变压器容量的选择与计算
【摘要】电力变压器是供配电系统中必不可少且应用极广的设备，正确合理地选择变压器，是电力系统经济、安全、可靠地运行的保证，在节能降耗方面也有重要意义。本文详细地阐述了根据系统负荷选择变压器的方法和步骤。
【关键词】变压器计算负荷无功补偿
电力变压器是供电系统中的关键设备，其主要功能是升压或降压以利于电能的合理输送、分配和使用，对变电所主接线的形式及其可靠与经济有着重要影响。所以，正确合理地选择变压器的类型、台数和容量，是主接线设计中一个主要问题。
一、台数选择
变压器的台数一般根据负荷等级、用电容量和经济运行等条件综合考虑确定。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：
1.有大量一级或二级负荷在变压器出现故障或检修时，多台变压器可保证一、二级负荷的供电可靠性。当仅有少量二级负荷时，也可装设一台变压器，但变电所低压侧必须有足够容量的联络电源作为备用。
2.季节性负荷变化较大根据实际负荷的大小，相应投入变压器的台数，可做到经济运行、节约电能。
3.集中负荷容量较大虽为三级负荷，但一台变压器供电容量不够，这时也应装设两台及以上变压器。
当备用电源容量受到限制时，宜将重要负荷集中并且与非重要负
荷分别由不同的变压器供电，以方便备用电源的切换。 二、容量选择
变压器容量的选择，要根据它所带设备的计算负荷，还有所带负荷的种类和特点来确定。首先要准确求计算负荷，计算负荷是供电设计计算的基本依据。确定计算负荷目前最常用的一种方法是需要系数法，按需要系数法确定三相用电设备组计算负荷的基本公式为：
有功计算负荷（kw ） c m d e P P K P == 无功计算负荷（kvar ） tan c c Q P ϕ= 视在计算负荷（kvA ） cos c
c P S ϕ= 计算电流（A ）
c I =
式中 N U ——用电设备所在电网的额定电压（kv ）;
d K ——需要系数；
例如：某380V 线路上，接有水泵电动机5台，共200kW ，另有通风机5台共55kW ，确定线路上总的计算负荷的步骤为
（1）水泵电动机组 查表得d K =0.7~0.8(取d K =0.8)，
cos 0.8ϕ=，tan 0.75ϕ=，因此
.1.1.10.8200160c d e P K P kw kw ==⨯= .1.11tan 1600.75120var c c Q P kw k ϕ==⨯=
（2）通风机组 查表得d K =0.7~0.8(取d K =0.8)，cos 0.8ϕ=，
tan 0.75ϕ=，因此
.2.2.20.85544c d e P K P kw kw ==⨯=
.2.22tan 440.7533var c c Q P kw k ϕ==⨯=
考虑各组用电设备的同时系数，取有功负荷的为0.95P K =∑，无功负荷的为0.97q K =∑，总计算负荷为
.1.1.2.2()0.95(16044)193.8c d e d e p P K K P K P kw kw =+=⨯+=∑
.1.2()0.97(12033)148.41var c c c q
Q K
Q Q k =+=⨯+=∑
244c S kvA ===
370.7c I A =
== 计算出设备的计算负荷后，就可选择变压器了。变压器的容量.N T
S 首先应保证在计算负荷C S 下变压器长期可靠运行。
对仅有一台变压器运行的变电所，变压器容量应满足下列条件 .N T C S S >
考虑到节能和留有余量，变压器的负荷率一般取70%~85%。 对两台变压器运行的变电所，通常采用等容量的变压器，每台容量应同时满足以下两个条件：
①满足总计算负荷70%的需要，即 .0.7N T C S S ≈；
②满足全部一、二级负荷()C S I+∏的需要，即.()N T C S S I+∏≥。 条件①是考虑到两台变压器运行时，每台变压器各承受总计算负荷的50%，负载率约为0.7，此时变压器效率较高。而在事故情况下，一台变压器承受总计算负荷时，只过载40%，可继续运行一段时间。在此时间内，完全有可能调整生产，可切除三级负荷。条件②是考虑在事故情况下，一台变压器仍能保证一、二级负荷的供电。 当选用不同容量的两台变压器时，每台变压器的容量可按下列条
件选择： .1.2N T N T C S S S +>且 .1()N T C S S I+∏≥ .2()N T C S S I+∏≥
另外，变压器的容量应满足大型电动机及其他冲击负荷的起动要求，并满足今后5-10年负荷增长的需要。 再回到上例中，综合计算结果为：
按照变压器的负荷率一般取70%~85%（这里取70%）进行计算： 所选变压器的容量为：244/0.7=348.6kvA 故可选400kvA 的变压器。
若有无功功率补偿装置，可使供电系统的电能损耗和电压损耗降低，从而可选较小容量的电力变压器。如上例情况，在没有功率补偿装置时，功率因数为0.794，达不到国家标准，造成电能浪费，假设要使功率因数提高到0.95，无功补偿容量Q N.C 应为：
.(tan tan )N C C C
C Q Q Q P ϕϕ''=-=- []244tan(arccos0.794)tan(arccos0.95)=⨯- 84.7=kvar
所以经补偿后的结果为：
这时可以算出有补偿装置后，变压器所选的容量为：204/0.7=291.4因此可以用315kvA的变压器就可以了。由此可见，利用无功补偿提高功率因数，可以减少投资和节约有色金属，对整个供电系统大有好处。
综上所述，电力变压器的选择取决于计算负荷，而计算负荷又与系统中的负荷大小和负荷特性以及系统中的功率补偿装置有关。了解了这两点，可以根据实际情况灵活选择变压器的容量，电力变压器在运行中，其负荷总是变化的，在必要时允许过负荷运行，但是，对室内变压器，过负荷不得超过20%；对室外变压器，过负荷不得超过30%。
选矿厂李健
2008.10.25
