第三节 主变压器的选择

 

在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器；用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器；只供本厂（站）用电的变压器，称为厂（站）用变压器或自用变压器。

一、主变压器的容量、台数的确定原则

主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。

它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统5～10年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接人系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。

1、单元接线的主变压器

单元接线的主变压器容量应按下列条件中的较大者选择：

（1）发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度。

（2）按发电机的最大连续容量，（制造厂家提供的数据）扣除一台厂用变压器的计算负荷和变压器绕组平均温升在标准环境温度或冷却水温度不超过65^℃C的条件选择。

2、具有发电机电压母线接线的主变压器

 连接在发电机电压母线与系统之间的主变压器的容量，应考虑以下因素：

（1）当发电机全部投入运行时，在满足发电机电压供电的日最小负荷，并扣除厂用负荷后，主变压器应能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统。

（2）当接在发电机电压母线上的最大一台机组检修或者因供热机组热负荷变动而需限制本厂出力时，主变压器应能从电力系统倒送功率，保证发电机电压母线上最大负荷的需要。

（3）若发电机电压母线上接有2台或以上的主变压器时，当其中容量最大的一台因故退出运行时，其它主变压器应能输送母线剩余功率的70%以上。

（4）主变压器应具有从系统倒送功率的能力，以满足发电机电压母线上最大负荷的要求。

3、连接两种升高电压母线的联络变压器

联络变压器的台数一般只设置1台，最多不超过2台。这是考虑到布置和引线的方便。联络变压器的容量选择应考虑以下两点：

（1）联络变压器容量应能满足两种电压网络在各种不同运行方式下有功功率和无功功率交换。

（2）联络变压器容量一般不应小于接在两种电压母线上的最大一台机组容量，以保证最大一台机组故障或检修时，通过联络变压器来满足本侧负荷的要求；同时，也可在线路检修或故障时，通过联络变压器将剩余容量送入另一系统。

4、变电站主变压器

（1）变电站主变压器容量确定原则：

1）变电站主变压器容量，一般应按5～10年规划负荷来选择。根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量。

2）对重要变电站，应考虑当1台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足Ⅰ类及Ⅱ类负荷的供电；对一般性变电站，当 1台主变压器停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的70％～80％。

（2）变电站主变压器台数确定原则：

对于枢纽变电站在中、低压侧已形成环网的情况下，变电站以设置2台主变压器为宜；对地区性孤立的一次变电站或大型工业专用变电站，可设3台主变压器，以提高供电可靠性。

二、变压器型式和结构的选择原则

1相数

1）容量为300MW及以下机组单元连接的主变压器和330kV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对投资大、占地多、运行损耗也较大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。但是，由于变压器的制造条件和运输条件的限制，特别是大型变压器，需要考察其运输可能性。若受到限制时，则可选用单相变压器组。

2）容量为600MW机组单元连接的主变压器和500kV电力系统中的主变压器应综合考虑运输和制造条件，经技术经济比较，可采用单相组成三相变压器。

2、绕组数与结构

1）电力变压器按每相的绕组数分为双绕组、三绕组或更多绕组等型式；按电磁结构分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分裂式等型式。

2）发电厂以两种升高电压级向用户供电或与系统连接时，可以采用2台双绕组变压器或三绕组变压器。

3）最大机组容量为125MW及以下的发电厂多采用三绕组变压器，但三绕组变压器的每个绕组的通过容量应达到该变压器额定容量的15％及以上，否则绕组未能充分利用，反而不如选用2台双绕组变压器在经济上更加合理。

4）在一个发电厂或变电站中采用三绕组变压器一般不多于3台，以免由于增加了中压侧引线的构架，造成布置的复杂和困难。

5）此外，选用时应注意到功率流向。三绕组变压器根据三个绕组的布置方式不同，分为升压变压器和降压变压器。

升压变压器用于功率流向由低压绕组传送到高压和中压，常用于发电厂；

降压变压器用于功率流向由高压绕组传送至中压和低压，常用于变电站。

6）机组容量为200MW以上的发电厂采用发电机—双绕组变压器单元接线接人系统，而两种升高电压级之间加装联络变压器更为合理。  联络变压器宜选用三绕组变压器(或自耦变压器)，低压绕组可作为厂用备用电源或厂用启动电源，亦可连接无功补偿装置。

扩大单元接线的主变压器，应优先选用低压分裂绕组变压器，可以大大限制短路电流。

在110kV及以上中性点直接接地系统中，凡需选用三绕组变压器的场所，均可优先选用自耦变压器，因其损耗小、价格低。

3、绕组联接组号

电力系统采用的绕组连接方式只有星形“Y”和三角形“d”两种，110kV及以上的电压，变压器三相绕组都采用“Y”连接，其余的高压电压一般采用“d”连接。

在发电厂和变电站中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制3次谐波对电源的影响等因素，主变压器接线组别一般都选用YN，d11常规接线。

4、调压方式

为了保证发电厂或变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内。通过变压器的分接开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。

切换方式有两种：

（1）无激磁调压

（2）有载调压

选用有载调压的情况：

1）接于时而为送端、时而为受端，具有可逆工作特点的联络变压器，为保证供电质量，要求母线电压恒定时。

2）接于输出功率变化大的发电厂的主变压器，特别是潮流方向不固定，且要求变压器二次电压维持在一定水平时。

3）发电机经常在低功率因数下运行时。

(五）冷却方法

（1）自然风冷却

（2）强迫风冷却

（3）强迫油循环水冷却

（4）强迫油循环风冷却

（5）强迫油循环导向冷却。