变压器设计技术问题分析

耿顺伟

摘 要：组合式变压器构成主要包含了3个主要方面，分别是变压器、高压室以及低压室，并且形态组成是品字。笔者主要对组合变压器的构造、变压器高压系统以及低压系统的设计理念进行了分析，并对设计时需要掌握的技术问题进行了分析，希望能够帮助相关人员更好地做好变压器设计，提高变压器设计的水平，解决存在的问题。

关键词：组合变压器 高压系统 低压系统 设计

中图分类号：TM401 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）06（b）-0049-02

一般情况下，变压器会安置在后面部位，所以又被称为后仓；一般情况下高低压室安置的位置在前面，所以又被称为前仓，而这3种联合在一起的便是组合变压器。组合变压器的优势比较明显，比如结构构造比较紧凑、安置容易、体积较小、使用简单、整体绝缘并且密封性好，此外，还能够深入电力系统负荷比较集中的地方中去。由于优势明显，组合变压器的涉及范围也比较广泛，无论是工业园区、居民住宅区还是商业中心以及高层建筑中都运用得比较广泛。在下文中详细说明了组合变压器的设计原理，并对其进行了详细分析。

1 变压器设计

在进行变压器设计的时候，和普通的油浸式变压器设计方法相似度非常高。铁芯材料可以选择含碳比较低的硅铁软磁合金来制作，这种材质又被称为硅钢片，或者选择非晶合金来制作；若是构造是铁芯，那么可以选择叠片的方式进行，也可以选择卷铁芯的方式；绕组材料选择的时候，可以选择箔式的方法或者是铜导线来进行。在进行变压器设计的时候，需要注意组合变压器连接时候的组别[1]。连接时主要方法有3种，分别是三角形连接、星形连接、曲折形连接。

2 高压系统的设计

2.1 设计高压系统的进出线方式

对于高压系统而言，其接线的手法主要包含了3种，首先是环网型，这种接线的方法用一根电线在电源的位置进线，一根电线从变压器的低压侧位置出现，最后一根线则进线变压器或者其他设备的连接，从而给变压器或者其他设备的运行提供电源；其次是终端型。这种手法是两根电线，其中一根在电源的位置进线，另一根则是从变压器的低压侧位置出线；最后则是终端双回路型。这种方法是从电源位置进一根线，从变压器低压侧出一根线，最后的一根线则是连接备用电源，若是电源出现故障，那么可以及时地通过备用电源来给其运行提供电力的支持。

2.2 选择高压系统负荷开关

组合变压器负荷开关主要分成两种，分别是四位置开关以及二位置开关。四位置开关包含了3种类型，分别是“T”型开关、“I”型开关以及“V”型开关。其中“V”型开关以及“T”型开关在环网型组合变压器中都能够适用，“V”型开关以及“T”型开关形式有两种，分别是600 A和200 A。并且负荷开关电流值数据是通过系统流通电流值得到的，可以说其是在环网总回路电流值上得到的。电流值的结果和变压器的大小没有关系。负荷开关在进行短路电流判断时，需要通过组合变压器安放地点本身的短路容量进行。短路容量本身便是一个定义比较单纯的计算量[2]。若是负荷开关是200 A，那么其肘型电缆插头以及系统套管都是200 A的。而“I”型的负荷开关在终端双回路型组合变压器中比较适用。

2.3 设计高压系统的熔丝

组合变压器在进行防护的时候，将插入式熔丝以及后备熔丝串联在了一起。在故障突发、超负荷以及油箱温度太高的情况下很容易熔断。这种情况出现的概率比较高，所以对熔丝进行了设计，将其设计成了插入式，这样能够在外面替换，减少了很多麻烦，并且操作起来也比较简单[3]。后备熔丝往往是变压器短路以及电流过高的时候，才会熔断，这种情况出现的概率比较低，所以一般情况下都是将其安放在变压器油箱中。在选用插入式熔丝以及后备熔丝的时候，需要全面地考虑到其保护特性，应该根据需要来进行选择。

