主變壓器

1.變壓器的容量選擇的一般原則

變壓器容量應根據計算負荷選擇。確定一台變壓器的容量時，應首先確定變壓器的負荷率。變壓器當空載損耗等於負荷率平方乘以負載損耗時效率最高，在效率最高點變壓器的負荷率為63%～67%之間，對平穩負荷供電的單台變壓器，負荷率一般在85%左右。但這僅僅是從節電的角度出發得出的結論，是不夠全面的。值得考慮的重要元素還有運行變壓器的各種經濟費用，包括固定資產投資、年運行費、折舊費、税金、保險費和一些其他名目的費用。選擇變壓器容量時，適當提高變壓器的負荷率以減少變壓器的台數或容量，即犧牲運行效率，降低一次投資，也只是一種選擇。

2.當安裝兩台及以上主變時，每台容量的選擇應按照其中任何一台停運時，其餘的容量至少能保證所供一級負荷或為變電所全部負荷的60～75%，通常一次變電所採用75%，二次變電所採用60%。

變壓器一次側功率因數與負荷率有關，滿載運行時一次側功率因數比二次側低3～5%，負荷率小於60%時一次側功率因數比二次側低11%～18%。負荷率高對高壓側提高功率因數有利。負荷率高，斷路器容量也大，投資也會有所增加。

3.低壓為0.4kV變電所中單台變壓器的容量不宜大於1600kVA，當用電設備容量較大，負荷集中且運行合理時可選用2000kVA及以上容量的變壓器。近幾年來有些廠家已能生產大容量的ME、AH型低壓斷路器及限流低壓斷路器，在民用建築中採用1250KVA及1600KVA的變壓器比較多，特別是1250KVA更多些，故推薦變壓器的單台容量不宜大於1250KVA。

採用乾式變壓器時，應配裝繞組熱保護裝置，其主要功能應包括：温度傳感器斷線報警、啓停風機、超温報警/跳閘、三相繞組温度巡迴檢測最大值顯示等。

應選用節能型變壓器，對事故時出現的過負荷應考慮變壓器的過載能力，必要時可採取強迫風冷措施。當需要提高單相短路電流值或需要限制三次諧波含量或三相不平衡負荷超過變壓器每相額定容量15%以上時，宜選用接線為D，Yn11型變壓器。

採用非燃性油變壓器，可設置在獨立房間內或靠近低壓側配電裝置，但應有防止人身接觸的措施。非燃油變壓器應具有不低於IP2X防護外殼等級。室內設置的可燃油浸電力變壓器應裝設在單獨的小間內。變壓器高壓側(含引上電纜)間隔兩側宜安裝可拆卸式護欄。

變壓器與低壓配電室以及變壓器室之間應設有通道實體門。如果採用木製門應在變壓器一側包鐵皮。變壓器基座應設固定卡具等防震措施。變壓器噪聲級應嚴格控制，必要時可採用加裝減噪墊等措施，以滿足國家規定的環境噪音衞生標準(相關的生活工作房間內)，白天≤45dB(A)，夜間≤35dB(A)。

變壓器的過電流保護宜採用三相保護。當高壓側採用熔斷器作為變壓器保護時，其熔體電流應按變壓器額定電流的1.4～2倍選擇。變壓器的低壓側的總開關和母線斷路器應具有選擇性。變配電室的低壓側母線應裝設低壓避雷器。單台變壓器的容量不宜大於1600kVA，當用電設備容量較大，負荷集中且運行合理時可選用2000kVA及以上容量的變壓器。採用乾式變壓器時，應配裝繞組熱保護裝置，其主要功能應包括：温度傳感器斷線報警、啓停風機、超温報警/跳閘、三相繞組温度巡迴檢測最大值顯示等。

4.變壓器容量的確定

（1）衝擊電流的因素單台電動機、電弧焊或電焊變壓器支線，其尖峯電流為

Ijf=KIN(A)

