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[摘 要]10kV 配电变压器是城乡电网电力系统的重要组成部分，其作用主要在于将接收到的电力电压等级有效升级转换、或者对其进行降级转换，以便于其可以适用于城乡电网的需求。文章重点就10kV 配电变压器的设计方法进行相关研究，以供参考。
[关键词]10kv 配电变压器 绕组匝数 设计要点
中图分类号：TM421 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）12-0007-01
随着城乡一体化建设进程的不断加快，国内城乡电网改革逐渐推进，尤其是10kV配电网发展非常迅速，已成为国家电网的重要部分，同时也为城乡经济的发展提供了基础和保障。然而，要想充分发挥城乡电网的作用，必须确保10kV配电变压器设计质量，这关系着整个电网系统运行的安全稳定性。
一、变压器基本结构及工作原理
从变压器功能看铁心是磁路部分，绕组是电路部分；铁心多采用0.27mm-
0.3mm厚的硅钢片叠装而成，片间彼此绝缘，所以具有较高的导磁系数以及减少磁滞和涡流损耗；相邻两层铁心叠片的接缝要互相错开是因为铁心磁回路不能有间隙，减少变压器的励磁电流。变压器绕组基本都用包有绝缘的铜导线绕制而成，或用铝线代替铜线。变压器还有许多其他附件，如储油柜、气体继电器、油箱，安全气道等。变压器的工作原理为：变压器通过电磁感应变电压、变电流、变阻抗；从变压器功能来看，铁心和绕组是最重要的部分；一个绕组接电源为一次绕组即一次绕组、初级，另一个接负载为副绕组即二次绕组、次级；变压器是输送交流电时所使用的一种变电压和变电流的设备，它能将一种绕组的电压和电流从某种数量等级改变为另一种绕组的另外一种等级的电压和电流。一次、二次绕组套装在同一铁心柱上，有时为了得到多组输出电压，二次侧就接成多组绕组。
二、 小型变压器的设计原则
变压器设计的主要指标有两个，一是性能指标，即所设计的变压器在传递一定的电力时，要满足规定的电压和阻抗要求，具有标准范围内的损耗值和良好的散热条件及工艺条件。为此，变压器在参数选择、材料选用、绕组型式及排列、散热布置等方面都要满足性有的要求。二是经济指标，在满足性能指标的前提下，希望变压器的重量轻，材料消耗少。
三、变压器负载率的选择
变电站主变压器容量的选择，除了要计算负载容量外，还应确定变压器的负荷率T。目前对负荷率T的取值有两种不同的观点和做法，一种认为T值大好，取高负荷率；另一种相反，认为T值小好，取低负荷率。
T的具体取值和变电站变压器台数N有关。高负荷率：当N=2时，T=65%左右；当N=3时，T=87%左右；当N=4时，T=100%左右。取高负荷率是根据变压器负荷能力中的绝缘老化理论，允許变压器短时间过负荷而不会影响到变压器的使用寿命。一般取过负荷的1.3倍，延续时间2h。这种取值按“N-1”准则，在最高负荷时，当变电站有一台变压器故障停运，其余变压器必须承担全部负载而过负荷运行，过负荷率为1.3。低负荷率：当N=2时，T=50%左右；当N=3时，T=67%左右；当N =4时，T=75%左右。这种观点与高负荷率截然不同。在最高负荷时，当变电站有一台变压器故障停运时，剩余变压器可以承担全部负载而不过负荷。
两种负载率的选择都有其合理的地方，主要差别如下：第一，选择高负荷率的电网投资比选择低负荷率节省。低负荷率电网的变压器容量选择较大，相应配套的一二次设备参数等级增加，必然带来投资增加，运营成本增大。低负荷率电网的可靠性和安全性高于高负荷率电网。高负荷率电网虽然也能满足“N-1”的要求，但是设备超载对电网安全稳定运行不利。第二，高负荷率的电网和低负荷率的电网网损与负荷特性有关。由于现在采用的变压器大部分是低能耗变压器，空载损耗大为降低，变压器经济运行的范围越来越大，在负载波动不大的情况下，或在最小负载不低于一定比例的情况下（不低于10%），低负荷率变压器由于铜损较小，不一定比高负荷率变压器损耗大。变压器取低负荷率可以简化网络接线，减少联络线数量，对简化继电保护和自动装置的配置有利。
（五）变压器油箱设计要点
油箱是变压器的主要部件之一，是保护变压器器身的外壳和盛装变压器油的容器，同时又是安装变压器外部附件的载体。因此变压器油箱必须满足以下要求：①能够承受变压器器身和变压器油的重量以及变压器总体的起吊重量；②能够承载变压器外部所有附件的重量；③在运输中能够承受冲击加速度的作用和运行条件下的地震力或风力；④要求大型变压器油箱能够承受抽真空注油时大气压力的作用，对中小型变压器则不要求；⑤既要能承受内部油压的作用，还要保证变压器在内部发生事故时油箱不爆裂。在传统的小型变压器设计中，针对油箱机械强度和刚度的设计多采用经验设计和类比设计，而不做详细的应力和变形的分析及计算。这种用经验设计及类比设计方法得到的变压器油箱成型后，其机械强度和刚度通常没有确切的设计数据。在变压器油箱的机械强度和刚度分析计算中我们引入了有限元方法，可以有效地解决以上问题。
综上所述，要想设计出性价比较高的变压，铁芯的截面积只能大不能小，适当减少每伏的匝数，详细分析负载情况，合理选用漆包线的规格。只有通过反复实践细心推敲，才能切实提升小型变压器的设计质量。
参考文献
[1] 夏立伟，汪旭旭，辛巍，范杨.电力变压器铁心柱截面优化设计[J].宁夏电力，2015，05.
