火电厂低压变压器的选型

摘要： 低压变压器是低压配电中最主要的设备之一，它担负着电能由高压变低压的重要任务，它的安全直接影响低压负荷的稳定运行，为此选择合理的低压变压器至关重要。低压变压器的选择主要考虑以下几个方面：结构型式、容量、损耗、过载能力、防护、温升、冷却方式、外形、重量及维护方便等。

关键词：容量、过载能力、冷却方式、接线组别

Abstract: The low voltage transformer is one of the key devices in low voltage distribution system, it shoulders the important task of changes from high voltage to low voltage, its safety has a direct influence on low load stable operation, reasonable selection of low voltage transformer is crucial for this. Low voltage transformer choice mainly includes the following aspects: configuration, capacity, loss, overload capacity, protection, temperature rise, cooling method, shape, weight and convenient maintenance etc.

Keywords: capacity, overload capacity, cooling method, wiring group

中图分类号：TF713文献标识码： A 文章编号：

一、 低压变压器主要分为干式和油浸式两种变压器。干式变压器高分子材料绝缘，散热效果差，但防火性能好，没有燃烧的危险，污染性轻，且较为轻便，容易搬运。适合用于低电压等级的室内配电。油浸式变压器较重，变压器油污染性高，防火性能差，但容量大，负载大，价格低。适合各种电压等级的室内外配电。

现在低压配电布置在室内的情况较多，所以低压变压器常选用干式变压器。本文主要论述低压干式变压器的选型。

二、低压干式变压器选型

1. 干式变压器的冷却方式和过载能力

1.1 首先变压器室应具有具有良好的通风能力。无论干式变压器的冷却方式为自然空气冷却(AN)和强迫空气冷却(AF)，变压器室的通风能力差，变压器散发的热量不能及时传递室外，都会使变压器室热量积聚，温度上升。所以当变压器安装在地下室或通风能力较差环境时，变压器室须增设散热通风装置，通风量可按每1kW损耗(PO＋PK)需2~4m3/min风量选取。

1.2 干式变压器冷却方式分为自然空气冷却(AN)和强迫空气冷却(AF)。自然空冷(AN)时，正常使用条件下，变压器可在额定容量下长期连续运行，并可以在1.1倍的过载情况下长期运行。强迫风冷(AF)时，干式变压器可以达到1.1~1.5倍的过载并长期运行（具体过载倍数还要根据安装环境的不同而定），但由于过负荷时负载损耗和阻抗电压增幅较大，变压器处于非经济运行状态，故不应使其处于长时间连续过载运行。但由此可见干式变压器过载能力还是较强的，能满足较大的断续过负荷或应急事故过负荷的运行。

强迫空气冷却现在采用较多的为新型的帘式风机风冷系统，其噪音降低，冷却均匀，效果好；体积小，占用空间小，不超出变压器本体外形轮廓尺寸；风机容量小，2500kVA以下的配电变压器风机只180W~540W，且采用单相交流电源。但需注意此电源应从低压MCC或PC配电屏内之断路器引取，而不能直接从变压器低压出线母排接取,避免因风机故障引起变压器停运。

2. 干式变压器的温度控制系统

干式变压器的安全运行和使用寿命，很大程度上取决于变压器绕组绝缘的安全可靠。绕组温度超过绝缘耐受温度使绝缘破坏，是导致变压器不能正常工作的主要原因之一，因此对变压器的运行温度的监测及其报警控制是十分重要的。

2.1 风机自动控制：通过预埋在低压绕组最热处的Pt100热敏测温电阻测取温度信号。变压器负荷增大，运行温度上升，当绕组温度达某一数值(此值可调，对F级绝缘干变一般整定为110℃)时，系统自动启动风机冷却；当绕组温度降低至某一数值(此值也可调，对F级绝缘干变一般整定在90℃)时，系统自动停止风机。2.2 超温报警、跳闸：通过预埋在低压绕组中的PTC非线性热敏测温电阻采集绕组或铁心温度信号。当变压器绕组温度继续升高，若达到某一高温度值(此值也可根据工程设计调整，通常整定在F级绝缘所标称温度155℃)时，系统输出超温报警信号；若温度继续上升达某值(此值也可按工程设计调整，通常整定在170℃)，变压器已不能继续运行，须向二次保护回路输送超温跳闸信号，应使变压器迅即跳闸，切断电源。