式中IN──電動機、電弧焊機或電焊變壓器的高壓側額定電流。

K──起動電流倍數，即起動電流與額定電流之比。

（2）接有多台電動機的配電線路，只考慮一台電動機起動時的尖峯電流：

Ijf=(KIN)max+Ifs(A)

式中(KIN)max──起動電流最大的一台電動機起動時的起動電流。

Ifs──配電線路上除去起動電機的計算電流。

（3）對於自起動的電動機組，其尖峯電流為所有參與起動的電動機電流之和。 ^[2] 

1.一般三級負荷或容量不太大的動力與照明宜共負荷只用一台變壓器。

2.主變壓器台數的確定原則是為了保證供電的可靠性。當符合下列條件之一時，宜裝設兩台及以上變壓器。

（1）有大量一級負荷及雖為二級負荷但從保安需要設置時(如消防等)。

（2）季節性負荷變化較大時。

（3）集中負荷較大時。

對大型樞紐變電所，根據工程的具體情況可以安裝2～4台主變壓器。裝設多台變壓器時，宜根據負荷特點和變化適當分組以便靈活投切相應的變壓器組。變壓器應按分列方式運行。變壓器低壓出線端的中性線和中性點接地線應分別敷設。為測試方便，在接地迴路中，靠近變壓器處做一可拆卸的連接裝置。

3.當屬下列情況之一時，可設專用變壓器

（1）當照明負荷較大或動力和照明採用共用變壓器嚴重影響照明質量及燈泡壽命時，可設照明專用變壓器。

（2）單台單相負荷較大時，宜設單相變壓器。

（3）衝擊性負荷較大，嚴重影響電能質量時，可設衝擊負荷專用變壓器。

（4）當季節性負荷(如空調設備等)約佔工程總用電負荷的1/3及以上時，宜配置專用變壓器。

在變電室有兩台或多台變壓器同時運行時，必須滿足以下的條件：

(1)各變壓器的一次和二次額定電壓必分別相等。例如一次高壓均為10kV，低壓均為0.4kV。其誤差不應大於±5%。如果兩台變壓器的變壓比不同，則必然在二次繞組內產生環流，很容易導至變壓器過熱而燒燬。

(2)並聯的各變壓器的短路電壓必須相等。短路電壓也稱作阻抗電壓。由於並聯運行的變壓器的負荷是按照其阻抗電壓值成反比例分配的，阻抗電壓小的變壓器必然會因為分配的電壓過高而損壞。通常允許差值為不大於±10%。

(3)並聯各變壓器的連接組別必相同。也就是各變壓器的一次或二次電壓的相序必須分別對應，否則根本不能並列運行。例如：當D，yn11連接與Y,yno連接的兩台變壓器並聯了，在它們對應的二次側將出現30°的相位差，使二次繞組之間出現電位差Δ從而產生很大的環流。

(4)並聯的各變壓器的變壓器的額定容量也應該儘可能地相似，通常容量之比不宜超過1：3。這主要是因為變壓器的容量相差過大會因內部阻抗不同或其他特性不而產生環流，而影響變壓器的使用壽命。 ^[3] 

1.主變壓器漏油

滲漏油故障是油浸式變壓器的慣性故障之一，變壓器滲漏油不僅影響變壓器及相關設備的外觀，還會污染機車內部電纜及設備，迫使變壓器不得不停電檢修，甚至危及行車安全。因此，解決滲漏油問題是提高主變壓器質量的關鍵項之一。電力機車主變壓器滲漏油的部位主要有連接部位、密封墊的交接面和箱體及附件焊接部位。

2.散熱器堵塞造成主變壓器油温升高

油温高主要有兩部分原因：一部分散熱器由於風路翅片間隙設計較小（ 片間為矩形孔，規格為10.5mm×2.5mm），散熱片間堵塞嚴重，由於機車上蓋安裝的散熱風道濾塵網強度不高，破裂後卡滯在散熱片間，影響了散熱器通風量；另一部分散熱器的上部翅片大面積倒塌，堵塞了翅片之間的間隙，使散熱器通風量減少，影響散熱效果。

