变电站站用变压器选择及容量计算

冯 丽

海南电力设计研究院，海南海口 570203

近几年来，随着“家电下乡”、“以旧换新”等一系列激励性政策的实施，空调、电饭煲、电磁炉、电压力锅、电热水器、电水壶、潜水泵等家电产品几乎是每个家庭的必需品。当然，变电站值班人员的也离不开这些家电，这样就造成所用负荷的增大，对负荷统计及计算是站用变压器容量选择必须条件。

1 站用变压器的负荷计算原则及分类

1.1 负荷计算原则

1）连续运行及经常短时运行的设备应予计算；

2）不经常短时及时不经常断续运行的设备不予计算。

负荷计算一般均采用换算系数法。将负荷的额定功率千瓦时换算为站用变压器的计算负荷千伏安，电动机负荷的换算系数一般采用0.85，电热负荷及照明负荷的换算系数取1。

1.2 负荷的分类

类负荷：短时停电可能影响人身或设备安全，使生产运行停顿或主变压器减载的负荷。

类负荷：允许短时停电，但停电时间过长，有可能影响正常生产运行的负荷。

类负荷：长期停电不会直接影响生产运行的负荷。

1.3 主要负荷特性

类负荷：经常、连续性负荷：变压器强油风（水）冷确装置、载波、微波通信电源、远动装置、微机监控系统、微机保护、检测装置电源、不经常、短时性负荷：消防水泵、变压器水喷雾。

类负荷：经常、断续性负荷：变压器有载调压装置、有载调压装置的带电滤油装置、断路器、隔离开关操作电源、断路器、隔离开关、端子箱加热、经常、短时性负荷：深井水泵或给水泵、生活水泵、不经常、连续性负荷：事故通风

类负荷：经常、连续性负荷：通风机、空调机、电热锅炉、所区生活用电、不经常、连续性负荷：配电装置检修电源。

注：连续——每次连续带负荷运转2h以上的。

短时——每次连续带负荷运转2h以内，10min以上的。

断续——每次使用从带负荷到空载或停止，反复周期地工作，每个工周期不超过10min的。

经常——指与正常生产过程有关的，一般每天都要使用的负荷。

不经常——指正常不用，只在检修、事故或者特定情况下使用的负荷。

2 站用变压器容量的选择

综合各种用电设备的设施容量，求出计算负荷（一般不计消防负荷），补偿后的视在容量是选择变压器容量和台数的依据。一般变压器的负荷率85%左右。

S ≥ K1×P1+P2+P3 式（1-1）

式中：S——站用变压器容量（kVA）；

K1——站用动力负荷换算系数，一般取K1=0.85；

P1——站用动力负荷之和（kW）；

P2——站用电热负荷之和（kW）；

P3——站用照明负荷之和（kW）。

3 站用变压器型式和阻抗选择

3.1 站用变压器型式

站用变压器连接组别宜使各站用工作变压器及站用备用变压器输出电压一致。

目前，我国站用变压器的主要采用D，yn和Y，yn两种联接组别。联接组别D，yn站用变压器比Y，yn站用变压器的零序阻抗大大减小了，其值约与其正序阻抗相等，使单相短路电流增大，缩小了与三相短路电流的差异。这不仅可直接提高单相短路时保护设备的灵敏度，利于保护设备与馈线电缆截面的选择配合；而且可简化保护方式，可不装设单独的单相短路保护，利用高压侧的过电流保护兼低压侧单相短路保护。

D，yn联接变压器的三角形绕组，为三次谐波电流或零序电流提供了通路，使相电压更接近正弦波，改善了电压波形质量；另外，当低压侧三相负荷不平衡时，这种联接的变压器不会出现低压侧中性点的浮动位移，保证了供电电压质量。

故站用变压器宜选用D，yn联接的变压器。

3.2 站用变压器阻抗选择

站用变压器的阻抗应按低压电器对短路电流的承受能力确定，宜采用标准阻抗系列的普通变压器。

4 工程实例设计

东方龙北220kV变电站站用变压器选择及容量计算：

该站用变压器选用干式变压器。干式变压器具有以下优点：

1）特点及结构

干式变压器没有油，也就没有火灾、爆炸、污染等问题，故干式变压器布置可以不要求单独房间内。

干式变压器具有低噪声低损耗，使干式变压器更加节能、更加宁静。

2）防护方式

根据使用环境特征及防护要求，干式变压器可选择不同的外壳。

龙北站选用IP23防护外壳，可防止直径大于12mm的固体异物及鼠、蛇、猫、雀等小动物进入，造成短路停电等恶性故障，为带电部分提供安全屏障。

3）冷却方式

干式变压器冷却方式分为自然空气冷却（AN）和强迫空气冷却（AF）。

自然空气冷却，变压器可在额定容量下长期连续运行。

强迫空气冷却，变压器输出容量可提高50%。

4）龙北220kV站站用变压器选用干式变压器、强迫空气冷却、带防护外壳型。

技术参数为：

使用频率：50Hz/60Hz；空载电流：<4%；

耐压强度：2 000V/min无击穿；绝缘等级：F级；

连接方式：△/Y0；线圈允许温升：I00K；

散热方式：自然风冷；、噪音系数：≤30dB

工作环境0℃～40℃，相对湿度<80%，海拔高度：不超过2 500m。

根据电气二次专业、土建暖通专业提供的资料以及变电站内生活照明所需要的用电负荷统计见下表：

序号 名称 容量kW 名称 容量kW 名称 容量kW 备注1 主变端子箱 15 220kV配电装置 38 室外照明电源 4.8经常、连续2 1#主变风冷 8.5 110kV配电装置 38 主控楼照明电源 2.11经常、连续3 2#主变风冷 8.5 10kV开关柜加热 10 警卫室照明电源 10 经常、连续4 综合保护室实验 3 站用电直流高频开关 40 10kV配电装置照明 1.01经常、连续5消弧线圈控制 1.5 继电保护实验电源屏 20 经常、连续6 通信电源 10 风机 3.31 经常、连续7 UPS逆变电源 5 空调 58.8 经常、连续8 水泵房电源 9.34 经常、短时9 P1 60.84 P2 208.11 P3 17.92

根据式（1-1）S≥K1×P1+P2+P3得：

S≥0.85×60.784+208.11+17.92=277.7kVA；选择变压器容量：400kVA

5 结论

变电站站用变压器的选择需要对站用变压器型式油式变压器还是干式变压器、连接组别D，yn和Y，yn两种联接组别进行比较分析讨论。

目前根据经验选择：一般站用变压器布置于户内则选用干式变压器，户外选用油浸式变压器。10kV站用变压器选择D，yn接线型式，35kV站用变压器连接组别选择Y，yn接线型式。

站用变压器容量计算，需要根据对各负荷运行方式进行分析比较。对连续运行的设备，不论是经常运行的，还是不经常的负荷都应予以计算。不经常短时及不经常断续运行的设备，由于其运行时间较短，且又不是不经常运行的，考虑到变压器的过负荷能力，此类负荷可不计算。因此，分析各负荷运行方式及负荷计算是选择站用变压器容量的必须条件。

[1]西北电力设计院编.电力工程电气设计手册.第一册：电气一次部分.中国电力出版社，1996.

[2]220kV～500kV变电所所用电设计技术规程.DL/T 5155-2002.中国电力出版社，2002.