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淺析小水電供用電系統(tǒng)10kV配變的應用

文檔作者：方勁松1，朱成旺1，劉曦2，虞劍勇2 文檔來源： 1．溫州市龍灣永強供電公司 2．國網(wǎng)浙江省電力公司溫州供電公司，		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年06月07日
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技術交流SMAII．HYDR0 POWER 2017Ⅳ0．4．‰以Ⅳ0．J粥
淺析小水電供用電系統(tǒng)1 O kV配變的應用
方勁松1，朱成旺1，劉曦2，虞劍勇2
(1．溫州市龍灣永強供電公司，浙江溫州325000；2．國網(wǎng)浙江省電力公司溫州供電公司，浙江溫州325000)
摘要：在小水電供用電系統(tǒng)中，大量地應用著10 kv配變，用于發(fā)電側(cè)升壓和用電側(cè)降壓，以滿足居民生活和動力
用電的需要。根據(jù)供用電的使用環(huán)境和負荷性質(zhì)，選用適合性能的配變，可以充分發(fā)揮配變的特點，以延長配變的使用壽
命和增加其安全性。表1個。
關鍵詞：小水電；供用電系統(tǒng)；10 kV配變；應用
0引言
10 kV配變類別較多，在充油式配變中有全密
封和非全密封；在三相結(jié)線組別中正常應用的有
YYn仃一12和Dyllo一1l接法；根據(jù)鐵芯材料可分兩
類，大部分是常規(guī)硅鋼片鐵芯，在新節(jié)電產(chǎn)品中有
非晶合全鐵芯和卷鐵芯；有固定式容量和可調(diào)容量
等。這些配變都有其自身的特點，應用時應予以
考慮。
1全密封式配變的性能及應用
在充油式變壓器中，全密封式不使用油枕，無
散熱管道，油處在全密封容器內(nèi)不與空氣接觸，當
環(huán)境溫度升高或負荷增高致使容器內(nèi)油膨脹時，在
壓力釋放閥允許范圍內(nèi)，僅依靠器身的波紋片的彈
性擴容發(fā)生脹縮，最大變化范圍也只有波紋片容量
的10％～20％。這個變化相對于整臺變壓器的油
氣吞吐量來說是比較小的，而且膨脹越大，內(nèi)部壓
力也越大，容易引起壓力釋放閥釋放壓力，引起噴
油。全密封式配變的優(yōu)點是變壓器油不與大氣直接
接觸，不容易氧化，使油的絕緣性能保持穩(wěn)定，延
長配變壽命。全密封式變壓器適用于負荷比較穩(wěn)
定，溫度變化不是很大，而且在額定容量以內(nèi)的環(huán)
境中使用比較好。
收稿日期：2017—05一16
作者簡介：方勁松(19r71一)，男，助理工程師，主要從事
供配電運維和管理工作。
· 12·
農(nóng)村配電變壓器的負荷一般變化范圍比較大，
不僅受日出日落和自然季節(jié)的影響，更受農(nóng)業(yè)忙閑
的影響，且經(jīng)常會過載運行。負荷變化范圍大，引
起變壓器的溫度變化也大，引起油位變化也大，過
載時會超過限度，這對全密封變壓器來說工作條件
變得比較惡劣，不利于變壓器的安全運行。因此在
農(nóng)村配電網(wǎng)中，使用帶油枕非密封式的低耗損S11
型變壓器更合適。普通帶油枕式的變壓器油枕上部
的油與大氣接觸，有較大的油氣吞吐量，具備較強
的過載能力，能適應負載的自由變化，更適合于在
農(nóng)村配電網(wǎng)上使用。
2調(diào)容量變壓器的應用
在10 kv配變中，有一種可調(diào)節(jié)容量的變壓
器，在制造時考慮其容量可以調(diào)節(jié)，在季節(jié)性負荷
大時以大容量運行，在負荷小時以小容量運行，較
好地解決了變壓器負荷率低時“大馬拉小車”的現(xiàn)
象。同時，變壓器在以小容量運行時，可以降低變
壓器的空載損耗和負載損耗，節(jié)省了電能。
可調(diào)容量變壓器是采用改變接線方式和繞組匝
數(shù)的方法，實現(xiàn)變壓器兩種容量的轉(zhuǎn)換。當大容量
運行時，變壓器為腳曠11聯(lián)結(jié)組；當需要以小
