁、线路烧断、开关设备烧坏,影响用户供电,轻则带来不便,重则造成较大的经济损失,如停电造成养殖的动植物死亡,或不能按合同供货被惩罚等。中性线烧断还可能造成用户大量低压电器被烧毁的事故。

3配电变压器设计选型策略

3.1变压器型式选择

通常情况下,配电变压器的型式主要涵盖干式变压器和油浸式变压器。就目前具体状况来说,干式变压器在实际中的应用极为广泛,如SC(B)7、SC(B)9、SC(B)10等等,SC(B)10作为一种新型的干式配电变压器,有着很强的应用优势,而且干式变压器可以节约33%的空载损耗和15%的负载损耗,有着噪声低的显著优势,在特定环境下,其负载能力可以达到额定容量的1.5倍,相对于油浸式变压器,干式变压器有着无油化、低噪音、占地面积小、可靠强的显著优势,但是也存在着容量有限、成本高的缺点。在国内变压器市场上,油浸式变压器占据着主导地位,如常见的型号有S7、S9、S11等等,特别是S11型号应用极为广泛,主要是对10kV变压器设计经验利用,尤其是在负荷容量在1600kV•A情况下,且负荷不具有显著冲击的状况下得到广泛应用,电力企业需要根据配电系统的特定要求与需求合理设计和选择配电变压器,努力保障实际需求得到满足。

3.2合理选择变压器容量和台数

由理论可知,当变压器的平均负荷率在额定容量的45%-70%时,电力变压器可以发挥最大的效率。在轻载或者满负荷运行甚至过载时,不理想的工作状态会引起变压器的能耗和使用寿命的减少,所以在项目中我们要根据实际情况选择变压器的容量,防止因为轻载或者过载引起过大的损耗。这样才能使项目的效益达到最大的维护。至于变压器的容量,需要根据实际的工程项目中的负荷类型来决定。三级负荷为主时,我们一般只选择一台电力比变压器就能够达到运行条件。当遇到一级负荷和二级负荷为主的时候,为了保证工程的顺利进行防止故障,同时达到节能的效果,我们要选择两台及以上的的电力变压器。而且,还需要两路供电,保证所有变压器都能够正常投入使用。

3.3合理选择中性线截面

过去对中性线截面选择一般偏小,这是极不可取的。为避免烧断中性线和造成中性线上电能损耗增大,中性线截面应接近或等于相线截面,并且中性线上不得加装熔断器和开关、刀闸。

3.4加设避雷设施

现阶段的避雷设施在使用或者施工过程中,会出现不合理的现象,要改变这种不合理的现象,就必须在施工中进行合理的设计。例如在进行施工的过程中,10kV配电变压器的杆搭之间的避雷设施能够有效地降低雷电的电流幅值,那么施工人员在进行设计的过程中,就可以将这一内容进行合理的规划,根据不同地区的不同雷电情况,将杆搭之间的防雷设施的位置定位,保证这一设施能够有效地防雷,同时保护配电变压器中的绝缘材料,但是这种设施在安装时,要保证在合理的范围内,避免出现成本的浪费这样才能有效的控制避雷能力。

3.5选择专用的电力变压器

在不同项目中,有很多地方都是相同的,某些电力变压器的应用场合具有相通性。这样的话我们就可以,采用专门应用这种情况的电力变压器。也可以与电力变压器生产商协调定制专门型号的电力变压器,甚至可以定制这种情况下的专用型电力变压器。不仅要根据施工情况选择电力变压器型号,在针对不同工程量的项目中,也可以选择相应的专用型电力变压器。对于工程量较小的可以选择小负荷的电力比变压器,防止出现“大马拉小车”情况出现,对于工程量较大时,需要选择专用大型变压器,这样对施工效率的提高,电量的消耗的节省都是大有裨益的。

结语

总而言之，在电力能源需求量日益提升的情况下,电力企业要重视配电变压器的设计与选型工作,充分考虑配电系统与输电网络的综合因素,科学选择配电变压器的型式、容量及接地方式,增强配电变压器整体性能,保障电力系统的安全稳定运行。

参考文献

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[2]禤冠星.变压器设计选型与分析[J].科技风,2012(18)：109+111.

[3]袁跃军,刘锋.变压器设计选型分析[J].中国高新技术企业,2012(15)：104-106.