浅谈电力变压器的分类与选用

第３３卷第２５期　企业技术开发　２０１４年９月　Ｖ０１．３３　Ｎｏ．２５　ＴＥＣＨＮＯＬ０ＧＩＣＡＬ　ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ　ＯＦ　ＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥ　Ｓｅｐ．２０１４　浅谈电力变压器的分类与　选用　吴明洋，张达　（辽宁本溪供电公司，辽宁本溪１１７０００）　摘要：电力变压器是电网中最重要的电气元件之一。变压器容量的科学配置和可靠运行，对用户供电的充裕度、经济性　和可靠性有着关键性的影响。同时，变压器的选型、配置及运行容载比也从根本上影响着供电企业投资收益水平。文章从　变压器历史分类、选用、参数选择与配置三个方面对变压器进行概括性论述，可为科学选配变压器提供理论参考。　关键词：电力变压器；电网；科学配置　中图分类号：ＴＭ４１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—８９３７（２０１４）２５—００３１—０２　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ＷＵ　Ｍｉｎｇ—ｙａｎｇ．ＺＨＡＮＧ　Ｄａ　（Ｌｉａｏｎｉｎｇ　Ｂｅｎｘｉ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｂｅｎｘｉ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ　１１７０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔ　ｒａｃｔ：Ｐｏｗｅｒ　ｔｒａｎｓｆｏｌ￣ｑａｅｒ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ｉｎ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ．Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｔａｂｌｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ａｒｅ　ｋｅｙ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｅｆｆｅｃｔ　ｔｈｅ　ａｄｅｑｕａｃｙ，ｅｃｏｎｏｍｙ　ａｎｄ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ．Ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ，　ｔｈｅ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｌｏａｄ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ａｌｓｏ　ｈａｖｅ　ａ　ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｉｎ—　ｃｏｍｅ　ｌｅｖｅｌ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ａｓｐｅｃｔ　ｏｆ　ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ　ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ　ａｎｄ　ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ，ａ　ｇｅｎｅｒａｌ　ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｉｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ，ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ａ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｃｉｅｎｔｉｉｆｃ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｐｏｗｅｒ　ｇｒｉｄ；ｓｃｉｅｎｔｉｉｆｃ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　１电力变压器历史与分类　的工艺方法，使用硬纸筒绕制线圈，提高变压器抗突发　短路能力等措施。　１．１发展历史　１．３电力变压器的分类　１８３１年，法拉第发现了电磁感应现象，由此揭开了电　①按用途分类，如升压变压器、降压变压器、联络变　力变压器研究的历史篇章。世界上第１台申请了专利，并　压器等；　用拉丁语命名的变压器，于１８８４年９月在匈牙利的岗茨工　②按相数分类，可分为单相变压器、三相变压器和　厂诞生。