電氣元件變壓器的研究與分析

郭敏杰，王 雋

（沈陽(yáng)機(jī)床股份有限公司電裝分公司 遼寧 沈陽(yáng) 110142）

1 變壓器的容量

電氣系統(tǒng)中，變壓器是一個(gè)靜止的電氣元件，它的作用是將線路中某一個(gè)電壓變成頻率相同的另一個(gè)或幾個(gè)不同的電壓的設(shè)備（如圖1），在電路中的作用非常重要。

圖1 變壓器原理圖

在電氣工作線路中，變壓器的容量、數(shù)量影響著變壓后的電壓，同時(shí)還對(duì)主線路的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)與布線有影響，對(duì)于它的選擇可以根據(jù)以下幾點(diǎn)：

發(fā)電機(jī)電壓母線接線的前提下：

（1）在電壓母線負(fù)荷最小的情況下，變壓器的容量可以將母線上剩余有功和無(wú)功容量送入到系統(tǒng)中；

（2）在發(fā)電系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)組中出現(xiàn)有一臺(tái)發(fā)電機(jī)停機(jī)出現(xiàn)故障的時(shí)候，變壓器可以倒送功率；

（3）在變壓系統(tǒng)的工作中，變壓器的輸出功率能夠提供所需要的最大值；

（4）在一般電路中，發(fā)電機(jī)與變壓器的數(shù)量各為兩臺(tái)，當(dāng)一種一臺(tái)出現(xiàn)故障的時(shí)候，另一臺(tái)變壓器的容量可以將輸送母線剩余功率的70%以上。

單元接線變壓器容量的確定：

（1）單元接線變壓器的容量在出去10%的裕度之外來(lái)確定；

（2）變壓器的容量要能滿足使用5～10年規(guī)劃負(fù)荷的選擇，同時(shí)還要綜合使用到20年報(bào)廢。

連接兩種不同電壓的變壓器容量的確定：

（1）變壓器容量不要小于兩種不同電壓母線上任何一臺(tái)機(jī)組的容量；

（2）如果在能滿足條件的前提下，為了能布置和引線方便，可以選擇一臺(tái)變壓器進(jìn)行兩種不同電壓的變壓，如圖2所示。

圖2 變壓器接線圖

2 變壓器的相數(shù)與繞組數(shù)

變壓器按照相數(shù)的不同可以分為單相變壓器和三相變壓器，兩者比較之下，三相變壓器相對(duì)而言價(jià)格低些，機(jī)構(gòu)上小一些，在330KV的電力系統(tǒng)中，一般都選擇三相變壓器，但是在有些特殊的場(chǎng)所，三相變壓器不能滿足使用，就需要多臺(tái)三相，或者更換為一臺(tái)單相變壓器。

變壓器以繞組數(shù)的形式可以分為雙繞組普通式變壓器、三繞組式變壓器、自耦式變壓器、低壓繞組分裂式變壓器，在一些小型發(fā)電廠，機(jī)組容量在12.5萬(wàn)KW以下的，一般采用三繞組變壓器，在20萬(wàn)KW以上的發(fā)電廠，采用兩臺(tái)雙繞組變壓器，如圖3所示。

圖3 變壓器繞組數(shù)選擇

兩臺(tái)雙繞組變壓器的優(yōu)處在于適合機(jī)組容量大，短路電流大的線路，高壓的調(diào)壓和負(fù)荷分配好與三繞組變壓器，同時(shí)電機(jī)出口QF選擇容易。

3 變壓器的調(diào)壓方式

變壓器的調(diào)壓方式是通過(guò)切換分接頭開(kāi)關(guān)，改變變壓器高壓繞組的匝數(shù)，從而改變其變比，最終實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)整，其中有帶電壓調(diào)壓和不帶電壓調(diào)壓，帶電壓稱為無(wú)激磁調(diào)壓，另一個(gè)是有載調(diào)壓。

在潮流方向不確定，同時(shí)還要求變壓器副邊電壓維持在一定范圍內(nèi)，具有可逆工作的聯(lián)絡(luò)變壓器，發(fā)電機(jī)經(jīng)常在低功率下運(yùn)作的前提下，選擇無(wú)激磁調(diào)壓變壓器。

在變電所、工廠等電網(wǎng)中，需要出現(xiàn)負(fù)荷變化，同時(shí)還要滿足電能，還要維持中、低壓，有的變電站無(wú)人值班，可以遙控調(diào)壓的，選取有載調(diào)壓變壓器。

4 結(jié)論

變壓器的選取和應(yīng)用考慮的因素有很多，以上三點(diǎn)內(nèi)容之外還有考慮變壓器的冷卻方式，冷卻方式有很多種，有空冷、水冷、油冷以及油和水結(jié)合冷卻，選取正確的方式，保證變壓器長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行。

變壓器的種類有很多種，例如干式變壓器、旋轉(zhuǎn)變壓器、直流變壓器、交流變壓器等，這些變壓器在電路中的作用不同，但實(shí)質(zhì)上都是變壓，懂得它的原理設(shè)計(jì)，知道變壓器的注意事項(xiàng)，了解現(xiàn)場(chǎng)使用要求和注意要點(diǎn)，滿足安全性、經(jīng)濟(jì)性以及可靠性的要求，設(shè)計(jì)、選型從而得出具體參數(shù)，最終設(shè)計(jì)出需要的變壓器。

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[3]許珉.孫豐奇.發(fā)電系統(tǒng)分析[M].北京，高等教育出版社，2011.

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