（山东华驰变压器股份有限公司 山东菏泽 274200）
摘要：在配电变压器实际运行过程中，为能够得到更加理想的效果，应当对其进行设计，而配电变压器设计选型就是其中比较重要的一个方面，在合理进行设计选型的基础上，才能够使配电变压器更加符合实际需求，使其作用能够得以更好发挥。所以，作为相关设计人员，应当对变压器设计选型加强认识及重视，并且应当从各个方面入手进行合理设计，从而保证变压器设计选型更加具有科学性及合理性，为配电变压器的更好应用奠定理想的基础。
关键词：配电变压器；设计；选型
1 变压器型式选择
1.1 干式变压器
当前，干变在国内市场呈现出20%的增长速度。其型号有SC（B）7、SC（B）8、SC（B）9、SC（B）10等。尤其SC（B）10作为最新产品，属于智能节能环保变压器。相比于现行标准GB/T10228的规定，其空载损耗P0降低33%，负载损耗降低15%，总损耗降低19%，低噪声，声级水平排世界前列。同时，干变超铭牌运行能力很强，就是，在紧急或特殊的情况下，相对于额定容量，其负载能力能够提高1.2～1.5倍。相对于油变，其具备不少优势，如无油化、低噪声、占地面积小、安装方便、可靠性高、维护简单等。但由于干变容量不够大，成本比较高，所以当前应用还没有油变那么普及，但随着技术和企业的发展，其前景比油变广阔，势必会占领大部分市场。
1.2 油浸式变压器
目前在我国，油变占据主导地位，其型号有S7、S9、S11等，S7、S9型变压器事实上已经在逐渐被淘汰了，S13、SH15型都属于新型节能变压器，尤其是S13型卷铁心变压器，其设计总结了以前10kV配电变压器，如S11系列叠铁心变压器的设计运行经验。其适用于负荷容量在1600kV•A以下，负荷不存在显著冲击性的情况，其具有经济、可靠的优点。在变压器型式选择过程中，建议依据如下顺序逐一选择，条件允许，优先选择SC（B）10型干变；其次，若因经济或环境因素的影响，S13型卷铁心变压器也是一个不错的选择；而其他情况需要，就考虑选择新型全密封S13型叠铁心变压器以满足需要。
2配电变压器联结组别的确定
对于配电变压器来说，选用Dyn11联结组别是最为合理和可靠的，理由如下：
1）能够有效抑制负载端的谐波电流，尤其是高次谐波，保证电流的正弦度和高质量。实际中经常采用的配电变压器属于双圈变压器，当将正弦波电压施加于原边，就形成了正弦波的电势和磁通。当铁心达到饱和状态，空载电流的波形变成尖顶波，该波形中不仅含有基波，还还有大量的高次谐波。此时，将配电变压器的联接组别设计成Dyn11，将原边接成三角形，激磁电流中的高次谐波能够在原边形成环流，这样就保证了原边电势以及激磁磁通的波形为正弦波的同时，变压器副边的感应电动势波形也为正弦波，有效抑制其谐波含量，负荷电流中不再含有二次谐波，保证了供电质量。
2）选用Dyn11联结组别的联接方式能够充分利用设备的容量。根据国标的相关规定，在低压电网中，如果三相变压器选择Yyn0结线，当出现单相不平衡负荷，中性线上会产生电流，该电流应该低于低压绕组的额定电流的1/4，同时，在满载情况下，一相的电流应该小于额定电流。从这一规定中可以看出，Yyn0结线时，配电变压器的使用受到了很大的限制，其能力无法得到全面的利用。但是，如果采用Dyn11结线方式，不会限制中性线的电流，该电流允许达到变压器的低压侧线电流值，这样一来，就能够对电压器的容量进行充分的利用，在单相负荷为主的场合以及经常出现两相不平衡的配电变压器中使用较为适宜。因此，无论是干式变压器还是油浸式变压器，都应该采用Dyn11联结组别。
3变压器容量选择
变压器容量选择也是配电变压器设计选型的一项基本工作。配电变压器的容量主要是根据具体的负荷情况和负荷性质，根据用户发展的现状及规划远景进行合理配置。在此，介绍一种变压器容量选择方法——总拥有费用最小法则。介绍如下：总拥有费用（TotalOwningCost，TOC）是变压器在使用寿命期间投资和损耗的总经济代价。利用TOC费用最小法则选择变压器，有助于购买者得到良好的经济效益。该方法于1981年在美国成为工业标准。
TOC=变压器初始购置费用+空载损耗费用+负载损耗费用；空载损耗费用=A（元/kW）×空载损耗（kW）；负载损耗费用=B（元/kW）×负载损耗（kW）；空载损耗NL=P0+KQ0；负载损耗LL=Pf+KQf。