１９７５年，联邦德国生产的电压为１　１５０ｋＶ、容量为　多相变压器；　１　８００　ＭＶＡ的单相大型变压器，是世界上最大的单相电力　③按绕组数及结构形式分类，如双绕组、三绕组、多　变压器。电力变压器是借助电磁感应的作用，将不同电　绕组变压器及自耦、变压器等；　压等级的交流电压及电流相互转换，广泛使用与电力系　④按调压方式不同分类，如有载调压、无励磁调压　统中输电、变配电和用电方面的电气设备。它是一种静　和无分接变压器等；　止的电器，由一个或几个绕组套于铁芯上，绕组间通过　⑤按绝缘介质不同分类，可分为油浸和干式变压器；　磁链耦合，在不同的电回路中传递电能，实现传输和分　⑥按冷却方式不同分类，如油浸自冷、油浸风冷、强　配电能的目的。　迫油循环风冷等；　１．２现代电力变压器的发展方向　⑦按铁芯与绕组组合结构不同可分为芯式和壳式变　为提高变压器的可靠性、经济性，亦即解决大型变　压器。　压器的运输困难问题，近年来，主要是加强了对变压器　原材料和结构的研究。如基于降低铁磁损耗、降低涡流　２电力变压器的选用　损耗、提高温升限值延缓绝缘老化而做出的一系列改　选择变压器，主要根据电力负荷和潮流变化以及电　进。此外，正在推广使用大型变压器的器身无气式干燥，　网中短路电流、稳定性、继电保护、设备制造条件和运输　等因素综合考虑。　收稿日期：２０１４－０６－２０　作者简介：吴明洋（１９８６一），男，辽宁本溪人，大学本科，助理工程师　２．１台数与相数选择　主要从事变电运行及配电管理。　对于２２０　ｋＶ以下变电站，通常按３台主变压器设计。　３２　企业技术开发　为两种：　２０１４年９月　但根据负荷需要，在负荷中心的变电站或大型用户变电　站，有时选用４～５台主变压器。对３３０ｋＶ及以下的变压器，　①在不带电的情况下改变固定分接头，调压范围通　常在在正负５％以内；　如不受运输条件，通常都采用三相式变压器。对于　５００　ｋＶ主变压器选用，运输条件是主要的决定因素之一。　２．２变压器容量选择　②带负荷电流调压的有载调压，调压范同可达３０％。　２．６阻抗选择　主变压器容量，按变电站建成后５～１０　ａ的电力负荷　发展规划选择。凡装有２台及以上主变压器的变电站，应　按照“Ｎ一１”准。一般估算其余变压器能供出７０％～１００％的　电力负荷。　本着“小容量、密布点”的原则，配电变压器应尽量　主要从电网稳定、潮流方向、无功功率分配、继电　保护、短路电流、调压方式和并联运行等方面进行综合　分析。　２．７冷却方式选择　小容量变压器通常采用油浸自冷式，大容量变压器　位于负荷中心，供电半径不超过０．５　ｋｍ。配电变压器的负　载率在０．５～０．６之间效率最高。此时，变压器的容量称为　经济容量。如果负载比较稳定且连续生产的情况可按经　济容量选择变压器容量。　对于仅向排灌等动力负载供电的专用变压器，一般　可按异步电动机铭牌功率的１．２倍选用变压器的容量。一　般电动机的启动电流是额定电流的４～７倍，变压器应能　承受住这种冲击，直接启动电动机中最大的１台容量，一　般不应超过变压器容量的３０％左右。应当指出的是，排灌　专用变压器一般不应接入其他负荷，以便在非排灌期及　时停运来减少电能损失。　对于供电照明、农副业产品加工等综合用电变压器　容量的选择，要考虑用电设备的同时功率，可按实际可　能出现的最大负荷的１．２５倍选用变压器的容量。　根据农村电网用户分散、负荷密度小、负荷季节性　和间隙性强等特点，可采用调容量变压器。调容量变压　器，是一种可以根据负荷大小进行无负荷调整容量的变　压器，它适宜于负荷季节性变化明显的地点使用。　对于变电所或用电负荷较大的工矿企业，一般采用　母子变压器供电方式。其中，１台母变压器按最大负荷配　置，另１台子变压器按低负荷状态选择，可以大大提高配　电变压器利用率，降低配电变压器的空载损耗。　针对农村中某些配变一年中，除了少量高峰用电负　荷外，长时间处于低负荷运行状态的实际情况，对有条　件的用户，也可采用母子变或变压器并列运行的供电方　式。在负荷变化较大时，根据电能损耗最低的原则投入　不同容量的变压器。　２．３变比与抽头选择　主要根据设计要求、无功补偿能力、电压合格率范　围和电网运行条件等进行选择。　２．４变压器绕组选择　取决于各绕组中通过功率的大小和是否安装无功　补偿设备等。在具有两种电压等级的变电站中，通常采　用双绕组变压器，在具有３种电压等级的变电站中，且各　侧绕组的功率均达到该变压器容量的１５％以上时，需采　用三绕组变压器。　２．５主变调压方式选择　主要根据电力系统的需要确定。其调压方式基本分　通常采用强迫油循环风冷式。　２．８中性点接地方式选择　在我国，３５及６３　ｋＶ变压器中性点，为对地绝缘、经消　弧线圈、高阻抗或小电阻接地；１１０ｋＶ及以　为中性点直　接接地；５００　ｋＶ变压器高压侧的中性点，需全部直接接地　或经小电抗接地。　３电力变压器的参数选择与配置　３．１变压器接线组别选择　新建３５　ｋＶ变电站，主变宜选用星角接线形式，当额　定容量为２Ｏ　ＭＶＡｆｌ￣，可采用额定电流为３５０　Ａ的有载调　压开关。新装设１０／０．４ｋＶ配电变压器选用星角接线组别，　以适应低压侧三相负荷不平衡和ｉ次谐波的需要。　３．２变愿器有载调压分接开关配置　主变有载调压分接开关，必须选用可靠性高、维修　量少的优质产品。原则上，只在５００　ｋＶ和３５、１１０ｋＶ两级　降压变电站的主变上配置有载调压分接开关，有载调压　装置覆盖率应达１００％。