發電廠主變壓器的選擇

摘要：變壓器是能將一種等級的交流電能轉換成相同頻率的打開CPEM了解更多另一種等級交流電能的靜止原件。電力變壓器是發電廠和變電所的重要設備之一，用于電力系統輸電和配電，變壓器在電力運行中發揮著重要的作用。

關鍵詞：主變壓器 發電廠 電力系統

在發電廠和變電所中，用來向電力系統或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器，主變壓器又稱主變。主變壓器的容量、臺數直接影響主接線的形式和配電裝置的結構。

1、發電廠主變壓器臺數的選擇

1.1、當發電機有電壓直配線時應設備發電機電壓母線，為保證供電可靠性，接在發電機電壓母線上的主變壓器一般不少于兩臺。

1.2、大容量的發電機一般采用單元接線，與變壓器連接成一個單元。當發電機容量不大時，可由兩臺發電機與一臺變壓器組成擴大單元接線。

2、主變壓器容量的確定原則

2. 1、接于發電機電壓母線上的主變壓器容量的選擇

（1） 發電機出力最大，發電機電壓母線上負荷最小時，扣除廠用電負荷后主變壓器能將發電機電壓母線上的剩余有功和無功容量送入系統。

（2） 當接在發電機電壓母線上最大一臺發電機組停用時，或因供熱負荷變動而需要限制本廠出力時，或因電力系統經濟運行的要求而需要限制本廠出力時，主變壓器應能從系統中到送功率，以保證發電機組電壓母線上最大負荷的需求。

（3） 根據系統經濟運行的要求而限制本廠輸出功率時，能供給發電機電壓的最大負荷。

（4） 若發電機電壓母線上接有兩臺或兩臺以上主變時，當其中容量最大的一臺因故退出運行時，其他變壓器在允許正常過負荷范圍內，應能輸送母線剩余功率的70%以上。

2.2、單元接線的主變壓器容量的確定

單元接線時變壓器容量應與發電機容量配套，按發電機的額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有10%的裕度來確定。

對擴大單元接線的變壓器容量應按單元接線原則計算出的兩臺機容量

之和選擇，應盡可能采用分裂繞組變壓器。

3、 主變壓器型式的選擇原則

3.1. 相數的確定

電力變壓器有單相變壓器和三相變壓器組，單相變壓器組是由三個單項的變壓器組成的。三相變壓器與同容量的單相變壓器組相比較，價格低、占地面積小，而且運行損耗減少12～15％，因此，在330kV及以

下電力系統中，一般都選用三相變壓器，只有在受變壓器的制造和運輸條件限制時，才考慮單向變壓器組。對于500KV發電廠應根據技術經濟論證，來決定選用三相變壓器還是單向變壓器組。

3.2、繞組數的確定

變壓器按其繞組數可分為雙繞組式、三繞組式、自耦式以及低壓繞組分裂式等型式。發電廠的最大機組容量為125KW及一下時，若以兩種升高電壓向用戶供電或與電力系統連接時，一般采用三繞組變壓器，其第三繞組接發電機。但是各繞組通過的功率應達到該變壓器容量的15%以上，否則不如采用兩臺雙繞組變壓器經濟合理。當發電廠只升高一級電壓時，可選用雙繞組普通式變壓器。發電廠的最大容量為200MW及以上的機組時，一般采用發電機----雙繞組變壓器單元接線形式接入系統，若發電廠有兩個升高電壓時，常使用三繞組變壓器（或自耦變）作為聯絡變壓器，低壓繞組作為廠用啟動電源或廠用備用電源，其主要作用是實現高、中壓的聯絡。其低壓繞組接成三角形抵消三次諧波分量。

當中壓為中性點不直接接地電網時，只能選用普通三繞組變壓器。

采用擴大單元接線的變壓器，適宜采用低壓分列繞組的變壓器，可以大大限制短路電流。

自耦變壓器損耗小、造價低，與同容量、同電壓等級的普通變壓器比較，自耦變壓器的經濟效益非常顯著。但是，由于自耦變壓器在高壓電網和中壓電網之間有電氣連接故具備了過電壓從一個電壓等級的電網轉移到另一個電壓等級電網的可能性，所以其高中壓側必須都是高中壓側必須是中性點直接接地。所以220KV及以上電壓等級的變壓器可以選擇自偶變。