3. 干式变压器的防护方式

根据使用环境特征及防护要求，干式变压器可选择不同的外壳。通常室内选用不小于IP20的防护外壳，可防止直径大于12mm的固体异物进入，如鼠、蛇、猫、雀等小动物，为带电部分提供安全屏障，避免短路停电等恶性故障。室外安装的变压器，则可选用IP55的防护外壳，可有效防止灰尘和固体进入，并能防止喷射水的侵入。但IP55的防护外壳会使变压器散热能力下降，选用时要注意加强其散热方式的设计，另外还要考虑运行容量的降低。

4．低压变压器容量的选择

根据《火力发电厂厂用电设计技术规定》低压干式变压器的容量宜为低压厂用的计算负荷之和的110%。

4.1 厂用负荷计算原则如下：（1）连续运行的负荷予以计算；（2）不经常而连续运行的负荷予以计算；（3）不经常而短时及不经常而断续运行的负荷不予以计算；（4）由同一厂用电源供电的互为备用的负荷只计算运行部分；（5）互为备用而由不同厂用电源供电的负荷全部计算。

4.2 低压厂用负荷计算常用的计算方法

换算系数法：Sc=∑(KP)

Sc-----计算负荷（kVA）；

K-----换算系数，低压负荷取0.7；

P-----电动机的计算功率（kW）

4.2.1 K值的定义：K=Ksim*Kz，Kz= ，则K=Ksim*

Ksim-----同时率

Kz-------单独电动机换算系数

KL-------电动机负荷率

ηm------电动机效率

η1------供电线路效率，厂用电线路较短，一般可认为1.0

cosφ-------电动机功率因数

4.2.2 低压电动机K系数的取值。K系数是一个统计值，参与统计的电动机台数越多，则K值越准确。当发电机的容量为125MW及以下时，相当多的重要辅机因为容量小而接入低压厂用电系统中，所以此类发电机的低压厂用负荷较高，K值一般取0.8。但当发电机容量在200MW及以上时，大部分重要辅机因电动机容量加大而接至高压厂用电系统，从而是低压厂用电系统中的公用负荷的比例越来越大。由于多数公用负荷不是长期运行并且同时率很低，一般将200MW及以上机组的低压电动机K值取为0.7。

4.2.3 照明负荷根据其灯具选取的不同，K系数取值为0.8~1.0（选用气体放电灯时系数较高）。

5．低压变压器接线组别的选择

低压变压器的接线组别主要有Yyn0、Dyn11、Yzn11。在这三种接线组别变压器中，Yyn0和Dyn11含有三次谐波，Yzn11含有三次谐波较大。在抗雷击方面，Yyn0抗雷性较差，Dyn11抗雷性较好，Yzn11抗雷性最好。可见Dyn11接线组别的谐波控制和抗雷性能相对较好，目前选用较多，但对于不同的场所还应区别对待。

6.铁芯和绕组的选择

为了降低变压器损耗，提高变压器效率，铁芯一般采用优质的高导磁的冷轧硅钢片，采用纵向“阶梯叠”结构。硅钢片应光滑平整、无毛刺，压紧并采用浸漆分层绝缘以减少涡流损失。另外变压器绕组可优先考虑铜绕组，一是在容量和损耗一定的情况下，变压器体积会比铝绕组的小，便于布置；二是在体积不变的情况下，铜绕组的损耗要小于铝绕组。

三、结论

综上所述，低压变压器作为电厂厂用配电系统中的重要设备，它的选择必须考虑多方面因数，以确定最合理的型式、容量、冷却方式、接线组别等，才能达到最经济的制造和运行。

参考文献

1．《大型火力发电厂厂用电系统》 钱亢木 2001年10月

2． 《火力发电厂设计技术规程》 2000年

3． 《火力发电厂厂用电设计技术规定》 2002年

4． 《电力变压器 第1部分：总则》 1996年

5． 《电力变压器 第5部分：承受短路的能力》2008年

6． 《油浸式电力变压器技术参数和要求》 2008年

7.《干式变压器技术参数和要求》 2008年

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。