浅谈10千伏配电变压器的选型和维护

徐蓓君

摘要  变压器在用户配电系统中处于核心位置，是系统运行重要的主设备，本文着重探讨用户10千伏配电站变压器两个阶段需考虑的问题。第一阶段是设备选型阶段，应从经济节能、运行方式的角度选择变压器的容量、规格、数量配置等;第二阶段是运行维护阶段，应考虑如何进行有效的运行管理并及时发现不安全隐患。

正文

随着经济建设的飞速发展，建设并管理好企业的配电体系是进一步取得经济和社会效益的重要前提条件之一。在我从事用电营销工作中，接触到的具有一定规模的企业以10千伏供电居多，10千伏配电变压器的使用具有相当的普遍性。

首先，项目投运前，设备选型阶段：

一、10千伏配电变压器数量的选择

1、应满足用电负荷对供电可靠性的要求，对供有大量一级和二级负荷变电所，宜装有二台及以上变压器，以便变压器在故障和检修时，不影响一、二级负荷的继续供电。对只有二级及以下而无一级负荷的变电所，也可以只采取一台变压器，但在低压侧应敷设与其他供电电源相连的线路作为备用电源。

2、对季节性负荷或昼夜负荷变化较大时，投入变压器台数可根据实际负荷经济运行而定;

3、集中负荷较大时，虽为三级负荷，也可采用两台及以上变压器。

4、一般情况下，动力和照明可共用变压器，但当照明负荷较大或动力和照明采用共用变压器严重影响照明质量及设备寿命时，应设置专用变压器;在单相负荷较大时，宜设置单相变压器;在冲击性负荷较大、严重影响电能质量时，可设置冲击负荷专用变压器。

5、在确定变压器台数时，应考虑负荷的发展，留有一定的余地。

二、10千伏配电变压器容量的选择

1、只装有一台变压器的变电所，配变容量SN，应满足全部用电设备总计算负荷SCA的需要，即：SN≥SCA

2、装有两台及以上配变的变电所，每台配变的容量SN，应同时满足以下两个条件：

A、当其任一台变压器断开时，其余变压器的容量不应小于总计算负荷 SCA约60%的需要，即：（N-1）SN≈0.6SCA

B、当其任一台變压器断开时，其余变压器的容量应满足一级负荷及二级负荷的用电（N-1）SN≥SCA（ⅰ+ⅱ）。

3、配电变压器的容量上限，单台容量一般不宜大于1600KVA，这是考虑到选用1600KVA及以下的变压器，对一般厂区的负荷密度来说，更接近负荷中心，减少低压配电系统的电能损耗。另一方面，低压侧开关设备的断流能力也比较容易满足要求。

5、适当考虑负荷（今后5-10年负荷）的发展，留有一定的余地，但同时又要顾及变压器正常过负荷能力，避免资源浪费。

5、下面主要讨论常用的双绕组变压器

变压器在传输功率过程中，其自身要产生有功功率损耗（即空载损耗与负载损耗的总和）和无功功率损耗（由励磁电流损耗和漏磁损耗两部分组成）。

因此，应以综合功率损耗最小，来确定经济运行最佳方案。

以下为稳态和动态时的综合功率损耗△PZ和综合功率损耗率△PZ%

稳态：△PZ=P0Z+PkZβ2

△PZ%=（P0Z+PkZβ2）/（βSNCOSΦ+P0+PKβ2）*100%

动态：△PZ=P0Z+kTPkZβ2

△PZ%=（P0Z+kTPkZβ2）/（βSNCOSΦ+P0+kTPKβ2）*100%

式中 P0Z----变压器综合空载损耗，KW;

PkZ----变压器综合负载损耗，KW;

COSΦ----T时间段内变压器计量侧加权平均功率因数;

β为平均负荷系数 ，即一定时间内，变压器平均输出视在功率与其额定   容量之比。

以SCB10型变压器为例，β值基本取0.75左右，又已知变压器负荷，可以近似求出变压器的容量，再选取该容量附近的常用容量形式，根据功率损耗△PZ的公式比较，则方便的求出变压器的最佳容量。

