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【摘 要】 随着工厂在国民经济发展中的作用日益突出，电能是联系各工厂企业的重要因素，安全生产及正确的利用电能，是企业发展的基础，必须给予高度的重视。所以，工厂供配电及高压配电系统的设计必不可少，同时，做好工厂的供配电设计，可以减少企业的电能损耗，提高企业的电能利用率，使企业能够安全、可靠、经济地运行，另外，做好供配电工作，对于促进工业生产、降低产品成本、实现生产自动化和工业现代化有着十分重要的意义。根据工厂的原始资料和本车间的实际情况，联系自己已有的知识与经验，本文主要就电解铝车间变电所变压器的选择与保护作介绍，以期能对实践操作起指导作用。
【关键词】 变电所；变压器；保护装置
1 变压器型号的选择
变压器的主要功能是升高或降低电压，以利于电能的合理输送、分配和使用。在选择变压器时，应选用低损耗节能型变压器，如S9系列或S10系列。高损耗变压器已经被淘汰，不再采用。在多尘和有腐蚀性气体严重影响变压器安全的场所，应选择密闭型变压器或防腐型变压器；供电系统中没有特殊要求和民用建筑独立变电所常采用三相油浸自冷电力变压器（S9，S10—M，S11，S11—M等）；对于高层建筑、地下建筑、发电厂、化工等单位对消防要求较高的场所，宜采用干式电力变压器（SC，SCZ，SG3，SG10，SC6等）；对电网电压波动较大的，为改善电能质量应采用有载调压电力变压器（SZ7，SFSZ，SGZ3等）。
2 变压器台数的确定
①应满足用电负荷对可靠性的要求。在有一、二级负荷点变电所中，选择两台主变压器，应在技术、经济上比较合理时，主变压器选择也可多于两台。
②对季节性负荷或昼夜负荷比较大的宜采用经济运行方式的变电所，技术经济合理时可选择两台主变压器。
③三级负荷一般选择采用一台主变压器，负荷较大时，也可选择两台主變压器。
3 变压器容量的确定
装单台变压器时，其额定容量Sn应能满足全部用电设备的计算负荷Sc，考虑负荷发展应留有一定得容量裕度，并考虑变压器的经济运行，即
Sn≥（1.15～1.4）Sc
Sn≥（1.15～1.4）*735=（845.3～1029）kVA
装有两台变压器时，其中任意一台主变压器容量Sn应同时满足下列两个条件：
①任一台主变压器单独运行时，应满足总计算负荷的60%～70%的要求，即
Sn=（0.6～0.7）Sc
②任一台主变压器单独运行时，应能满足全部一、二级负荷Sc（Ⅰ+Ⅱ）的需要，即
Sn≥Sc（Ⅰ+Ⅱ）
考虑到本电解铝车间电力负荷情况及其主接线方式，此车间宜选用两台变压器。
Sn=（0.6～0.7）Sc=（0.6～0.7）*735=441kVA
本车间一、二级负荷为450kVA，同时考虑到车间的长期发展性，可选择两台容量为630kVA的变压器，即型号为S9—630/0.4，其具体参数为空载损耗为1200W，负载损耗为6200W，阻抗电压为4.5%，空载电流为0.9%。
4 电力变压器的保护
电力变压器是电力系统中使用相当普遍和十分重要的电气设备。虽然它有别于发电机，是一种静止的电气设备，结构比较可靠，发生故障的机会相对较少。但它一旦发生故障将会给供电的可靠性和系统的正常运行带来严重的后果。为了保证变压器的安全运行、防止故障的扩大，按照变压器可能发生的故障，装设灵敏、快速、可靠和选择性好的保护装置是十分必要的。
变压器的故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障。油箱内部故障是指发生在变压器油箱内的线圈相间短路、接地短路或匝间短路，其中最常见的是线圈匝间短路。发生内部故障是很危险的，因为故障点的高温电弧不仅会烧坏线圈绝缘和铁心，而且由于变压器油和绝缘材料在高温下强烈气化，严重时将引起油的爆炸，后果严重。变压器油箱外部故障常见的是油箱外绝缘套管的故障，它可导致引出线相间短路或对外壳之间的接地短路。