新建５００　ｋＶ主变，根据实际需要，　有载分接开关操作的次数很少，因此，也可不配置有载　调压分接开关，改为配置无励磁分接头切换开关。用户　专用２２０　ｋＶ主变，根据需要可装设有载调压分接开关。　３．３主变负荷率　主变负荷率，是主变可靠运行的重要数据，也是电　网中主变增容更改工程立项的主要依据之一。其中，“最　高负荷率”和“平均最高负荷率”两个统计数据，分别从　供电可靠性和控制容载比等不同角度考虑。　最高负荷率，主要用于调度、运行管理，让调度和运　行人员掌握主变的实际正常运行时的最高负荷，能及时　采取有效措施来均衡各台主变的负荷，防止造成主变的　长期重载或过负荷运行，以提高供电可靠性。　平均最高负荷，为全年负荷最高的２５个工作日的日　最高负荷平均值。在数值上等于（主变压器所带平均最　高负荷的视在功率／主变压器的额定容量）ｘ１００％。　３．４容载比　容载比，是宏观控制城市电网变电总容量的指标，是　城网中某一电压等级主变变电总容量与之相对应的负　荷的比值。也是反映城网供电能力的重要技术经济指标　之一。当容载比取值增加时，在相同负荷（下转第７１页）　第３３卷第２５期　柳玲，等：给中小企业专利申请的几点建议　７１　审查后，还需进行实质审查，因此，审查周期较短，目前，　行系列保护，这样即使前面的技术到期或者由于保护不　实用新型从申请到获得权利一般有半年的时间就可完　当被无效掉，企业还拥有该“专利群”中的其他专利权，　成，因此，能更快地获得专利权。最后，实用新型的申请　从而能够更好地维护企业的技术创新利益。　费用较低，能够节省企业在专利申请的成本。　②自主技术、发明专利。　４结语　对于企业主导研发的技术创新，建议企业采取申请　本文对我国中小企业在技术创新中的优势及遇到的　发明的方式进行保护，因为，首先发明的保护期限较长，　瓶颈进行了分析，并结合我国发明专利的现有审查模　企业拥有的专利技术垄断权时间长；其次，发明不仅可　式，对中小企业在专利申请类型的选择方面提出几点建　以申请对于产品的保护，还可以申请对于相应方法和用　议，使其在发明专利的申请和获得的过程中，不仅能够　途的保护，这样可以对核心技术实施更加全方位的保护，　收获对自己最有用的专利权，还能够提升企业自身的专　在后续的侵权判定中占据更有利的地位。最后，发明由　利Ｔ作能力，并通过专利权的获得，提升企业的核心竞　于具备实质审查阶段，因此，获得专利权将更加稳定，能　争力，尽快成长为具备一定经济实力、研发实力的科技　够有效地避免后期无效、侵权等问题的发生。　型企、Ｉ　。　③核心技术、组建专利群。　对于企业申请的关键技术，有些企业在申请并获得　参考文献：　了一项专利权，就认为该项技术成功获得保护，这是一　［１】中国中小企业国际合作协会，　林市．中国中小　个误区，因此，这就会导致一旦保护范围不当，或者保护　企业健康发展报告２０１２年度［Ｍ】．北京：中国人民大学　版　时间到期　企业的利益就会受到损失，因此，建议企业在　社，２０１４．　相应关键技术获得保护后，围绕该关键技术专利权组建　［２】杨枝茂．中国中小企业技术创新问题探讨［Ｊ１．经济研究导　“专利群”，继续对相应的技术从不同方面、不同角度进　刊，２０１２，（４）：２０—２１．　（上接第３２页）水平下，变压器总容量将增加，使电网建　随着各级电网的不断发展，电力变压器对电网运营　设投资增加，也会使电网运行成本增加，从而使电费增　效率和收益的影响作用必将进一步凸显，对其性能、选　加，或使电网企业经济效益降低，因此，容载比不宜取值　用、配置的要求也将更高。目前，新兴的变压器制造工艺　过大，如容载比过大，将造成电网建设早期投资增大。同　正在不断被完善和超越，随着越来越多的先进变压器的　理，载比取值减小，可能使电网的适应性变差，使调度不　相继问世及电网智能化发展步伐的加快，以主变压器为　够灵活，甚至发生卡脖子现象。容载比过小，电网适应性　代表的各类型电网设备的智能水平将迈上一个新的台　差，影响供电。由此，应加强和改善网络结构，建立既满　阶，从而有力保障和促进国民经济发展。　足可靠性要求，又降低容载比，以提高投资的经济效益。　可采用变电站增加主变台数、次级电网增加转移负荷的　参考文献－　能力，提高功率因数，提高自动化程度、提高各区域电网　［１］蓝毓俊．现代城市电网规￣ｌＪｔＳ．ｔ计与建设改造［Ｍ】．北京：中　负荷预测及变电容量配置的准确性等措施。　国电力出版社，２００４．　４结语　［２】张炜．供用电设备［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００４．　３夏同民．供配电技术［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００４．　（上接第５２页）属复合材料［Ｊ］．天津工业大学学报，２０１３，　【５］赵冬梅，李振伟，刘领弟，等．石墨烯／碳纳米管复合材料的　（１２）：２５．　制备及应用进展［Ｊ］．化学学报，２０１４，（２）：１５．　［４】张悦，汪广进，孙爽，等．纳米结构聚苯胺及聚苯胺纳米复　［６］黄立漳．棒状ｓｈ一２ｓ一３一ｎａｔｉｏｎ纳米复合膜修饰玻碳电极的　合材料的研究进展［Ｊ］．材料导报，２０１４，（２）：１０．　大肠杆菌ＤＮＡ传感器【ＪＪ．分析试验室，２０１３，（８）：１５．