3.固體材料絕緣效果下降引起的故障

固體絕緣材料老化使變壓器原有的絕緣性能降低，易產生局部放電，造成變壓器的擊穿損壞。主要有以下三方面的原因：

（1）熱原因造成固體材料絕緣效果下降

變壓器長期超負荷運行，使温度超過絕緣材料允許的範圍，造成固體絕緣材料高分子鏈斷裂，結果使材料變脆、 老化，從而導致絕緣性能降低。絕緣油過熱產生的H₂與固體絕緣材料在高温時產生的 CO 、CO₂及C2H4、H₂氣體導致絕緣材料過熱老化 。

（2）電氣原因引發固體材料絕緣效果下降

在正常運行中，主變壓器出口發生突發性三相短路，變壓器絕緣因大電流產生的電動力發生位移，造成線圈變形 。由於自然原因及人為因素引起的出口三相短路，造成的危害極大，不僅會給主變壓器帶來致命損傷，且可能導致大面積停電。局部放電能引發絕緣表面樹枝放電，絕緣材料承受高壓電場時在其表面或內部空隙會發生屢次放電，所產生的離子電弧和離子運動將嚴重侵蝕絕緣材料，使其絕緣性能下降。

（3）環境因素引起固體材料絕緣效果下降

若主變壓器周圍存在灰塵、水分、腐蝕性氣體、放射物和油類等，都會加速固體絕緣材料的老化，影響絕緣效果。雜質離子容易造成離子電流和離子碰撞，因此絕緣材料還要起到抗周圍灰塵、氣體侵蝕的作用，而且也要保護關聯的導體 。

4.絕緣油介損超標引起的故障

（1）極性溶質引起油介質損耗值

水、酸、金屬離子等是引起變壓器油介質損耗值增大的極性溶質。

①若絕緣油因進水受潮，則溶解的水分將受電場作用，降低絕緣油的絕緣性能，故微量的溶解水分會導致油介質損耗值增大。

②若酸值變化過大，可能引起油介質損耗值的增大。變壓器運行中氧化產生的有機酸是主要的酸性物質來源，還有變壓器油煉製過程中殘留的少量無機酸。

③金屬微粒對油介質損耗值的作用除了降低本身絕緣性能外，還有其氧化的催化作用，使絕緣油在運行條件下，在高温、強電場、氧氣的作用下加快老化速率, 派生出大量如水分和有機酸的極性物質, 增強了變壓器油的導電性，因而導致了油介質損耗值的增大。

（2）油中膠體引起介質損耗值超標

①主變壓器出廠後油箱內壁附着殘油或本身內壁材料附有溶膠雜質，或循環迴路和儲油罐內有溶膠雜質，變壓器油注入或循環過程中溶膠雜質溶入其中形成膠體。例如真空加熱濾油過程中橡膠油管與油接觸的含極性物質醇酸樹脂的絕緣漆溶解，均會使變壓器中的油介質損耗值增大。

②微生物細菌感染對主變壓器油介質損耗值的影響。變壓器在安裝和大修過程中，有微生物侵入油體，其中能在油中生存的主要是生命力很強的細菌類、黴菌類和酵母菌類微生物，當油温適合及油 pH 值大於5時，微生物易於生存，且其自身溶解的水及有機碳化物均為其存活提供了基本條件，一般的微生物分子大小在 1～ 100 μm，易使絕緣油形成膠體，造成微生物污染。一般而言，由於温度、濕度等條件，在變壓器廠的儲存油罐中常發生微生物感染，原因是較差的防潮效果和未採取濾油措施，再加上混合有油罐殘留水，密封不嚴格，新老油交叉感染，這些對絕緣油的質量影響均十分明顯 ^[4]