变压器的异常工作状态主要有过负荷、外部短路引起的过电流、外部接地短路引起的中性点过电压、油面降低及过电压或频率降低引起的过励磁等。针对上述各种故障与异常工作状态，变压器应装设继电保护如下。
4.1瓦斯保护
瓦斯保护（包括重瓦斯、轻瓦斯保护）用来反应变压器油箱内的故障（包括油面降低）。容量为0.8MVA及以上的油浸式变压器和0.4MVA及以上的室内油浸式变压器均应装设瓦斯保护。其中，轻瓦斯保护作用于信号，重瓦斯保护作用于跳开变压器各侧断路器。
4.2纵联差动保护或电流速断保护
纵联差动保护或电流速断保护用来反应变压器油箱内或其引出线的短路故障。对6.3MVA以下的厂用工作变压器，并联运行的变压器和10MVA以下的厂用备用变压器、单独运行的变压器，当后备保护的时限大于0.5s时，应装设电流速断保护作为快速保护。当所装设电流速断保护的灵敏性不能满足要求时，应装设纵联差动保护。对高压侧电压为330kV及以上的变压器，可装设双重差动保护（在纵联差动保护对单相接地短路的灵敏性不符合要求时，应增设零序差动保护）。
4.3过电流保护或负序电流保护
过电流保护用来反应外部相间短路引起的变压器过电流，同时是变压器内部相间短路的后备保护。当采用一般过电流保护而灵敏度不能满足要求时，可采用复合电压起动的过电流保护或负序电流保护。
4.4零序电流保护
在电压为110kV及以上中性点直接接地电网中的变压器上，一般应装设零序电流保护，主要用来反应变压器外部接地短路引起的变压器过电流，同时作为变压器内部接地短路的后备保护。
4.5过负荷保护 过负荷保护用来反应变压器的对称过负荷。容量为0.4MVA及以上的变压器，数台并列运行或单独运行且作为其它负荷的备用电源时，应装设过负荷保护。对于自耦变压器或多线圈变压器，其过负荷保护应能反应公共线圈及各侧的过负荷，过负荷保护动作后发出信号。对无人值班的变电站，过负荷保护动作后，可起动自动减负荷装置，必要时跳开断路器。
4.6过励磁保护
过励磁保护用于大容量变压器，反应变压器过励磁（实际工作磁密超过额定工作磁密）.且動作于信号或跳开变压器。
考虑到本电解铝车间的实际情况，本车间电力变压器选择瓦斯保护，其基本原理如下：
（1）瓦斯保护的基本原理
当在变压器油箱内部发生故障（包括轻微的匝间短路和绝缘破坏引起的经电弧电阻的接地短路）时，由于故障点电流和电弧的作用，将使变压器油（通常为25#绝缘油）及其它绝缘材料因局部受热而分解产生气体，因气体比较轻，它们将从油箱流向油枕的上部。当故障严重时，油会迅速膨胀并产生大量的气体，此时将有剧烈的气体夹杂着油流冲向油枕的上部，使继电器的接点动作，接通指定的控制回路，并及时发出信号或自动切除变压器，构成反应于上述气体而动作的保护装置称为瓦斯保护。
瓦斯继电器是构成瓦斯保护的主要元件，例如FJ3——80型、QJ系列，它安装在油箱本体与油枕之间的连接管道上，为了增加瓦斯保护的灵敏系数与可靠性，必须使变压器内故障所产生的气体全部顺利地通过瓦斯继电器，因此在安装变压器时应使油箱体向油枕方向倾斜1～1.5%，油管应向油枕方向倾斜2～4%。
继电器在正常运行时，其内部充满变压器油，当变压器内部轻微故障时，变压器由于分解产生的少量气体上升并聚集在瓦斯继电器上部的气室内，迫使油面亦随之转动下降，致使上磁钢接近于一对干簧接点，动作后发出轻瓦斯故障信号。如果是严重故障，产生大量气体，同时油温升高，热油膨胀，箱体内压力剧增，形成油气流迅速冲动继电器下部挡板，致使下磁钢接近于另一对干簧接点，作用于跳闸。
（2） 瓦斯继电器的整定
瓦斯继电器的整定，可通过压差式流速试验或者油泵式油速试验设备进行，起动值按油流速度整定，一般对重瓦斯采用0.5～1.5m/s，当变压器有强迫油循环装置时用1～1.5m/s范围，无强迫循油循环装置时用0.6～1m/s范围；对轻瓦斯采取气体在继电器内占有空间的体积来整定，范围为250～300cm3时发出信号。
5 结语
变压器是车间变电所当中重要的关键设备之一，变压器的正确选择对车间变电所的可靠运行以及节约建设资金都具有非常重要的意义。因此正确选择变压器是建设车间变电所必不可少的一个重要环节。
