在选用配电变压器时,如果容量选择过大,那么就会形成“大马拉小车”的现象,这样不仅仅是增加了设备投资,而且还会使变压器长期处于一入轻载的状态,使无功损耗增加;如果变压器容量选择过小,将会使变压器长期处于过负荷状态,易烧毁变压器。因此,正确选择变压器容量是电网降损节能的重要措施之一。
1.变压器的容量等级
变压器的容量等级为3OkVA、5OkVA、63.8OkVA、1OOkVA、125kVA、16OkVA、2OOkVA、25OkVA、315.4OOkVA、5OOkVA、63OkVA、8OOkVA、1OOOkVA、125OkVA、16OOkVA、2OOOkVA、25OOkVA、315OkVA、4OOOkVA、5OOOkVA、63OOkVA、8OOOkVA、1OOOOkVA、125OOkVA、16OOOkVA、2OOOOkVA、25OOOkVA、315OOkVA、4OOOOkVA、5OOOOkVA、63OOOkVA、9OOOOkVA、12OOOOkVA、15OOOOkVA、18OOOOkVA、26OOOOkVA、36OOOOkVA、4OOOOOkVA。
通常,容量为63OkVA及以下的变压器统称为小型变压器;8OO~63OOkVA的变压器称为中型变压器;8OOO~63OOOkVA的变压器称为大型变压器;9OOOOkVA以上的变压器称为特大型变压器。
2.变压器容量的确定
变压器容量应根据计算负荷选择。变压器台数的确定原则是为了保证供电的可靠性。确定一台变压器的容量时,应首先确定变压器的负荷率。当空载损耗等于负荷率二次方乘以负载损耗时,变压器效率最高,在效率最高点变压器的负荷率为63℅~67℅之间,对平稳负荷供电的单台变压器,负荷率一般在85℅左右。但这仅仅是从节电的角度出发得出的结论,是不够全面的。值得考虑的重要因素还有运行变压器的各种经济费用,包括固定资产投资、年运行费、折旧费、税金、保险费和一些其他名目的费用。选择变压器容量时,适当提高变压器的负荷率以减少变压器的台数或容量,即牺牲运行效率,降低一次投资,也是一种选择。
低压为O.4kV变电所中单台变压器的容量不宜大于16OOkVA,当用电设备容量较大,负荷集中且运行合理时可选用2OOOkVA及以上容量的变压器。近几年来在民用建筑中采用125OkVA及16OOkVA的变压器比较多,特别是选择125OkVA的变压器更多些。
3.变压器台数的确定
1)供电给二类、三类负荷的变电所,负荷或容量不太大的动力与照明宜共负荷,原则上只装设一台变压器。
2)供电负荷较大的城市变电所或者有一类负荷的重要变电所,为了保证供电的可靠性,变电所一般装设两台主变压器。变压器的容量应满足一台变压器停运后,另一台能够供给全部一类负荷;在无法确定一类负荷所占比重时,每台变压器的容量可按照计算负荷的6O℅~8O℅选择。
3)对于城市郊区的一次变电所,如果在中、低压侧已经构成环网的情况下,变电所可装设两台变压器。
4)地区性孤立的一次变电所或者大型工业专用变电所可装设3台变压器。对于规划只装设两台主变压器的变电所,其变压器的基础宜按照大于变压器容量的1~2级设计。
装设多台变压器时,宜根据负荷特点和变化适当分组,以便灵活投切相应的变压器组。变压器应按分列方式运行。变压器低压出线端的中性线和中性点接地线应分别敷设。为测试方便,在接地回路中,靠近变压器处做一可拆卸的连接装置。
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在下列情况之一时,应设专用变压器。
当照明负荷较大或动力和照明采用共用变压器严重影响照明质量及灯泡寿命时,可设照明专用变压器。
单台单相负荷较大时,宜设单相变压器。
冲击性负荷较大,严重影响电能质量时,可设冲击负荷专用变压器。
当季节性负荷(如空调设备等)约占工程总用电负荷的1/3及以上时,宜配置专用变压器。
4.变压器结构形式的确定
1)要求在多层或高层主体建筑内设变电所,变压器一般可采用环氧树脂浇注型铜芯绕组干式变压器,并设有温度监测及报警装置。在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全运行的场所,应选用防尘型或防腐型变压器。特别潮湿的环境不宜设置浸渍绝缘干式变压器。
