变压器额定与负荷.docx

变压器的额定参数选择与负荷选择是电力系统设计中的关键环节，直接影响供电可靠性、经济性和运行效率。变压器的额定参数是其设计和运行的基础指标，主要包括额定容量、额定电压、额定电流、额定频率及温升等，需根据供电需求和技术规范严格确定。
额定容量 定义：变压器在额定电压、额定电流下长期连续运行时，能输出的最大视在功率（单位：kVA/MVA）。
- 选择依据：
  - 需满足计算负荷的要求，同时预留一定裕度，以应对负荷增长或短时过载。
  - 单台变压器容量不宜过大，否则故障时停电影响范围大；若负荷集中且供电距离短，可采用大容量变压器。
  - 多台变压器并列运行时，总容量应满足最大负荷需求，且单台故障时剩余变压器能承担60%~70%的关键负荷。
 额定电压（Uₙ）
- 一次侧额定电压（U₁ₙ）：与供电电网的额定电压一致，需考虑线路压降（一般不超过5%）。
- 二次侧额定电压（U₂ₙ）：需满足用电设备的额定电压要求。对于配电变压器，二次侧额定电压通常比用电设备高5%，以补偿线路压降。
- 注意：变压器的绝缘水平由最高运行电压决定，需与系统过电压水平匹配。
额定电流（Iₙ）
- 计算公式：一次侧额定电流  I_{1N} = \frac{S_N}{\sqrt{3} U_{1N}} （线电流）二次侧额定电流  I_{2N} = \frac{S_N}{\sqrt{3} U_{2N}}
- 选择依据：需大于等于变压器低压侧的最大工作电流，同时满足开关设备和电缆的载流量要求。
额定频率（fₙ）
- 我国标准为50Hz，需与供电系统的频率一致。频率偏差过大会影响变压器铁芯励磁电流和损耗。
- 绕组温升（ΔT）：干式变压器通常为80K或100K；油浸式变压器绕组温升为65K，油面温升为55K。
- 需根据环境温度校验，确保运行时绕组温度不超过绝缘材料耐受极限。
负荷选择的核心是根据用户用电需求确定变压器的容量和类型，需结合负荷计算、负载率优化和未来发展综合分析。
负荷计算方法
- 需要系数法（最常用）：计算负荷  P_j = K_x \times \sum P_e 其中， K_x  为需要系数（查表，如连续运行设备取0.7~0.9，短时运行设备取0.3~0.5）， \sum P_e  为所有设备的额定功率之和。视在计算负荷  S_j = \frac{P_j}{\cos\varphi} 。
- 二项式法：适用于负荷波动大的场合，考虑“主要负荷+附加负荷”的组合，公式为  P_j = bP_e + cP_x 。
- 概率统计法：基于负荷曲线的概率分布计算，适用于大型复杂系统，精度较高但计算复杂。
负载率优化
- 经济运行区间：变压器负载率在60%~80%时，综合损耗最小效率最高。
  - β＜30%：空载损耗占比高，不经济。
  - β＞100%：过载运行，绕组温升超标，缩短寿命。
- 功率因数校正：若用户自然功率因数（cosφ）低于0.9，需配置无功补偿装置，降低无功需求，减小视在负荷，避免变压器容量浪费。
负荷预留
- 需根据用户规划预留容量。若当前计算负荷为S，若预计年增长率r，则变压器容量可按  S_n = S \times (1 + r)^n / \eta  估算。
- 对于负荷不确定性大的场景，可预留20%~30%的裕度；对于负荷稳定的工业用户，裕度可降至10%。
根据应用场景选择合适的变压器类型，常见类型及适用条件如下：
类型 特点 适用场景
油浸式变压器 散热好、成本低、容量， 户外变电站、工业企业、农村配电。
干式变压器 无油、防火、噪声小、成本高、容量较小（≤4000kVA） 室内配电、防爆区域
非晶合金变压器 空载损耗低 节能要求高的场景
有载调压变压器 可带负荷调节电压 负荷波动大、电压质量要求高的区域
注意事项
1. 环境适应性：高海拔地区（＞1000m）需降容使用（每升高100m，容量降低1%）；潮湿或盐雾环境需加强绝缘（如选用全密封变压器）。
2连接组别：确保高低压侧电压相位匹配。
3. 能效等级：优先选用高能效变压器。
4. 保护配置：需配套过流、零序、温度保护。
变压器的额定参数选择需以额定容量为核心，兼顾电压、电流和温升；负荷选择需通过精确计算负荷、优化负载率和预留发展空间，确保变压器经济、可靠运行。实际工程中需结合具体场景综合决策，并遵循国家及行业标准。