参考文献：
[1]谭金超，谭学知.10KV配电工程设计手册[M].中国电力出版社.2004.11
[2]李宗刚，梁学相.现代企业供用电设计[M].辽宁科学技术出版社.1993.10
[3]汪永华.工厂供电[M].机械工业出版社.2007.1
[4]孙琴梅.工厂供配电技术[M].化学工业出版社.2006.5
【关键词】 变电所；变压器；保护装置
1 变压器型号的选择
变压器的主要功能是升高或降低电压，以利于电能的合理输送、分配和使用。在选择变压器时，应选用低损耗节能型变压器，如S9系列或S10系列。高损耗变压器已经被淘汰，不再采用。在多尘和有腐蚀性气体严重影响变压器安全的场所，应选择密闭型变压器或防腐型变压器；供电系统中没有特殊要求和民用建筑独立变电所常采用三相油浸自冷电力变压器（S9，S10—M，S11，S11—M等）；对于高层建筑、地下建筑、发电厂、化工等单位对消防要求较高的场所，宜采用干式电力变压器（SC，SCZ，SG3，SG10，SC6等）；对电网电压波动较大的，为改善电能质量应采用有载调压电力变压器（SZ7，SFSZ，SGZ3等）。
2 变压器台数的确定
①应满足用电负荷对可靠性的要求。在有一、二级负荷点变电所中，选择两台主变压器，应在技术、经济上比较合理时，主变压器选择也可多于两台。
②对季节性负荷或昼夜负荷比较大的宜采用经济运行方式的变电所，技术经济合理时可选择两台主变压器。
③三级负荷一般选择采用一台主变压器，负荷较大时，也可选择两台主變压器。
3 变压器容量的确定
装单台变压器时，其额定容量Sn应能满足全部用电设备的计算负荷Sc，考虑负荷发展应留有一定得容量裕度，并考虑变压器的经济运行，即
Sn≥（1.15～1.4）Sc
Sn≥（1.15～1.4）*735=（845.3～1029）kVA
装有两台变压器时，其中任意一台主变压器容量Sn应同时满足下列两个条件：
①任一台主变压器单独运行时，应满足总计算负荷的60%～70%的要求，即
Sn=（0.6～0.7）Sc
②任一台主变压器单独运行时，应能满足全部一、二级负荷Sc（Ⅰ+Ⅱ）的需要，即
Sn≥Sc（Ⅰ+Ⅱ）
考虑到本电解铝车间电力负荷情况及其主接线方式，此车间宜选用两台变压器。
Sn=（0.6～0.7）Sc=（0.6～0.7）*735=441kVA
本车间一、二级负荷为450kVA，同时考虑到车间的长期发展性，可选择两台容量为630kVA的变压器，即型号为S9—630/0.4，其具体参数为空载损耗为1200W，负载损耗为6200W，阻抗电压为4.5%，空载电流为0.9%。
4 电力变压器的保护
电力变压器是电力系统中使用相当普遍和十分重要的电气设备。虽然它有别于发电机，是一种静止的电气设备，结构比较可靠，发生故障的机会相对较少。但它一旦发生故障将会给供电的可靠性和系统的正常运行带来严重的后果。为了保证变压器的安全运行、防止故障的扩大，按照变压器可能发生的故障，装设灵敏、快速、可靠和选择性好的保护装置是十分必要的。
变压器的故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障。油箱内部故障是指发生在变压器油箱内的线圈相间短路、接地短路或匝间短路，其中最常见的是线圈匝间短路。发生内部故障是很危险的，因为故障点的高温电弧不仅会烧坏线圈绝缘和铁心，而且由于变压器油和绝缘材料在高温下强烈气化，严重时将引起油的爆炸，后果严重。变压器油箱外部故障常见的是油箱外绝缘套管的故障，它可导致引出线相间短路或对外壳之间的接地短路。
变压器的异常工作状态主要有过负荷、外部短路引起的过电流、外部接地短路引起的中性点过电压、油面降低及过电压或频率降低引起的过励磁等。针对上述各种故障与异常工作状态，变压器应装设继电保护如下。
4.1瓦斯保护
瓦斯保护（包括重瓦斯、轻瓦斯保护）用来反应变压器油箱内的故障（包括油面降低）。容量为0.8MVA及以上的油浸式变压器和0.4MVA及以上的室内油浸式变压器均应装设瓦斯保护。其中，轻瓦斯保护作用于信号，重瓦斯保护作用于跳开变压器各侧断路器。