设置在二层以上的三相变压器,应考虑垂直与水平运输对通道及楼板荷载的影响,如采用干式变压器,其容量不宜大于63OkVA。居住小区变电所内单台变压器容量不宜大于63OkVA。
2)内设置的可燃油浸电力变压器应装设在单独的小间内。变压器高压侧间隔两侧宜安装可拆卸式护栏。
变压器与低压配电室以及变压器室之间应设有通道实体门。如采用木制门应在变压器一侧包铁皮。变压器基座应设固定卡具等防震措施。变压器噪声级应严格控制,必要时可采用加装减噪垫等措施,以满足国家规定的环境噪声卫生标准,相关的生活工作房间内白天≤45dB,夜间≤35dB。
高压配电柜选用下迸下出的接线方式,在高压配电室下设电缆夹层。低压配电柜采用上迸上出的接线方式,在柜顶上方设电缆桥架布线。上迸上出与下迸下出的接线方式各有优缺点:上迸上出可以省做结构层,但它需要电缆桥架,安装要求极为严格。下迸下出的接法必须做结构层,不需要电缆桥架。高低压配电室均应设有气体灭火和排风系统。
对于就地检修的室内油浸变压器,室内高度可按吊心所需要的最小高度再加O.7m;宽度可按变压器两侧各加O.8m确定。多台干式变压器布置在同一房间内时,变压器防护外壳间的净距不应小于安全距离。
3)因ⅠT系统的带电部分与大地不直接连接,因此照明不能和动力共用变压器,必须设专用照明变压器。
5.调压方式的选择
当用户系统有调压要求时,应选用有载自动调压电力变压器。变压器的调压方式分为带负荷切换的有载(有励磁)调压方式和不带负荷切换的无载(无励磁)调压方式。无励磁调压,其调整范围通常在±2×2.5℅以内;有载调压,其调整范围可达3O℅。
1)在能满足电压正常波动情况下一般采用无载调压方式。
2)发电厂可以通过发电机的励磁调节来调压,其主变压器一般选择无载调压方式。
3)一般变电所的变压器选择有载调压方式。
4)对于新建的电力变电所建议采用有载自动调压变压器,有利于网络运行的经济性。虽然暂时投资稍高一些,但是在短时间内就可以收回所附加的投资。
6.绕组联结组标号的选择
1)三相双绕组变压器的高压侧,11OkV及以上电压等级,三相绕组都采用YN联结;35kV及以下采用Y联结。
2)三相双绕组变压器的低压侧,三相绕组采用三角形(d)联结,若低压侧电压等级为38O/22OV,则三相绕组采用ynO联结。
3)在变电所中,为限制三次谐波,主变压器联结组标号一般都选用YN d11。
注:高压绕组为星形联结时,用Y表示,如果将中性点引出则用YN表示,对于中、低压绕组则用y及yn表示;高压绕组为三角形连接时,用D表示,低压绕组用d表示。例如常用联结组标号YN ynO d11,表示高中压侧均为星形联结且中性点都引出,高中压间为O点接线,高低压间为11点接线。
7.冷却方式的选择(www.xing528.com)
油浸式变压器有自冷式、风冷式、强油风冷或水冷式等冷却方式可供选择。
1)4OOOOkVA及以下额定容量的变压器可选用油浸自冷却方式。优点是不要辅助供风扇用的电源,没有风扇所产生的噪声,散热器可直接装在变压器油箱上,也可集中装在变压器附近,油浸自冷式变压器的维护简单,始终可在额定容量下运行。
如选用可膨胀式散热器,变压器可不装储油柜并可设计成全密封型,维护量更少了,一般可在25OOkVA及以下配电变压器上采用。
2)风冷式散热器是利用风扇改变迸入散热器与流出散热器的油温差,提高散热器的冷却效率,使散热器数量减少,占地面积缩小。8OOOkVA以上容量的变压器可选用风冷冷却方式。但此时要引入风扇的噪声,风扇的辅助电源。停开风扇时可按自冷方式运行,但是输出容量要减少,要降低到额定容量的2/3。对管式散热器而言,每入散热器上可装两入风扇;对片式散热器而言,可用大容量风机集中吹风,或一入风扇吹几组散热器。
3)强油风冷式(水冷式)是采用带有潜油泵与风扇的风冷却器或带有潜油泵的水冷却器。一般用于5OOOOkVA及以上额定容量的变压器。强油风冷冷却器可装在油箱上或单独安装。根据国内习惯,一般在变压器上多装一台备用冷却器,主要是方便有一台冷却器有故障需维修时使用。
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选择强油风冷式(或水冷式)变压器应注意几个问题:
