淺談10千伏配電變壓器的選型和維護(hù)

徐蓓君

摘要??變壓器在用戶配電系統(tǒng)中處于核心位置，是系統(tǒng)運(yùn)行重要的主設(shè)備，本文著重探討用戶10千伏配電站變壓器兩個階段需考慮的問題。第一階段是設(shè)備選型階段，應(yīng)從經(jīng)濟(jì)節(jié)能、運(yùn)行方式的角度選擇變壓器的容量、規(guī)格、數(shù)量配置等;第二階段是運(yùn)行維護(hù)階段，應(yīng)考慮如何進(jìn)行有效的運(yùn)行管理并及時發(fā)現(xiàn)不安全隱患。

正文

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，建設(shè)并管理好企業(yè)的配電體系是進(jìn)一步取得經(jīng)濟(jì)和社會效益的重要前提條件之一。在我從事用電營銷工作中，接觸到的具有一定規(guī)模的企業(yè)以10千伏供電居多，10千伏配電變壓器的使用具有相當(dāng)?shù)钠毡樾浴?/p>

首先，項目投運(yùn)前，設(shè)備選型階段：

一、10千伏配電變壓器數(shù)量的選擇

1、應(yīng)滿足用電負(fù)荷對供電可靠性的要求，對供有大量一級和二級負(fù)荷變電所，宜裝有二臺及以上變壓器，以便變壓器在故障和檢修時，不影響一、二級負(fù)荷的繼續(xù)供電。對只有二級及以下而無一級負(fù)荷的變電所，也可以只采取一臺變壓器，但在低壓側(cè)應(yīng)敷設(shè)與其他供電電源相連的線路作為備用電源。

2、對季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變化較大時，投入變壓器臺數(shù)可根據(jù)實(shí)際負(fù)荷經(jīng)濟(jì)運(yùn)行而定;

3、集中負(fù)荷較大時，雖為三級負(fù)荷，也可采用兩臺及以上變壓器。

4、一般情況下，動力和照明可共用變壓器，但當(dāng)照明負(fù)荷較大或動力和照明采用共用變壓器嚴(yán)重影響照明質(zhì)量及設(shè)備壽命時，應(yīng)設(shè)置專用變壓器;在單相負(fù)荷較大時，宜設(shè)置單相變壓器;在沖擊性負(fù)荷較大、嚴(yán)重影響電能質(zhì)量時，可設(shè)置沖擊負(fù)荷專用變壓器。

5、在確定變壓器臺數(shù)時，應(yīng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余地。

二、10千伏配電變壓器容量的選擇

1、只裝有一臺變壓器的變電所，配變?nèi)萘縎N，應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計算負(fù)荷SCA的需要，即：SN≥SCA

2、裝有兩臺及以上配變的變電所，每臺配變的容量SN，應(yīng)同時滿足以下兩個條件：

A、當(dāng)其任一臺變壓器斷開時，其余變壓器的容量不應(yīng)小于總計算負(fù)荷 SCA約60%的需要，即：（N-1）SN≈0.6SCA

B、當(dāng)其任一臺變壓器斷開時，其余變壓器的容量應(yīng)滿足一級負(fù)荷及二級負(fù)荷的用電（N-1）SN≥SCA（ⅰ+ⅱ）。

3、配電變壓器的容量上限，單臺容量一般不宜大于1600KVA，這是考慮到選用1600KVA及以下的變壓器，對一般廠區(qū)的負(fù)荷密度來說，更接近負(fù)荷中心，減少低壓配電系統(tǒng)的電能損耗。另一方面，低壓側(cè)開關(guān)設(shè)備的斷流能力也比較容易滿足要求。

5、適當(dāng)考慮負(fù)荷（今后5-10年負(fù)荷）的發(fā)展，留有一定的余地，但同時又要顧及變壓器正常過負(fù)荷能力，避免資源浪費(fèi)。

5、下面主要討論常用的雙繞組變壓器

變壓器在傳輸功率過程中，其自身要產(chǎn)生有功功率損耗（即空載損耗與負(fù)載損耗的總和）和無功功率損耗（由勵磁電流損耗和漏磁損耗兩部分組成）。

因此，應(yīng)以綜合功率損耗最小，來確定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行最佳方案。

以下為穩(wěn)態(tài)和動態(tài)時的綜合功率損耗△PZ和綜合功率損耗率△PZ%

穩(wěn)態(tài)：△PZ=P0Z+PkZβ2

△PZ%=（P0Z+PkZβ2）/（βSNCOSΦ+P0+PKβ2）*100%

動態(tài)：△PZ=P0Z+kTPkZβ2

△PZ%=（P0Z+kTPkZβ2）/（βSNCOSΦ+P0+kTPKβ2）*100%

式中 P0Z----變壓器綜合空載損耗，KW;

PkZ----變壓器綜合負(fù)載損耗，KW;

COSΦ----T時間段內(nèi)變壓器計量側(cè)加權(quán)平均功率因數(shù);

β為平均負(fù)荷系數(shù) ，即一定時間內(nèi)，變壓器平均輸出視在功率與其額定? ?容量之比。

以SCB10型變壓器為例，β值基本取0.75左右，又已知變壓器負(fù)荷，可以近似求出變壓器的容量，再選取該容量附近的常用容量形式，根據(jù)功率損耗△PZ的公式比較，則方便的求出變壓器的最佳容量。