4.2纵联差动保护或电流速断保护
纵联差动保护或电流速断保护用来反应变压器油箱内或其引出线的短路故障。对6.3MVA以下的厂用工作变压器，并联运行的变压器和10MVA以下的厂用备用变压器、单独运行的变压器，当后备保护的时限大于0.5s时，应装设电流速断保护作为快速保护。当所装设电流速断保护的灵敏性不能满足要求时，应装设纵联差动保护。对高压侧电压为330kV及以上的变压器，可装设双重差动保护（在纵联差动保护对单相接地短路的灵敏性不符合要求时，应增设零序差动保护）。
4.3过电流保护或负序电流保护
过电流保护用来反应外部相间短路引起的变压器过电流，同时是变压器内部相间短路的后备保护。当采用一般过电流保护而灵敏度不能满足要求时，可采用复合电压起动的过电流保护或负序电流保护。
4.4零序电流保护
在电压为110kV及以上中性点直接接地电网中的变压器上，一般应装设零序电流保护，主要用来反应变压器外部接地短路引起的变压器过电流，同时作为变压器内部接地短路的后备保护。
4.5过负荷保护 过负荷保护用来反应变压器的对称过负荷。容量为0.4MVA及以上的变压器，数台并列运行或单独运行且作为其它负荷的备用电源时，应装设过负荷保护。对于自耦变压器或多线圈变压器，其过负荷保护应能反应公共线圈及各侧的过负荷，过负荷保护动作后发出信号。对无人值班的变电站，过负荷保护动作后，可起动自动减负荷装置，必要时跳开断路器。
4.6过励磁保护
过励磁保护用于大容量变压器，反应变压器过励磁（实际工作磁密超过额定工作磁密）.且動作于信号或跳开变压器。
考虑到本电解铝车间的实际情况，本车间电力变压器选择瓦斯保护，其基本原理如下：
（1）瓦斯保护的基本原理
当在变压器油箱内部发生故障（包括轻微的匝间短路和绝缘破坏引起的经电弧电阻的接地短路）时，由于故障点电流和电弧的作用，将使变压器油（通常为25#绝缘油）及其它绝缘材料因局部受热而分解产生气体，因气体比较轻，它们将从油箱流向油枕的上部。当故障严重时，油会迅速膨胀并产生大量的气体，此时将有剧烈的气体夹杂着油流冲向油枕的上部，使继电器的接点动作，接通指定的控制回路，并及时发出信号或自动切除变压器，构成反应于上述气体而动作的保护装置称为瓦斯保护。
瓦斯继电器是构成瓦斯保护的主要元件，例如FJ3——80型、QJ系列，它安装在油箱本体与油枕之间的连接管道上，为了增加瓦斯保护的灵敏系数与可靠性，必须使变压器内故障所产生的气体全部顺利地通过瓦斯继电器，因此在安装变压器时应使油箱体向油枕方向倾斜1～1.5%，油管应向油枕方向倾斜2～4%。
继电器在正常运行时，其内部充满变压器油，当变压器内部轻微故障时，变压器由于分解产生的少量气体上升并聚集在瓦斯继电器上部的气室内，迫使油面亦随之转动下降，致使上磁钢接近于一对干簧接点，动作后发出轻瓦斯故障信号。如果是严重故障，产生大量气体，同时油温升高，热油膨胀，箱体内压力剧增，形成油气流迅速冲动继电器下部挡板，致使下磁钢接近于另一对干簧接点，作用于跳闸。
（2） 瓦斯继电器的整定
瓦斯继电器的整定，可通过压差式流速试验或者油泵式油速试验设备进行，起动值按油流速度整定，一般对重瓦斯采用0.5～1.5m/s，当变压器有强迫油循环装置时用1～1.5m/s范围，无强迫循油循环装置时用0.6～1m/s范围；对轻瓦斯采取气体在继电器内占有空间的体积来整定，范围为250～300cm3时发出信号。
5 结语
变压器是车间变电所当中重要的关键设备之一，变压器的正确选择对车间变电所的可靠运行以及节约建设资金都具有非常重要的意义。因此正确选择变压器是建设车间变电所必不可少的一个重要环节。
参考文献：
[1]谭金超，谭学知.10KV配电工程设计手册[M].中国电力出版社.2004.11
[2]李宗刚，梁学相.现代企业供用电设计[M].辽宁科学技术出版社.1993.10
[3]汪永华.工厂供电[M].机械工业出版社.2007.1
[4]孙琴梅.工厂供配电技术[M].化学工业出版社.2006.5