发电厂主变压器的选择

发电厂主变压器的选择摘要：变压器是能将一种等级的交流电能转换成相同频率的另一种等级交流电能的静止原件。

电力变压器是发电厂和变电所的重要设备之一，用于电力系统输电和配电，变压器在电力运行中发挥着重要的作用。

关键词：主变压器发电厂电力系统
在发电厂和变电所中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器，主变压器又称主变。

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。

1、发电厂主变压器台数的选择
1.1、当发电机有电压直配线时应设备发电机电压母线，为保证供电可靠性，接在发电机电压母线上的主变压器一般不少于两台。

1.2、大容量的发电机一般采用单元接线，与变压器连接成一个单元。

当发电机容量不大时，可由两台发电机与一台变压器组成扩大单元接线。

2、主变压器容量的确定原则
2. 1、接于发电机电压母线上的主变压器容量的选择
（1）发电机出力最大，发电机电压母线上负荷最小时，扣除厂用电负荷后主变压器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最大一台发电机组停用时，
或因供热负荷变动而需要限制本厂出力时，或因电力
系统经济运行的要求而需要限制本厂出力时，主变压
器应能从系统中到送功率，以保证发电机组电压母线
上最大负荷的需求。

（3）根据系统经济运行的要求而限制本厂输出功率时，能供给发电机电压的最大负荷。

（4）若发电机电压母线上接有两台或两台以上主变时，当其中容量最大的一台因故退出运行时，其他变压器在
允许正常过负荷范围内，应能输送母线剩余功率的
70%以上。

2.2、单元接线的主变压器容量的确定
单元接线时变压器容量应与发电机容量配套，按发电机
的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度来
确定。

对扩大单元接线的变压器容量应按单元接线原则计算出
的两台机容量
之和选择，应尽可能采用分裂绕组变压器。

3、主变压器型式的选择原则
3.1. 相数的确定
电力变压器有单相变压器和三相变压器组，单相变压器组是由三个单项的变压器组成的。

三相变压器与同容量的单相变压器组相比较，价格低、占地面积小，而且运行损耗减少12～15％，因此，在330kV及以
下电力系统中，一般都选用三相变压器，只有在受变压器的制造
和运输条件限制时，才考虑单向变压器组。

对于500KV发电厂应根据技术经济论证，来决定选用三相变压器还是单向变压器组。

3.2、绕组数的确定
变压器按其绕组数可分为双绕组式、三绕组式、自耦式以及低压绕组分裂式等型式。

发电厂的最大机组容量为125KW及一下时，若以两种升高电压向用户供电或与电力系统连接时，一般采用三绕组变压器，其第三绕组接发电机。

但是各绕组通过的功率应达到该变压器容量的15%以上，否则不如采用两台双绕组变压器经济合理。

当发电厂只升高一级电压时，可选用双绕组普通式变压器。

发电厂的最大容量为200MW及以上的机组时，一般采用发电机----双绕组变压器单元接线形式接入系统，若发电厂有两个升高电压时，常使用三绕组变压器（或自耦变）作为联络变压器，低压绕组作为厂用启动电源或厂用备用电源，其主要作用是实现高、中压的联络。

其低压绕组接成三角形抵消三次谐波分量。

当中压为中性点不直接接地电网时，只能选用普通三绕组变压器。

采用扩大单元接线的变压器，适宜采用低压分列绕组的变压器，可以大大限制短路电流。

自耦变压器损耗小、造价低，与同容量、同电压等级的普通变压器比较，自耦变压器的经济效益非常显著。

但是，由于自耦变压器在高压电网和中压电网之间有电气连接故具备了过电压从一个电压等级的电网转移到另一个电压等级电网的可能性，所以其高中压侧必须都是高中压侧必须是中性点直接接地。

所以220KV及以上电压等级的变压器可以选择自偶变。

3.3、为保证发电质量可通过切换变压器分头开关，改变变压器高压绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。

切换方式分为带负荷切换的有载（有励磁）调压方式和不带负荷切换的无载（无励磁）调压方式两种。

无载调整范围一般只有10%（即±2×2.5％）以内，有载调压，调整范围可达30％，但其结构复杂，价格较高。

在能满足电压正常波动情况下一般采用无载调压方式。

对于接与出力变化大的大的发电厂的主变压器，当潮流方向不固定，且要求变压器的二次电压维持在一定水平时，应采用有载方方式，发电厂亦可通过发电机的励磁调节来调压，其变压器一般采用无载调压方式。

具有可逆工作特点的联络变压器，要求母线电压恒定时
宜选用有载调压变压器，发电机经常在低功率因数下运行时，
宜选用有载调压变压器
3.4、绕组连接方式的确定
变压器组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不可并列运行。

电力系统中变压器绕组采用的连接方式有星形和三角形两种，用符号Y表示高压绕组为星形联结，中性点引出则用YN表示对中低压绕组则用y及yn表示，用三角形连接时用D表示高压侧用d表示低压侧。

采用全星形接线组别的变压器，即变压器高、中、低三侧均接成星形，可以消除三次谐波的影响，但采用全星形的变压器用于中性点不直接接地系统时，这种接线零序组抗大，有利于限制短路电流，也便于在中性点处连接消弧线圈。

缺点是三次谐波没有通路使正弦波电压波形发生畸变，并对通信设备产生干扰，同时对继电保护整定的准确度和灵敏度均有影响。

我国110kV及以上电压，变压器三相绕组都采用“Y N”联接；对于110KV变压器的35kV采用“yn”联接方式，以便其中性点通过消弧线圈接地；35kV以下高压电压，变压器三相绕组都采用“D”联接。

因此，普通双绕组一般选用Y N，d11接线；三绕组变压器一般接成Y N，y，d11或Y N，y n，d11等形式。

3.5、变压器阻抗的选择
变压器各侧阻抗值得选择必须从电力系统稳定、潮流方向、无功分配、继电保护、短路电流、系统内的调压手段和并列运行等方面进行综合考虑，变压器的阻抗决定了变压器的结构，变压器绕组在铁心上的相对位置决定了变压器的阻抗，三绕组变压器分为升压结构和降压结构两种类型，从电力系统和供电电压质量及减少送功率时的损耗考虑，变压器阻抗越小越好，但组抗偏小会使短路电流增大，使低压此设备的选择遇到困难。

因此，接发电机的变压器应选择升压型。

3.6、容量比的确定
变压器各绕组容量相对总容量有100/100/100、100/100/50、100/50/50等几种形式。

对于110KV变压器总容量不大，一般采用100/100/100的容量比。

而对于220KV级以上的变压器容量大，一般采用100/100/50的容量比。

3.7、变压器的冷却方式的选择
变压器的冷却方式主要有自然风冷却、强迫空气冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却、水内冷变压器、SF6充气式变压器等。

它随变压器的的型式和容量不同而异。

小容量的一般选择自然风冷和强迫风冷；大容量的采用强迫油循环风冷；强迫导向油循环冷却一般在大型变压器中，对于水资充足的发电厂的主变压器，为节约用地，也采用强迫油循环水冷。

3.8、变压器各侧电压的选择
若变压器的某个电压等级作为电源，为保证线路末端供电的电压质量，即保证在有10%电压损失的情况下，线路末端的电压为额定值，则该侧的电压按照110%额定电压选择。

而如果某个电压级是电网的末端即负荷端，则该侧的电压应按照电网额定电压选择。

参考文献
1、许珉杨宛辉孙丰奇编发电厂电气主系统北京：机械工业出版社，2006
2、曾令全主编电机学北京：电力出版社，2007
3、杨红主编电力系统电保护成都：西南交通大学出版社，2009
4、网络。