變壓器設計技術問題分析

耿順偉

摘 要：組合式變壓器構成主要包含了3個主要方面，分別是變壓器、高壓室以及低壓室，并且形態組成是品字。筆者主要對組合變壓器的構造、變壓器高壓系統以及低壓系統的設計理念進行了分析，并對設計時需要掌握的技術問題進行了分析，希望能夠幫助相關人員更好地做好變壓器設計，提高變壓器設計的水平，解決存在的問題。

關鍵詞：組合變壓器 高壓系統 低壓系統 設計

中圖分類號：TM401 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）06（b）-0049-02

一般情況下，變壓器會安置在后面部位，所以又被稱為后倉；一般情況下高低壓室安置的位置在前面，所以又被稱為前倉，而這3種聯合在一起的便是組合變壓器。組合變壓器的優勢比較明顯，比如結構構造比較緊湊、安置容易、體積較小、使用簡單、整體絕緣并且密封性好，此外，還能夠深入電力系統負荷比較集中的地方中去。由于優勢明顯，組合變壓器的涉及范圍也比較廣泛，無論是工業園區、居民住宅區還是商業中心以及高層建筑中都運用得比較廣泛。在下文中詳細說明了組合變壓器的設計原理，并對其進行了詳細分析。

1 變壓器設計

在進行變壓器設計的時候，和普通的油浸式變壓器設計方法相似度非常高。鐵芯材料可以選擇含碳比較低的硅鐵軟磁合金來制作，這種材質又被稱為硅鋼片，或者選擇非晶合金來制作；若是構造是鐵芯，那么可以選擇疊片的方式進行，也可以選擇卷鐵芯的方式；繞組材料選擇的時候，可以選擇箔式的方法或者是銅導線來進行。在進行變壓器設計的時候，需要注意組合變壓器連接時候的組別[1]。連接時主要方法有3種，分別是三角形連接、星形連接、曲折形連接。

2 高壓系統的設計

2.1 設計高壓系統的進出線方式

對于高壓系統而言，其接線的手法主要包含了3種，首先是環網型，這種接線的方法用一根電線在電源的位置進線，一根電線從變壓器的低壓側位置出現，最后一根線則進線變壓器或者其他設備的連接，從而給變壓器或者其他設備的運行提供電源；其次是終端型。這種手法是兩根電線，其中一根在電源的位置進線，另一根則是從變壓器的低壓側位置出線；最后則是終端雙回路型。這種方法是從電源位置進一根線，從變壓器低壓側出一根線，最后的一根線則是連接備用電源，若是電源出現故障，那么可以及時地通過備用電源來給其運行提供電力的支持。

2.2 選擇高壓系統負荷開關

組合變壓器負荷開關主要分成兩種，分別是四位置開關以及二位置開關。四位置開關包含了3種類型，分別是“T”型開關、“I”型開關以及“V”型開關。其中“V”型開關以及“T”型開關在環網型組合變壓器中都能夠適用，“V”型開關以及“T”型開關形式有兩種，分別是600 A和200 A。并且負荷開關電流值數據是通過系統流通電流值得到的，可以說其是在環網總回路電流值上得到的。電流值的結果和變壓器的大小沒有關系。負荷開關在進行短路電流判斷時，需要通過組合變壓器安放地點本身的短路容量進行。短路容量本身便是一個定義比較單純的計算量[2]。若是負荷開關是200 A，那么其肘型電纜插頭以及系統套管都是200 A的。而“I”型的負荷開關在終端雙回路型組合變壓器中比較適用。

2.3 設計高壓系統的熔絲

組合變壓器在進行防護的時候，將插入式熔絲以及后備熔絲串聯在了一起。在故障突發、超負荷以及油箱溫度太高的情況下很容易熔斷。這種情況出現的概率比較高，所以對熔絲進行了設計，將其設計成了插入式，這樣能夠在外面替換，減少了很多麻煩，并且操作起來也比較簡單[3]。后備熔絲往往是變壓器短路以及電流過高的時候，才會熔斷，這種情況出現的概率比較低，所以一般情況下都是將其安放在變壓器油箱中。在選用插入式熔絲以及后備熔絲的時候，需要全面地考慮到其保護特性，應該根據需要來進行選擇。