2.4 对高压系统负荷开关进行隔离设计

想要在运行的过程中降低负荷开关切断额定负荷电流过程中导致的变压器中油的挥发程度，可以将负荷开关放在小屋子中，然后在小屋子中放进去高燃点油，然后再在其中放入正常油料，这样能够一定情况下改善运行负荷开关导致的变压器油老化的情况出现，并且还能够改善因为油料而出现的高温，能够很好地散热。负荷开关的隔离方法是安置负荷开关的时候，将其放在变压器油箱左边的位置，并在负荷开关和变压器油箱间通过专门管套来进行加密，利用封条来隔离负荷开关[4]。在进行负荷开关安装的小室中，也应该把温度计、油温表、注油塞以及压力表等装入进去，并做好压气试漏，确保不会出现渗漏，并将普通变压器油以及难燃油的能效充分地发挥出来。

3 设计低压系统

3.1 选取主进开关

低压进线开关和其他回路开关都离变压器比较近，所以，对其要求也比较高。在防护的时候，若是出现短路，需要分段好主进线开关、预期短路电压以及配电回路开关。一般情况下，主进开关大都是选择的智能型万能式断路器，其能够选择性地进行防护，并且工作的时候比较准确，避免突然断电的出现，保证电本身的安全性和稳定性，其运用非常广泛[5]。断路器的额定电流值选择的时候，需要根据低压侧电流进行，尽量不要和变压器低压侧额定电流相差得比较多，若是相差太多，会降低断路器本身的防护功能。

3.2 选择分路开关

一般情况下，分路开关都会选择塑壳断路器，并且选择路数以及电流值的时候，需要考虑到用户的实际需要，一般情况下，分路出线有4～6路，电流在200～400 A之间。由于负载不同，所以分路开关的类型也各不相同，在进行选择的时候，必须注意到实际需要[6]。

3.3 低压系统无功补偿设计

由于感性电器设备的种类和数量不断增加，这也直接导致了其功率因数出现了降低，导致了变压器工作效率的下降，所以，对于组合变压器应该对其进行无功补偿，切实提高其功率因数，从而提高其工作效率。组合变压器的无功补偿手法往往是选择集中就地补偿的方法。一般会补充变压器容量的10%～30%，若是小于15 KVA，那么补偿的时候会一次性地进行全容量投切，若是超过了这个数值，那么则选择全自动分段投切的方式[7]。全自动分段投切无功补偿根据触点投切可以分成无触点以及有触点两种。有触点指的是通过接触器来对电容投切进行控制，在进行电容投切的时候，需要根据功率因素大小来进行确定，因为接触器本身的吸和频率比较高。

4 结语

在进行组合式变压器设置的时候，必须全面地考虑到其运行过程中的各个细节，并且还应该根据其实际工作条件选择科学的方法来进行设计。只有这样，才能够确保设计出来的组合变压器真正符合实际的需要，提高其运行的效率，全面发挥其作用。

参考文献

[1] K.K.巴拉绍夫，金代中.关于变压器设计的技术经济基础问题[J].哈尔滨电工学院学报，1962（1）：51-57.

[2] 薛伟，郑丽君，高云广，等.电力电子变压器中高频变压器的设计方法[J].电测与仪表，2015（23）：117-121，128.

[3] 许陵.开关电源变压器的设计与制作[J].漳州师范学院学报：自然科学版，2009（3）：53-58.

[4] 陈海东.关于变压器设计技术问题的探讨[J].科技创新与应用，2014（20）：141.

[5] 王洋，卢宁.变压器油箱设计问题分析与探究[J].装备制造，2014（S2）：100-102.

[6] 陈银军.半导体变压器设计存在的问题及对策[J].科技创新与应用，2013（15）：112.

[7] 张真涛，严德实，张新宇.干式站用变压器存在的问题及设计选型安装建议[J].变压器，2010（11）：43-45.