变压器与柴油发电机结合的供给配电系统

2021-04-04闻垚

电子测试 2021年14期

闻垚

（中国联合网络通信有限公司兰州市分公司，甘肃兰州，730000）

1 变压器概述

1.1 工作原理

应用电磁感应技术可以改变交流电压，其中存在两个使用同一铁芯的独立线圈，这两个线圈被叫做初级线圈和次级线圈。变压器的初级绕组和次级绕组相当于两个电感器，当交流电压加到初级绕组上时，在初级绕组上就形成了电动势，产生出交变的磁场，次级绕组受到初级绕组的作用，也产生与初级绕组磁场变化规律相同的感应电动势（电压），于是次级绕组输出交流电压，这就是变压器的变压过程。利用变压器可以将交流电压和电流进行转变，通常可以实现升降电压、匹配阻抗以及安全隔离等功能。

1.2 变压器种类

按照不同的分类标准可以将变压器分为好几个类型，一般来说，一般常用变压器的分类可归纳如下：

(1)按相数分

单相变压器：用于单相负荷和三相变压器组。

三相变压器：用于三相系统的升、降电压。

简单地讲，用于单相交流电的变压器叫做单相变压器，用于三相交流电的变压器叫做三相变压器。从外形上看，有两个高压瓷套管、两个或四个低压瓷套管的是单相变压器；有三个高压瓷套管、三个低压瓷套管（有的旁边还有个矮些的瓷套管）的是三相变压器。它们内部线圈的接法也不同。单相变压器只有一组高、低压线圈，它的高压线圈有两个接线端子；低压线圈大多有4 个接线端子，把它们串联或并联，可以得到两种电压。例如，有的小型配电变压器，低压线圈串联使用可以得到220 伏电压，并联使用可以得到110 伏电压。三相变压器的一次线圈和二次线圈通常都是由三组线圈在变压器内部连接起来以后，通过瓷套管引到油箱外面。这三组线圈都各自有不同的连接法，根据实际情况选择相应的连接方式。

(2)按冷却方式分

干式变压器：依靠空气对流进行冷却，一般用于局部照明、电子线路等小容量变压器。

油浸式变压器：依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。

(3)按用途分

电力变压器：用于输配电系统的升、降电压。

仪用变压器：如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置。

试验变压器：能产生高压，对电气设备进行高压试验。

特种变压器：如电炉变压器、整流变压器、调整变压器等。

(4)按绕组形式分

双绕组变压器：用于连接电力系统中的两个电压等级。

三绕组变压器：一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级。

自耦变电器：用于连接不同电压的电力系统。也可做为普通的升压或降后变压器用。

(5)按铁芯形式分

芯式变压器：用于高压的电力变压器。

壳式变压器：用于大电流的特殊变压器，如电炉变压器、电焊变压器；或用于电子仪器及电视、收音机等的电源变压器。

2 配电变压器的发展

变压器是整个电力系统当中非常重要的设备，随着人们用电需求的不断增加，对变压器的要求也在不断增多，一般而言，对于配电变压器来说，电压等级分为10kV、20kV、35kV 等。我国电力系统中的电力变压器发展经历了低压到特高压的发展，品种也从单一转向多元化发展，随着科学技术的不断进步，变压器在材料性能、结构原理、制造工艺、工装设备及检测技术、检测手段等方面都有较大的进步、提高和创新。目前变压器各项性能水平正处于上升阶段，其铁芯结构也开始出现了非晶合金立体卷铁心结构。这种结构完全解决了平面卷铁心带来的缺陷，使得变压器铁心结构更加完美。由于非晶合金变压器的特点是空载损耗很低，因此，推广非晶合金变压器的在配电网中的应用对于解决用户用电负荷不断增长造成的电力供应紧张有着重要的意义，同时也是落实中央“节能减排”的有效举措。相信在不久的将来，配电变压器会有更广阔的发展前景，其应用场景也会越来越广泛，加强对配电变压器的研究和应用刻不容缓。