三、10千伏配电变压器种类的选择

10千伏配电变压器的常规使用分为油浸式和干式两种变压器（SF6变压器不常用，在此不作讨论）。

1、油浸式变压器有着散热好、损耗低、容量大、价格低的特点，所以在户外或非易燃易爆、对负荷等级要求不高的场所，至今还是重要的产品。

2、干式变压器不使用绝缘油冷却，具有防水、防潮、耐高温、难燃烧、防爆等优点，对机场、地铁、高层建筑等安全要求较高场所尤其适用。其中以环氧树脂绝缘浇注应用较为广泛，其具有体积小、重量轻、效率高、耐电压冲击等特点。现在的10KV变电所已越来越多地应用干式变压器。

四、10千伏配电变压器接线组别的选择

我国过去较多采用Yyn0的接线组别。它的主要特点是：1、三次谐波磁通将在金属构件中引起涡流损耗;2、可以用四线制给不平衡负荷供电;3、在额定运行状态下，每相的最大对地电压为线电压的1/，中性点电压为零，所以绕组绝缘所承受的电压强度较低。

目前，10千伏配变一般采用DYn11接线组别。它与Yyn0接线的同容量变压器相比较，前者空载损耗和负载损耗略大于后者，但三次及以上的高次谐波电流在原边接成△形条件下，与原边接成Y形相比较，有利于单相接地短路故障的切除。还有，当接有单相不平衡负荷时，Yyn0接线变压器要求中性线电流不超过低压绕组额定电流的25%，严重限制了接用单相负荷的容量，影响了变压器设备能力的充分利用。因而，在TN及TT系统的低压电网中，宜采用DYn11的配电变压器。

其次，项目运行后，设备管理、运行维护阶段：

一、10千伏配电变压器的经济运行管理

1、提高功率因数

提高功率因数是一项重要的节电措施。提高功率因数既能降低变压器的有功功率损耗，又能降低变压器的无功功率损耗。

2、降低变压器的运行温度

变压器的寿命取决于绝缘的老化，而绝缘的老化又取决于运行的温度。油浸式变压器在额定负荷下，绕组平均环境温度为20℃，则最热点温度为98℃。在这个温度下变压器运行20年。如果变压器过负荷运行，则温度升高，寿命缩短。A级绝缘的变压器，温度每增加8℃，其寿命减少一半，所以，要尽量避免变压器的过负荷運行。

3、电压分接头优化运行

在正常运行管理中，定性优选损耗最小的电压分接头：电源运行电压较低、负荷小时，选用绕组匝数小、低档位的电压分接头，提高负载侧电压;电源运行电压较高时、负荷大时，选用绕组匝数多、高档位的电压分接头，降低负载侧电压;

二、10千伏配电变压器的运行巡视检查

变压器运行检查分为日常巡视检查和特殊巡视检查。

1、变压器运行时日常巡视项目有：1）声音、温度是否正常;2）负荷情况;3）引线有否松动或过紧，接头接触是否良好，示温蜡片有否融化现象;4）套管、端子排是否清洁、无裂痕，冷却系统是否运行正常;5）油色、油位、油温是否正常，外壳是否清洁，且无渗、漏油现象;6）防暴阀片是否完整无裂痕，有无存油;7）气体继电器是否充油;8）呼吸器是否畅通，硅胶是否吸潮饱和

2、变压器运行时特殊巡视项目有：1）过负荷时应监视负荷、油温和油位的变化，接头是否良好、示温蜡片有无融化现象，冷却系统运行是否正常;2）短路后，应检查有关设备及各接头有无异常;3）对于户外变压器，还应检查：a、有大风时，注意观察引线摆动情况及有无搭挂杂物;b、雷雨天气或下雾时，瓷套管有无放电闪络现象;c、下雪天气时，根据积雪情况检查接头发热情况，及时处理;

结束语

根据多年从事用电营销工作的经验，选择好、维护好变压器至关重要 。对变压器的选型和维护的主要目的就是安全和经济运行，确保其正常使用寿命，提高可靠性和可用率，降低生产运行成本。所有工作都是围绕这一目的而展开。

参 考 文 献

5、用电检查技术标准汇编. 电力工业部综合管理司编   中国电力出版社，1998

6、  变压器最佳容量确定和经济运行   丁毓山 中国水利水电出版社  1996

7、常见电机与变压器技术问答.北京：机械工业出版社，2007

8、变压器运行维护与故障分析处理.北京：中国电力出版社，2008