容量運行時，變壓器依靠專用的無勵磁分接開關，
實現(xiàn)YY腫_12的聯(lián)結(jié)組，另外在改變高壓接線方
式的同時改變低壓繞組的匝數(shù)。這樣在變壓器以小
容量運行時，可以使變壓器的空載損耗、負載損耗
同時降低，達到節(jié)省電能的目的。
SⅡ__M．T三相調(diào)容量變壓器的容量為50。
萬方數(shù)據(jù)
小水電2017年第4期(總第196期) 技術交流
315 kvA，其全容量的空載損耗和負載損耗與sⅡ型
變壓器相同。當半容量時空載損耗約為全容量的
l／3左右，負載損耗約為全容量的3／4左右；1／4
容量時空載損耗為全容量的1／3左右，負載損耗為
全容量的1／5左右。由此可見，在半容量及以下容
量運行時，節(jié)省的電能是相當大的?？烧{(diào)容量變壓
器適用于用電季節(jié)性強、負荷變化大、電壓波動
大、最大負荷利用小時低、設備利用率低的地方，
特別適宜在農(nóng)村使用。
3兩種接線組別配變的性能及應用
10 kV配變應用比較廣泛的基本上有兩種接線
組別：D1，Il曠ll和瑚l曠12，在原理和性能上有
下列不同。
3．1空栽運行方面
對Wrl曠12接法的變壓器，因10 kv側(cè)是星
形接法，三次及三次以上諧波電流通不過，空載勵
磁電流只為正弦波，鐵芯磁通為平頂波，分解后除
正弦波外還含有三次及以上諧波磁通成份較大。對
于三芯柱鐵芯配變來說，三次及以上諧波磁通無通
路，只好通過空氣隙、油箱壁、夾緊螺絲成通路，
這樣增加了鐵芯損耗。
對Dyn『11接法的變壓器而言，由于10 kV
側(cè)是三角形接法，三次及三次以上諧波電流可以在
高壓澆組內(nèi)成環(huán)流，這樣鐵芯柱中產(chǎn)生的磁通為正
弦波，不會產(chǎn)生額外高的鐵芯損耗。
因此，同容量的配變，空載損耗腳o-11接
法比Ⅵr·o一12接法可減少損耗約10％左右。
3．2負載運行方面
變壓器400 V低壓側(cè)都是星形帶中性線接法，
由于三相負載的不對稱，在中性線上有零序電流通
過，故在各相均通過l／3的零序電流。對wI·r
12接法而言，10 kv側(cè)是星形接法，沒有零序電流
可通過，所以零序磁通在三柱鐵芯中無通路，只好
通過空氣隙、油箱壁、夾緊螺絲形成道路，產(chǎn)生了
附加損耗。對Dyno_11接法言，lO kv側(cè)是三角形
接法，一次繞組的零序電流可以在繞組中環(huán)流，反
過來可以削弱低壓二次繞組中的零序電流，不至于
使零序磁通過大，造成的附加損耗也較小。
所以《農(nóng)村低壓電力技術規(guī)程》(DL／T 499—
2001)有相應規(guī)定：腳曠11接法的變壓器，低壓
側(cè)中性線上的電流不應超過低壓側(cè)額定電流的
40％；而YYn曠12接法的變壓器，低壓側(cè)中性線
上的電流不應超過低壓側(cè)額定電流的25％。
因此，同容量的配變，腳o_11接法的變壓
器比YYn曠12接法的變壓器在負載運行時更可充
分利用配變?nèi)萘浚郊訐p耗也較小些。
3．3零序阻抗不同
經(jīng)實測，YYn曠12接法配變的零序阻抗要比
同容量的哳曠11接法的配變大8。10倍，同樣
零序電壓也要大8—10倍，因此造成YYno—12接
法配變中性點位移也比較大，相電壓不對稱程序也
比較嚴重，電壓質(zhì)量也會稍差。
由于腳曠1l接法的配變零序阻抗比較小，
所以當400 V低壓母線處發(fā)生單相短路時，短路電
流較大，使低壓側(cè)總開關處的過電流保護靈敏度比
較高，同樣使10 kv側(cè)的過電流保護作低壓單相接
地保護的后備保護時，靈敏度也較高。
根據(jù)上面幾個方面的分析比較，可以看出
Dyn曠1l接法的配變優(yōu)點比較多，可以使用在各
種容量；而H110-一12接法的配變一般應用在l 800
kVA以下的容量。
4新型節(jié)電環(huán)保式配變應推廣使用
目前在運用的新型節(jié)電環(huán)保式配變主要有兩種
形式：非晶合金鐵芯配變和三相立體卷鐵芯配變。
非晶合金是一種新型鐵磁性材料，它具有獨特
結(jié)構(gòu)，兼有金屬和玻璃的特性，有高強韌性、耐腐