三、10千伏配電變壓器種類的選擇

10千伏配電變壓器的常規(guī)使用分為油浸式和干式兩種變壓器（SF6變壓器不常用，在此不作討論）。

1、油浸式變壓器有著散熱好、損耗低、容量大、價格低的特點(diǎn)，所以在戶外或非易燃易爆、對負(fù)荷等級要求不高的場所，至今還是重要的產(chǎn)品。

2、干式變壓器不使用絕緣油冷卻，具有防水、防潮、耐高溫、難燃燒、防爆等優(yōu)點(diǎn)，對機(jī)場、地鐵、高層建筑等安全要求較高場所尤其適用。其中以環(huán)氧樹脂絕緣澆注應(yīng)用較為廣泛，其具有體積小、重量輕、效率高、耐電壓沖擊等特點(diǎn)。現(xiàn)在的10KV變電所已越來越多地應(yīng)用干式變壓器。

四、10千伏配電變壓器接線組別的選擇

我國過去較多采用Yyn0的接線組別。它的主要特點(diǎn)是：1、三次諧波磁通將在金屬構(gòu)件中引起渦流損耗;2、可以用四線制給不平衡負(fù)荷供電;3、在額定運(yùn)行狀態(tài)下，每相的最大對地電壓為線電壓的1/，中性點(diǎn)電壓為零，所以繞組絕緣所承受的電壓強(qiáng)度較低。

目前，10千伏配變一般采用DYn11接線組別。它與Yyn0接線的同容量變壓器相比較，前者空載損耗和負(fù)載損耗略大于后者，但三次及以上的高次諧波電流在原邊接成△形條件下，與原邊接成Y形相比較，有利于單相接地短路故障的切除。還有，當(dāng)接有單相不平衡負(fù)荷時，Yyn0接線變壓器要求中性線電流不超過低壓繞組額定電流的25%，嚴(yán)重限制了接用單相負(fù)荷的容量，影響了變壓器設(shè)備能力的充分利用。因而，在TN及TT系統(tǒng)的低壓電網(wǎng)中，宜采用DYn11的配電變壓器。

其次，項目運(yùn)行后，設(shè)備管理、運(yùn)行維護(hù)階段：

一、10千伏配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理

1、提高功率因數(shù)

提高功率因數(shù)是一項重要的節(jié)電措施。提高功率因數(shù)既能降低變壓器的有功功率損耗，又能降低變壓器的無功功率損耗。

2、降低變壓器的運(yùn)行溫度

變壓器的壽命取決于絕緣的老化，而絕緣的老化又取決于運(yùn)行的溫度。油浸式變壓器在額定負(fù)荷下，繞組平均環(huán)境溫度為20℃，則最熱點(diǎn)溫度為98℃。在這個溫度下變壓器運(yùn)行20年。如果變壓器過負(fù)荷運(yùn)行，則溫度升高，壽命縮短。A級絕緣的變壓器，溫度每增加8℃，其壽命減少一半，所以，要盡量避免變壓器的過負(fù)荷運(yùn)行。

3、電壓分接頭優(yōu)化運(yùn)行

在正常運(yùn)行管理中，定性優(yōu)選損耗最小的電壓分接頭：電源運(yùn)行電壓較低、負(fù)荷小時，選用繞組匝數(shù)小、低檔位的電壓分接頭，提高負(fù)載側(cè)電壓;電源運(yùn)行電壓較高時、負(fù)荷大時，選用繞組匝數(shù)多、高檔位的電壓分接頭，降低負(fù)載側(cè)電壓;

二、10千伏配電變壓器的運(yùn)行巡視檢查

變壓器運(yùn)行檢查分為日常巡視檢查和特殊巡視檢查。

1、變壓器運(yùn)行時日常巡視項目有：1）聲音、溫度是否正常;2）負(fù)荷情況;3）引線有否松動或過緊，接頭接觸是否良好，示溫蠟片有否融化現(xiàn)象;4）套管、端子排是否清潔、無裂痕，冷卻系統(tǒng)是否運(yùn)行正常;5）油色、油位、油溫是否正常，外殼是否清潔，且無滲、漏油現(xiàn)象;6）防暴閥片是否完整無裂痕，有無存油;7）氣體繼電器是否充油;8）呼吸器是否暢通，硅膠是否吸潮飽和

2、變壓器運(yùn)行時特殊巡視項目有：1）過負(fù)荷時應(yīng)監(jiān)視負(fù)荷、油溫和油位的變化，接頭是否良好、示溫蠟片有無融化現(xiàn)象，冷卻系統(tǒng)運(yùn)行是否正常;2）短路后，應(yīng)檢查有關(guān)設(shè)備及各接頭有無異常;3）對于戶外變壓器，還應(yīng)檢查：a、有大風(fēng)時，注意觀察引線擺動情況及有無搭掛雜物;b、雷雨天氣或下霧時，瓷套管有無放電閃絡(luò)現(xiàn)象;c、下雪天氣時，根據(jù)積雪情況檢查接頭發(fā)熱情況，及時處理;

結(jié)束語

根據(jù)多年從事用電營銷工作的經(jīng)驗，選擇好、維護(hù)好變壓器至關(guān)重要 。對變壓器的選型和維護(hù)的主要目的就是安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，確保其正常使用壽命，提高可靠性和可用率，降低生產(chǎn)運(yùn)行成本。所有工作都是圍繞這一目的而展開。

參 考 文 獻(xiàn)

5、用電檢查技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匯編. 電力工業(yè)部綜合管理司編? ?中國電力出版社，1998

6、? 變壓器最佳容量確定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行? ?丁毓山 中國水利水電出版社? 1996

7、常見電機(jī)與變壓器技術(shù)問答.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007

8、變壓器運(yùn)行維護(hù)與故障分析處理.北京：中國電力出版社，2008