變電所主變壓器的設計及瓦斯保護

許昌職業(yè)技術學院 機電工程汽車系 薄關鋒

河南省礦山起重機有限公司 姬宏

隨著經濟的發(fā)展，對用電質量要求也是越來越高。在設計和改進變電所時，變壓器的選擇設計和保護非常重要。本文，筆者從選擇原則、電壓等級、臺數(shù)、形式、計算、瓦斯保護幾方面入手，以期能在變壓器設計實踐中起到實際作用。

一、變壓器的選取原則

總降壓變電所變壓器臺數(shù)的確定需綜合考慮負荷容量、對供電可靠性的要求、發(fā)展規(guī)劃等因素。變壓器臺數(shù)越多，供電可靠性就越高，但設備投資必然加大，運行費用也要增加。因此，在滿足可靠性要求的條件下，變壓器臺數(shù)越少越經濟。

對三級負荷供電的變電所以及對可取的低壓設備電源的一二級負荷供電時，皆選用一臺主變壓器。對于有大量一、二級用電負荷、或總用電負荷季節(jié)性（或晝夜）變化較大、或集中用電負荷較大的單位，應設置兩臺及以上電力變壓器。如有大型沖擊負荷，如高壓電動機、電爐等動力，為減少對照明或其他負荷的影響，應增設獨立變壓器。對供電可靠性要求高，又無條件采用低壓聯(lián)絡線或采用低壓聯(lián)絡線不經濟時，也應設置兩臺電力變壓器。選用兩臺變壓器時，其容量應滿足在一臺變壓器故障或維修時，另一臺仍能保持對一、二級用電負荷供電，但需對該臺變壓器負荷能力及其允許運行時間進行校核。

二、變壓器電壓等級的選擇

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

三、變壓器的臺數(shù)的選擇

變壓器的臺數(shù)的選擇的要求如下。

1.選擇一臺的適用范圍。總計算負荷不大于1 250 kVA 的三級負荷變電所；變電所另有低壓聯(lián)絡線，或有其他備用電源，而總的計算負荷不大于1 250 kVA的含有部分一、二級負荷的變電所。

2.選擇兩臺的適用范圍。供含有大量一、二級負荷的變電所；供總的計算負荷大于1 250 kVA 的三級負荷變電；季節(jié)性負荷變化較大，從技術經濟上考慮經濟運行有利的。

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。用于具有化學腐蝕性氣體、蒸汽或具有導電、可燃粉塵、纖維會嚴重影響變壓器安全運行的場所，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，承受單相負荷能力較強。

5.有載調壓式。適用于電力系統(tǒng)供電電壓偏低或電壓波動嚴重而用電負荷對電壓質量又要求較高的場所，可選用SL7 和SZ9等系列有載調壓變壓器，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；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。

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

六、變壓器選擇計算

按計算負荷，無功補償容量在計算出變壓器的損耗從而求得變壓器一次側的計算負荷，作為選擇變壓器容量的重要依據(jù)。當變壓器規(guī)格型號尚未確定時，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，查變壓器技術數(shù)據(jù)選擇。

綜上所述，電力變壓器臺數(shù)和容量的確定，應根據(jù)配電計算負荷、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，力求經濟合理，滿足用電負荷的要求。

七、變壓器的瓦斯保護

瓦斯保護是電力變壓器內部故障的一種基本保護裝置。當變壓器發(fā)生內部故障時，短路電流和電弧的作用是絕緣和油受高熱分解產生大量氣體引起油面和油流的變化。它是裝設在變壓器油箱和油枕管道上的瓦斯繼電器動作，實現(xiàn)瓦斯保護。裝設瓦斯保護的變壓器，要求將裝瓦斯保護側抬高1.5%～2%。

瓦斯保護分輕瓦斯和重瓦斯兩種，輕瓦斯保護作用于信號，重瓦斯保護作用于跳閘。重瓦斯保護是油箱內部故障的主保護，它能反映變壓器內部的各種故障。當變壓器組發(fā)生少數(shù)匝間短路時，雖然故障點的故障電流很大，但在差動保護中產生的差流不大，差動保護可能拒動，此時，靠重瓦斯保護切除故障。

八、結論

瓦斯保護的主要優(yōu)點是動作迅速、靈敏度高、結構簡單、可靠性高、安裝容易、能反映變壓器油箱內的各種故障，缺點是不能反映油箱外部套管和引出線故障，因此瓦斯保護不能作為變壓器的唯一保護裝置，而應與其他保護裝置相配合。