3 柴油发动机

柴油发电机是一种小型的发电设备，能够利用柴油作为燃料让柴油机成为发动机带动发电机实现发电功能，因为柴油发电机本身工作寿命长，性能稳定，所以其非常适合作为后备电源，为核心机房提供供电保障。在城市大中型公众场所中，选择柴油发电机组作为应急电源也十分理想。由于应用负荷大，因此为了保证柴油发电机充分利用以及保证用电可靠性，接线方式就显得尤为重要，通常采用以下几种接线方式：

第一种就是向两台变压器和一台柴油机用一根应急母线相连接，因为母线是分开的，所以可以更好的带动主设备负荷和其他的负荷，一般应用于中小型配电室当中。

第二种连接方式也是两台变压器和柴油发电机相连接，与第一种连接当时不同的是共用一根母线，并在支路设置脱扣器，这样就可以保证主设备用电安全性，在发生火灾时进行切除，所以更适合用于中大型配电室当中。

第三种方式是一台变压器和一台柴油发电机连接，适用于小型工程，彼此之间互不干扰且操作方便。

因此，为了确保柴油发电机的正常运作，需要根据实际情况选择相应的接点方式，确保吃啊有发电机和变压器的有效连接，发挥其功能和作用。需要注意的是，柴油发电机启动需要有启动信号，用来保证发生意外时电力紧急供应，能够有效避免错误启动等问题发生，可以减少电力损耗浪费，避免失误，所以在电力系统设计过程中应当做好柴油发电机的启动信号收集工作。

4 供配电系统

通信运营商高低压配电室一般都是采用10kV 电压等级进行供电，单变压器情况不再赘述，双变压器时的工作方式略显不同，当双变压器连入电源时，二者同时工作相互备用，低压方一侧是分段单侧运行的单独母线，运行过程中应该设置延时功能，两个变压器由母线进行连接，其中一个变压器发生异常问题时，分段母线不要合闸进行工作，另外为了避免出现两个变压器同时并列运行的情况，二者之间需要设置一些保护装置。关于变压器供配电系统中的线路连接，需要重点关注，一旦出现连接问题，很容易造成火灾等事故的发生，主接线中最重要的原则就是“一点接地”。“一点接地”在实际应用当中需要注意的问题一是需要注意本级接地元件的反为，也就是说和本级晶体管直接连接或者耦合的元件，次级及其元件不属于本级；另外一点是对于采用接地分支作一点接地，在元件不多、体积不大时，一点接地布局更好处理，元件较多，体积较大时可采用较长接地分支；另外一点接地也包括本级版外元件在内，一点接地除本级板内元件外还包括了和本级直接连接或通过电容耦合的板外元件，以免因为板外元件的一点接地被忽略而造成局部电流共阻抗干扰；最后是高频电路一点接地，因为高频电路地线一般都是大面积覆盖接地，但是不代表各级元件都可以分散接地，此处的一点接地是非常必要的。如果出现线路设计不合理，就会出现影响电力系统正常工作的散杂电流出现，很有可能造成地下金属腐蚀，火灾等问题发生。

5 变压器与柴油发电机结合的供给配电系统

在城市大型医院、银行、机场及通信枢纽楼宇等用电设备容量较大启动需要的电流量也比较大，所以通常都会引入柴油发电机与变压器相结合的供配电系统，此外由于用电设备还有电池作为后备电源供给，所以能够保证在15s 以上就可以，柴油发电机是非常适合于应用到应急负荷配电系统当中的，因为配电变压器和柴油发电机是在同一处的，二者共用一组低压配电屏，末端电源用的是四级转换开关，以应对系统中存在的散杂电流，因为三级转换开关没有办法将这些散杂电流截断掉。总的来说，变压器和柴油发电机的有效结合能够实现供给配电系统功能的充分发挥，而且能够减少柴油机的油耗，为人们的日常生活和工作带来诸多便利。