變電所主變壓器的設(shè)計(jì)及瓦斯保護(hù)

許昌職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程汽車系 薄關(guān)鋒

河南省礦山起重機(jī)有限公司 姬宏

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)用電質(zhì)量要求也是越來越高。在設(shè)計(jì)和改進(jìn)變電所時(shí)，變壓器的選擇設(shè)計(jì)和保護(hù)非常重要。本文，筆者從選擇原則、電壓等級(jí)、臺(tái)數(shù)、形式、計(jì)算、瓦斯保護(hù)幾方面入手，以期能在變壓器設(shè)計(jì)實(shí)踐中起到實(shí)際作用。

一、變壓器的選取原則

總降壓變電所變壓器臺(tái)數(shù)的確定需綜合考慮負(fù)荷容量、對(duì)供電可靠性的要求、發(fā)展規(guī)劃等因素。變壓器臺(tái)數(shù)越多，供電可靠性就越高，但設(shè)備投資必然加大，運(yùn)行費(fèi)用也要增加。因此，在滿足可靠性要求的條件下，變壓器臺(tái)數(shù)越少越經(jīng)濟(jì)。

對(duì)三級(jí)負(fù)荷供電的變電所以及對(duì)可取的低壓設(shè)備電源的一二級(jí)負(fù)荷供電時(shí)，皆選用一臺(tái)主變壓器。對(duì)于有大量一、二級(jí)用電負(fù)荷、或總用電負(fù)荷季節(jié)性（或晝夜）變化較大、或集中用電負(fù)荷較大的單位，應(yīng)設(shè)置兩臺(tái)及以上電力變壓器。如有大型沖擊負(fù)荷，如高壓電動(dòng)機(jī)、電爐等動(dòng)力，為減少對(duì)照明或其他負(fù)荷的影響，應(yīng)增設(shè)獨(dú)立變壓器。對(duì)供電可靠性要求高，又無條件采用低壓聯(lián)絡(luò)線或采用低壓聯(lián)絡(luò)線不經(jīng)濟(jì)時(shí)，也應(yīng)設(shè)置兩臺(tái)電力變壓器。選用兩臺(tái)變壓器時(shí)，其容量應(yīng)滿足在一臺(tái)變壓器故障或維修時(shí)，另一臺(tái)仍能保持對(duì)一、二級(jí)用電負(fù)荷供電，但需對(duì)該臺(tái)變壓器負(fù)荷能力及其允許運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行校核。

二、變壓器電壓等級(jí)的選擇

變壓器原、副邊電壓的選擇與用電量的多少、用電設(shè)備的額定電壓以及與高壓電力網(wǎng)的距離的遠(yuǎn)近等因素都有關(guān)系。總的來說，高壓繞組的電壓等級(jí)應(yīng)盡量與當(dāng)?shù)氐母邏弘娏W(wǎng)的電壓一致，而低壓側(cè)的電壓等級(jí)應(yīng)根據(jù)用電設(shè)備的額定電壓而定，當(dāng)用電量較小（350 kVA 以下）、供電半徑較小（不超過800 m）時(shí)，多選用0～4 kV的電壓等級(jí)。當(dāng)用電量和供電半徑都較大時(shí)，則要由較高等級(jí)的電源供電。

三、變壓器的臺(tái)數(shù)的選擇

變壓器的臺(tái)數(shù)的選擇的要求如下。

1.選擇一臺(tái)的適用范圍。總計(jì)算負(fù)荷不大于1 250 kVA 的三級(jí)負(fù)荷變電所；變電所另有低壓聯(lián)絡(luò)線，或有其他備用電源，而總的計(jì)算負(fù)荷不大于1 250 kVA的含有部分一、二級(jí)負(fù)荷的變電所。

2.選擇兩臺(tái)的適用范圍。供含有大量一、二級(jí)負(fù)荷的變電所；供總的計(jì)算負(fù)荷大于1 250 kVA 的三級(jí)負(fù)荷變電；季節(jié)性負(fù)荷變化較大，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)上考慮經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有利的。