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式中:P0——额定空载;Pf——负载有功损耗;Q0——额定空载,Q0=I0Se,I0——变压器空载电流百分数,Se——变压器额定容量(kVA);Qf——负载漏磁功率,Qf=UdSe,Ud——变压器阻抗电压百分数;K——无功经济当量,通常取0.1kW/kvar。TOC=C+A•NL+B•LL确定A、B系数的经济因素有：电价、金融（利率和通货膨胀率），工程因素有：年运行小时、年最大负载损耗小时、负载率等。
3 变压器节能设计
变压器损耗包括有功功率损耗及无功功率损耗。变压器有功损耗由铁损和铜损，铁损又称空载损失，其值与铁心材质等有关，而与负荷大小无关，是基本不变的；而铜损与负荷电流平方成正比，负载电流为额定值的铜损又称短路损失.变压器的无功损耗由两部分组成，一部分由励磁电流即空载电流造成的损耗，他与铁心有关而与负荷无关；另一部分无功损耗指一、二次绕组的漏磁电抗损耗，其大小与与负载电流平方成正比。具体计算如下：
变压器功率损失ΔP（千瓦）、效率η（%）和损失率ΔP%（%）的计算公式：
ΔP=Po+β2Pk；
η=P2/P1=(βSNcosφ)/(βSNcosφ+Po+β2Pk)*100;
ΔP%=ΔP/P1*100%=(Po+β2Pk)/(βSNcosφ+Po+β2Pk)*100%;
β=I2/I2e=P2/SNcosφ。
SN—变压器额定容量；P1——变压器电源侧输入的功率；P2——变压器负载侧输出的功率；Po——变压器空载损耗；Pk——变压器短路损耗；cosφ——负载功率因数；β——负载系数；I2——变压器二次侧负载电流；I2e——变压器二次侧额定电流。
4变压器设计中的注意事项
1）对于变压器油箱的结构，在技术洽谈阶段就应该确定好。由于在配电变压器的使用中，很多场合要求将其密封，这样处理有很多好处：隔绝了空气之后，变压器油的老化速度会大大减慢，能够有效的延长变压器的使用寿命；避免了维护环节，从维护成本上来看也是非常可观的，对于1600kVA及以下容量的变压器可以采用全密封式结构，油箱可以采用波纹式，但是对于额定容量较大的变压器，采用波纹式结构是不合时宜的，这是因为在这种情况下，波高很高，不易进行波纹片的加工，同时，油箱的机械强度不理想，散热能力也有限。因此，对于大容量的全密封式配电变压器，建议将其油箱设计成片式散热器，同时加装胶囊式的储油柜结构，如果使用中没有严格的要求设计成全密封式结构，可以将其油箱设计成片式散热器，同时加装普通储油柜结构。
2）合理确定低压绕组的结构形式。在配电变压器中，低压侧的额定电压为400V，对于额定容量为3150kVA、2000kVA、2500kVA的配电变压器，其低压侧绕组采用的结构形式通常为铜箔绕制式，大容量的配电变压器采用双饼式结构。在一些变压器生产厂中，有的将2000KVA以上的配电变压器的低压绕组设计成四螺旋结构，其中，并绕的导线有32根、40根以及48根三种。很显然这种形式的需要并联较多的导线，会增加低压绕组的涡流损耗，绕制时也很不方便，抵抗突然发生的短路故障的能力较弱，如果采用箔绕或双饼式结构，就能够防止以上缺陷的出现。
结束语
配电变压器属于电力系统的终端，它是配电网中最常见的设备之一，是连接电力系统与用户的纽带。正是由于它在电力系统中的重要地位，有必要探讨配电变压器的设计选型问题。
参考文献：
[1]徐瑞娟,郝春祥.干式变压器的特点分析及选型应用[J].中国石油和化工标准与质量,2017,37(16):150-151.
[2]廖瑞金,邵山峰,成立,杨丽君,赵学童.换流变压器油纸选型研究[J].智慧电力,2017,45(07):9-17+36.
[3]张小飞,谭武杰.开关电源反激变压器选型设计步骤简介[J].电子测试,2017(09):114+113.
论文作者:董军信,曹中占
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/30
标签：变压器论文; 负载论文; 电流论文; 容量论文; 铁心论文; 负荷论文; 绕组论文; 《电力设备》2018年第2期论文;