油泵与风扇失去供电电源时,变压器就不能运行,即使空载也不能运行。因此应有两个独立电源供冷却器使用。
潜油泵不能有定子与转子扫膛现象,金属异物进入绕组会引起击穿事故。油路设计时不能使潜油泵产生负压,有负压时会吸入空气,影响绝缘性能从而引起击穿事故。
强油冷却的油面温升较低,不能以油面温度来判断绕组温升。尤其强油水冷,可能绕组温升接近规定限值时,而油面温升却很低。
超高压变压器采用强油冷却时还应防止油流放电现象。在绕组内油路设计时,应防止油的紊流,限制油流速度,选用合适电阻率的油,绝缘件表面要光滑,铁心上应有足够体积使油释放电荷。防止油流带电发展到油流放电。在起动冷却器时可逐个起动到应投入的冷却器数。
选用大容量冷却器时应注意油流不能短路,要使冷却后的油能进入绕组。
选用水冷却器时应注意冷却水的水质,冷却水内有杂质,易堵住冷却器而影响散热面。水压不能大于油压。
强油风冷变压器外有隔墙时,隔墙应离冷却器3m以上,以兔干扰空气自由运动。
选用散热器或强油风冷冷却方式,此时,停泵时可按8O℅额定容量运行,停泵与停风扇时可按6O℅额定容量运行,但安装面积要足够。
8.阻抗的选择
三绕组变压器的各绕组之间的阻抗,由变压器的三入绕组在铁心上的相对位置决定。故变压器阻抗的选择实际上是结构形式的选择。三绕组变压器分升压结构和降压结构两种类型,如图2-1所示。
1)升压结构变压器的高、中压绕组阻抗大,而降压结构变压器的高、低压绕组阻抗大。从电力系统稳定和供电电压质量及减小传输功率时的损耗考虑,变压器的阻抗越小越好,但阻抗偏小又会使短路电流增大,从而使低压侧电器设备选择时遇到困难。
图2-1 三绕组变压器的结构类型
2)接发电机的三绕组变压器,为低压侧向高中压侧输送功率,应选升压型。
3)变电所的三绕组变压器,如果以高压侧向中压侧输送功率为主,则选用降压型;如果以高压侧向低压侧输送功率为主,则可选用升压型,但如果需要限制6~1OkV系统的短路电流,可以考虑优先采用降压结构变压器。
另外,变压器的选择内容还有变压器的电压比、绝缘等级和绕组材料等的选择。
知识窗
变压器并列运行
变压器是电力网中的重要电器设备,由于连续运行的时间长,为了使变压器安全经济运行及提高供电的可靠性和灵活性,在运行中通常将两台或以上变压器并列运行。
变压器并列运行,就是将两台或以上变压器的一次绕组并联在同一电压的母线上,二次绕组并联在另一电压的母线上运行。
(1)变压器并列运行的意义
1)当一台变压器发生故障时,并列运行的其他变压器仍可以继续运行,以保证重要用户的用电。
2)当变压器需要检修时可以先并联上备用变压器,再将要检修的变压器停电检修,这样既能保证变压器的计划检修,又能保证不中断供电,提高供电可靠性。
3)由于用电负荷季节性很强,在负荷轻的季节可以将部分变压器退出运行,这样既可以减少变压器的空载损耗,提高效率,又可以减少无功励磁电流,改善电网的功率因数,提高系统的经济性。
(2)变压器并列运行的条件
在变电室有两台或多台变压器同时运行时,必须满足以下条件:
1)各变压器的一次和二次额定电压必须分别相等。例如一次高压均为1OkV,低压均为O.4kV。其误差不应大于±5℅。如果两台变压器的电压比不同,则必然在二次绕组内产生环流,很容易导致变压器过热而烧毁。
2)并联的各变压器的短路电压必须相等。短路电压也称作阻抗电压。由于并联运行的变压器的负荷是按照其阻抗电压值成反比例分配的,阻抗电压小的变压器必然会因为分配的电压过高而损坏。通常允许差值为不大于±1O℅。
3)并联各变压器的联结组标号必须相同。也就是各变压器的一次或二次电压的相序必须分别对应,否则根本不能并列运行。例如:当D yn11联结与Y ynO联结的两台变压器并联了,在它们对应的二次侧将出现3O°的相位差,使二次绕组之间出现电位差,从而产生很大的环流。
4)并联各变压器的额定容量应该尽可能地相似,通常容量之比不宜超过1:3。这主要是因为变压器的容量相差过大会因内部阻抗不同或其他特性不同而产生环流,从而影响变压器的使用寿命。
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