3.3、為保證發電質量可通過切換變壓器分頭開關，改變變壓器高壓繞組匝數，從而改變其變比，實現電壓調整。切換方式分為帶負荷切換的有載（有勵磁）調壓方式和不帶負荷切換的無載（無勵磁）調壓方式兩種。無載調整范圍一般只有10%（即±2×2.5％）以內，有載調壓，調整范圍可達30％，但其結構復雜，價格較高。在能滿足電壓正常波動情況下一般采用無載調壓方式。對于接與出力變化大的大的發電廠的主變壓器，當潮流方向不固定，且要求變壓器的二次電壓維持在一定水平時，應采用有載方方式，發電廠亦可通過發電機的勵磁調節來調壓，其變壓器一般采用無載調壓方式。具有可逆工作特點的聯絡變壓器，要求母線電壓恒定時

宜選用有載調壓變壓器，發電機經常在低功率因數下運行時，

宜選用有載調壓變壓器

3.4、繞組連接方式的確定

變壓器組的連接方式必須和系統電壓相位一致，否則不可并列運行。電力系統中變壓器繞組采用的連接方式有星形和三角形兩種，用符號Y表示高壓繞組為星形聯結，中性點引出則用YN表示對中低壓繞組則用y及yn表示，用三角形連接時用D表示高壓側用d表示低壓側。采用全星形接線組別的變壓器，即變壓器高、中、低三側均接成星形，可以消除三次諧波的影響，但采用全星形的變壓器用于中性點不直接接地系統時，這種接線零序組抗大，有利于限制短路電流，也便于在中性點處連接消弧線圈。缺點是三次諧波沒有通路使正弦波電壓波形發生畸變，并對通信設備產生干擾，同時對繼電保護整定的準確度和靈敏度均有影響。我國110kV及以上電壓，變壓器三相繞組都采用“YN”聯接；對于110KV變壓器的35kV采用“yn”聯接方式，以便其中性點通過消弧線圈接地；35kV以下高壓電壓，變壓器三相繞組都采用“D”聯接。因此，普通雙繞組一般選用YN，d11接線；三繞組變壓器一般接成YN，y，d11或YN，yn，d11等形式。

3.5、變壓器阻抗的選擇

變壓器各側阻抗值得選擇必須從電力系統穩定、潮流方向、無功分配、繼電保護、短路電流、系統內的調壓手段和并列運行等方面進行綜合考慮，變壓器的阻抗決定了變壓器的結構，變壓器繞組在鐵心上的相對位置決定了變壓器的阻抗，三繞組變壓器分為升壓結構和降壓結構兩種類型，從電力系統和供電電壓質量及減少送功率時的損耗考慮，變壓器阻抗越小越好，但組抗偏小會使短路電流增大，使低壓此設備的選擇遇到困難。因此，接發電機的變壓器應選擇升壓型。

3.6、容量比的確定

變壓器各繞組容量相對總容量有100/100/100、100/100/50、100/50/50等幾種形式。對于110KV變壓器總容量不大，一般采用100/100/100的容量比。而對于220KV級以上的變壓器容量大，一般采用100/100/50的容量比。

3.7、變壓器的冷卻方式的選擇

變壓器的冷卻方式主要有自然風冷卻、強迫空氣冷卻、強迫油循環水冷卻、強迫油循環風冷卻、強迫油循環導向冷卻、水內冷變壓器、SF6充氣式變壓器等。它隨變壓器的的型式和容量不同而異。小容量的一般選擇自然風冷和強迫風冷；大容量的采用強迫油循環風冷；強迫導向油循環冷卻一般在大型變壓器中，對于水資充足的發電廠的主變壓器，為節約用地，也采用強迫油循環水冷。

3.8、變壓器各側電壓的選擇

若變壓器的某個電壓等級作為電源，為保證線路末端供電的電壓質量，即保證在有10%電壓損失的情況下，線路末端的電壓為額定值，則該側的電壓按照110%額定電壓選擇。而如果某個電壓級是電網的末端即負荷端，則該側的電壓應按照電網額定電壓選擇。

參考文獻

1、許珉 楊宛輝 孫豐奇 編 發電廠電氣主系統 北京 ：機械工業出版社，2006

2、曾令全主編 電機學 北京：電力出版社，2007

3、楊紅主編 電力系統電保護 成都：西南交通大學出版社，2009

4、網絡