四、變壓器的型式的選擇

1.油浸式。適用范圍為一般正常環(huán)境的變電所，可優(yōu)先選擇SL7、S7、S9等系列低損耗配電變壓器。

2.干式。適用于防火要求較高或環(huán)境潮濕、多塵的場(chǎng)所，可選擇SCL等系列環(huán)氧樹脂澆注式變壓，它具有較好的難燃、防塵和防潮的性能。

3.密閉式。用于具有化學(xué)腐蝕性氣體、蒸汽或具有導(dǎo)電、可燃粉塵、纖維會(huì)嚴(yán)重影響變壓器安全運(yùn)行的場(chǎng)所，可選用SL14等系列全密閉式變壓器，它具有防震，防塵、防腐蝕性能，并可與可爆性氣體隔離。

4.防雷式。適用于多雷區(qū)及土壤電阻率較高的山區(qū)，可選用Sz 和S7 等系列的防雷變壓器，具有良好的防雷性能，承受單相負(fù)荷能力較強(qiáng)。

5.有載調(diào)壓式。適用于電力系統(tǒng)供電電壓偏低或電壓波動(dòng)嚴(yán)重而用電負(fù)荷對(duì)電壓質(zhì)量又要求較高的場(chǎng)所，可選用SL7 和SZ9等系列有載調(diào)壓變壓器，屬低損耗配電變壓器，可優(yōu)先選用。

五、變壓器聯(lián)接組別的選擇

1.D，yn11的適用范圍。由單相不平衡負(fù)荷引起的中性線電流超過變壓器低壓繞組額定電流的25%式時(shí)；供電系統(tǒng)中存在著較大的“諧波源”，高次諧波電流比較突出時(shí)。

2.Y，yn 的適用范圍。三相負(fù)荷基本平衡，其低壓中性線電流不致超過然組額定電流的25%時(shí)；系統(tǒng)中諧波干擾不嚴(yán)重時(shí)。

六、變壓器選擇計(jì)算

按計(jì)算負(fù)荷，無功補(bǔ)償容量在計(jì)算出變壓器的損耗從而求得變壓器一次側(cè)的計(jì)算負(fù)荷，作為選擇變壓器容量的重要依據(jù)。當(dāng)變壓器規(guī)格型號(hào)尚未確定時(shí)，其有功及無功損耗可由下式估算：

根據(jù)公式（1）變壓器總損耗，查變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)選擇。

綜上所述，電力變壓器臺(tái)數(shù)和容量的確定，應(yīng)根據(jù)配電計(jì)算負(fù)荷、供電可靠性要求和用電單位的發(fā)展規(guī)劃等因素綜合考慮確定，力求經(jīng)濟(jì)合理，滿足用電負(fù)荷的要求。

七、變壓器的瓦斯保護(hù)

瓦斯保護(hù)是電力變壓器內(nèi)部故障的一種基本保護(hù)裝置。當(dāng)變壓器發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，短路電流和電弧的作用是絕緣和油受高熱分解產(chǎn)生大量氣體引起油面和油流的變化。它是裝設(shè)在變壓器油箱和油枕管道上的瓦斯繼電器動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)瓦斯保護(hù)。裝設(shè)瓦斯保護(hù)的變壓器，要求將裝瓦斯保護(hù)側(cè)抬高1.5%～2%。

瓦斯保護(hù)分輕瓦斯和重瓦斯兩種，輕瓦斯保護(hù)作用于信號(hào)，重瓦斯保護(hù)作用于跳閘。重瓦斯保護(hù)是油箱內(nèi)部故障的主保護(hù)，它能反映變壓器內(nèi)部的各種故障。當(dāng)變壓器組發(fā)生少數(shù)匝間短路時(shí)，雖然故障點(diǎn)的故障電流很大，但在差動(dòng)保護(hù)中產(chǎn)生的差流不大，差動(dòng)保護(hù)可能拒動(dòng)，此時(shí)，靠重瓦斯保護(hù)切除故障。

八、結(jié)論

瓦斯保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作迅速、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、安裝容易、能反映變壓器油箱內(nèi)的各種故障，缺點(diǎn)是不能反映油箱外部套管和引出線故障，因此瓦斯保護(hù)不能作為變壓器的唯一保護(hù)裝置，而應(yīng)與其他保護(hù)裝置相配合。