蝕性、優(yōu)良的高導磁性能等。非晶合金與常規(guī)的硅
鋼材料相比有一個十分突出的磁性特性，就是超低
損耗，是一種很理想的變壓器鐵芯材料。
非晶合金鐵芯變壓器是20世紀80年代由美國
通用電氣公司(GE)聯(lián)合美國電力研究所(EPm)
和帝國電力研究公司(ESEERG0)研制出來的，
1986年開始商業(yè)化生產(chǎn)。我國政府也十分重視非
晶合金鐵芯變壓器的研究、開發(fā)和生產(chǎn)。1994年
開始引進新技術，1995年后進人批量生產(chǎn)。至今，
非晶合金鐵芯的配電變壓器如sH—15M型已有成
批生產(chǎn)，最大容量2 500 kVA。
非晶合金配變具有高導磁率、超低損耗等特
點，空載損耗僅為常規(guī)硅鋼配變產(chǎn)品s11型的÷左
右；并可以采用全密封免維護結(jié)構(gòu)，安全節(jié)能，已
· 13 ·
萬方數(shù)據(jù)
技術交流sMAIL m『DRo PoWER 2017Ⅳ0．4．‰以Ⅳo．J粥
廣泛應用于10 kv配電系統(tǒng)，國內(nèi)沈變、上變、浙
江三變、浙江電力變等廠家都生產(chǎn)非晶合金鐵芯
配變。
卷鐵芯配變采用三相對稱立體式結(jié)構(gòu)，其鐵芯
是由單框片立體三角形布置的三相柱軛組成。每個
柱體由優(yōu)質(zhì)冷軋硅鋼薄帶連續(xù)卷制，3個鐵芯柱是
等邊三角形立體排列，3個磁路一樣長，且磁路中
無空氣隙，卷繞很緊密。另外，還經(jīng)過真空充氮退
火處理以消除加工應力，提高了導磁率，改善了電
磁性能；高低壓線卷使用專用繞線機直接在鐵芯柱
紙筒上繞制，整體結(jié)構(gòu)堅實緊湊，能承受更大的短
路沖擊力。由于卷繞鐵芯材質(zhì)優(yōu)良以及繞制工藝精
密，使其空載電流顯著降低(平均下降70％左
右)，因此產(chǎn)品具有空載損耗低、空載電流低、噪
音低的性能，提高了電能質(zhì)量，節(jié)電效果顯著，是
有利于環(huán)保的節(jié)電設備。s13～MRL型(MRL代表
全密封立體三角形卷鐵芯)卷鐵芯配變?nèi)萘繌?0
k、U到1 600 kVA。
這里把浙江三變公司生產(chǎn)的SH_一15M系列非
晶合金配變、浙江電力變公司生產(chǎn)的s13一MRL型
卷鐵芯配變與常規(guī)s11型硅鋼配變的空載鐵損，空
載電流列表作如下比較(見表1)：
表1 3種配變比較
從表1可以看出，SH_一15M非晶合金配變和
S13一MRL卷鐵芯配變的空載損耗比常規(guī)卜ll硅
鋼配變減少27％～63％左右，1臺315 kvA非晶合
金配變?nèi)昕晒?jié)約空載損耗約2 715 kW·h，累計一
個地區(qū)、一個城市節(jié)電效果是很可觀的。因此我們
應宣傳推廣，逐步應用非晶合金配變和卷鐵芯配
變，這符合我國節(jié)能減排的環(huán)保政策。
5結(jié)語
通過以上分析，對小水電供用電系統(tǒng)中的10
kv配變應用可建議如下：
(1)Dyn曠11接法的配變比YYn曠12接法的
配變性能較好，可作為發(fā)電機升壓及全面應用于用
電側(cè)；YYr，o一12一般應用在小容量的配變中。
(2)對負荷比較穩(wěn)定，不大會過載的小區(qū)、企
事業(yè)用電，選用全密封式的配變比較合適，因為全
密封式可免維護，并延長使用壽命。
· 14·
(3)對用電負荷變化比較大，過載的可能性
大，像一些施工機械、軋鋼電動機等負載，一般不
宜使用全密封配變，應選用帶油枕的非密封式配變
和調(diào)容量配變比較合適。
(4)應加強宣傳和逐步推廣應用節(jié)電環(huán)保式的
非晶合金配變和卷鐵芯配變，雖然目前這類配變價
格較高，但它符合我國的節(jié)能減排政策。由于這類
配變空載損耗小，節(jié)能的效益可以補償價格上的差
距，隨著應用量的增大，廠家的生產(chǎn)成本會不斷下
降，因此今后應用的發(fā)展方向會逐步增大。
參考文獻：
[1]GB 50054-20l

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