2.4 對高壓系統負荷開關進行隔離設計

想要在運行的過程中降低負荷開關切斷額定負荷電流過程中導致的變壓器中油的揮發程度，可以將負荷開關放在小屋子中，然后在小屋子中放進去高燃點油，然后再在其中放入正常油料，這樣能夠一定情況下改善運行負荷開關導致的變壓器油老化的情況出現，并且還能夠改善因為油料而出現的高溫，能夠很好地散熱。負荷開關的隔離方法是安置負荷開關的時候，將其放在變壓器油箱左邊的位置，并在負荷開關和變壓器油箱間通過專門管套來進行加密，利用封條來隔離負荷開關[4]。在進行負荷開關安裝的小室中，也應該把溫度計、油溫表、注油塞以及壓力表等裝入進去，并做好壓氣試漏，確保不會出現滲漏，并將普通變壓器油以及難燃油的能效充分地發揮出來。

3 設計低壓系統

3.1 選取主進開關

低壓進線開關和其他回路開關都離變壓器比較近，所以，對其要求也比較高。在防護的時候，若是出現短路，需要分段好主進線開關、預期短路電壓以及配電回路開關。一般情況下，主進開關大都是選擇的智能型萬能式斷路器，其能夠選擇性地進行防護，并且工作的時候比較準確，避免突然斷電的出現，保證電本身的安全性和穩定性，其運用非常廣泛[5]。斷路器的額定電流值選擇的時候，需要根據低壓側電流進行，盡量不要和變壓器低壓側額定電流相差得比較多，若是相差太多，會降低斷路器本身的防護功能。

3.2 選擇分路開關

一般情況下，分路開關都會選擇塑殼斷路器，并且選擇路數以及電流值的時候，需要考慮到用戶的實際需要，一般情況下，分路出線有4～6路，電流在200～400 A之間。由于負載不同，所以分路開關的類型也各不相同，在進行選擇的時候，必須注意到實際需要[6]。

3.3 低壓系統無功補償設計

由于感性電器設備的種類和數量不斷增加，這也直接導致了其功率因數出現了降低，導致了變壓器工作效率的下降，所以，對于組合變壓器應該對其進行無功補償，切實提高其功率因數，從而提高其工作效率。組合變壓器的無功補償手法往往是選擇集中就地補償的方法。一般會補充變壓器容量的10%～30%，若是小于15 KVA，那么補償的時候會一次性地進行全容量投切，若是超過了這個數值，那么則選擇全自動分段投切的方式[7]。全自動分段投切無功補償根據觸點投切可以分成無觸點以及有觸點兩種。有觸點指的是通過接觸器來對電容投切進行控制，在進行電容投切的時候，需要根據功率因素大小來進行確定，因為接觸器本身的吸和頻率比較高。

4 結語

在進行組合式變壓器設置的時候，必須全面地考慮到其運行過程中的各個細節，并且還應該根據其實際工作條件選擇科學的方法來進行設計。只有這樣，才能夠確保設計出來的組合變壓器真正符合實際的需要，提高其運行的效率，全面發揮其作用。

參考文獻

[1] K.K.巴拉紹夫，金代中.關于變壓器設計的技術經濟基礎問題[J].哈爾濱電工學院學報，1962（1）：51-57.

[2] 薛偉，鄭麗君，高云廣，等.電力電子變壓器中高頻變壓器的設計方法[J].電測與儀表，2015（23）：117-121，128.

[3] 許陵.開關電源變壓器的設計與制作[J].漳州師范學院學報：自然科學版，2009（3）：53-58.

[4] 陳海東.關于變壓器設計技術問題的探討[J].科技創新與應用，2014（20）：141.

[5] 王洋，盧寧.變壓器油箱設計問題分析與探究[J].裝備制造，2014（S2）：100-102.

[6] 陳銀軍.半導體變壓器設計存在的問題及對策[J].科技創新與應用，2013（15）：112.

[7] 張真濤，嚴德實，張新宇.干式站用變壓器存在的問題及設計選型安裝建議[J].變壓器，2010（11）：43-45.