[2] 王云艳，王永强，刘长林，王文杰.小型高压充电实验装置中高压变压器设计[J].测试技术学报，2012，01.
[关键词]10kv 配电变压器 绕组匝数 设计要点
中图分类号：TM421 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）12-0007-01
随着城乡一体化建设进程的不断加快，国内城乡电网改革逐渐推进，尤其是10kV配电网发展非常迅速，已成为国家电网的重要部分，同时也为城乡经济的发展提供了基础和保障。然而，要想充分发挥城乡电网的作用，必须确保10kV配电变压器设计质量，这关系着整个电网系统运行的安全稳定性。
一、变压器基本结构及工作原理
从变压器功能看铁心是磁路部分，绕组是电路部分；铁心多采用0.27mm-
0.3mm厚的硅钢片叠装而成，片间彼此绝缘，所以具有较高的导磁系数以及减少磁滞和涡流损耗；相邻两层铁心叠片的接缝要互相错开是因为铁心磁回路不能有间隙，减少变压器的励磁电流。变压器绕组基本都用包有绝缘的铜导线绕制而成，或用铝线代替铜线。变压器还有许多其他附件，如储油柜、气体继电器、油箱，安全气道等。变压器的工作原理为：变压器通过电磁感应变电压、变电流、变阻抗；从变压器功能来看，铁心和绕组是最重要的部分；一个绕组接电源为一次绕组即一次绕组、初级，另一个接负载为副绕组即二次绕组、次级；变压器是输送交流电时所使用的一种变电压和变电流的设备，它能将一种绕组的电压和电流从某种数量等级改变为另一种绕组的另外一种等级的电压和电流。一次、二次绕组套装在同一铁心柱上，有时为了得到多组输出电压，二次侧就接成多组绕组。
二、 小型变压器的设计原则
变压器设计的主要指标有两个，一是性能指标，即所设计的变压器在传递一定的电力时，要满足规定的电压和阻抗要求，具有标准范围内的损耗值和良好的散热条件及工艺条件。为此，变压器在参数选择、材料选用、绕组型式及排列、散热布置等方面都要满足性有的要求。二是经济指标，在满足性能指标的前提下，希望变压器的重量轻，材料消耗少。
三、变压器负载率的选择
变电站主变压器容量的选择，除了要计算负载容量外，还应确定变压器的负荷率T。目前对负荷率T的取值有两种不同的观点和做法，一种认为T值大好，取高负荷率；另一种相反，认为T值小好，取低负荷率。
T的具体取值和变电站变压器台数N有关。高负荷率：当N=2时，T=65%左右；当N=3时，T=87%左右；当N=4时，T=100%左右。取高负荷率是根据变压器负荷能力中的绝缘老化理论，允許变压器短时间过负荷而不会影响到变压器的使用寿命。一般取过负荷的1.3倍，延续时间2h。这种取值按“N-1”准则，在最高负荷时，当变电站有一台变压器故障停运，其余变压器必须承担全部负载而过负荷运行，过负荷率为1.3。低负荷率：当N=2时，T=50%左右；当N=3时，T=67%左右；当N =4时，T=75%左右。这种观点与高负荷率截然不同。在最高负荷时，当变电站有一台变压器故障停运时，剩余变压器可以承担全部负载而不过负荷。
两种负载率的选择都有其合理的地方，主要差别如下：第一，选择高负荷率的电网投资比选择低负荷率节省。低负荷率电网的变压器容量选择较大，相应配套的一二次设备参数等级增加，必然带来投资增加，运营成本增大。低负荷率电网的可靠性和安全性高于高负荷率电网。高负荷率电网虽然也能满足“N-1”的要求，但是设备超载对电网安全稳定运行不利。第二，高负荷率的电网和低负荷率的电网网损与负荷特性有关。由于现在采用的变压器大部分是低能耗变压器，空载损耗大为降低，变压器经济运行的范围越来越大，在负载波动不大的情况下，或在最小负载不低于一定比例的情况下（不低于10%），低负荷率变压器由于铜损较小，不一定比高负荷率变压器损耗大。变压器取低负荷率可以简化网络接线，减少联络线数量，对简化继电保护和自动装置的配置有利。
（五）变压器油箱设计要点
油箱是变压器的主要部件之一，是保护变压器器身的外壳和盛装变压器油的容器，同时又是安装变压器外部附件的载体。因此变压器油箱必须满足以下要求：①能够承受变压器器身和变压器油的重量以及变压器总体的起吊重量；②能够承载变压器外部所有附件的重量；③在运输中能够承受冲击加速度的作用和运行条件下的地震力或风力；④要求大型变压器油箱能够承受抽真空注油时大气压力的作用，对中小型变压器则不要求；⑤既要能承受内部油压的作用，还要保证变压器在内部发生事故时油箱不爆裂。在传统的小型变压器设计中，针对油箱机械强度和刚度的设计多采用经验设计和类比设计，而不做详细的应力和变形的分析及计算。这种用经验设计及类比设计方法得到的变压器油箱成型后，其机械强度和刚度通常没有确切的设计数据。在变压器油箱的机械强度和刚度分析计算中我们引入了有限元方法，可以有效地解决以上问题。
综上所述，要想设计出性价比较高的变压，铁芯的截面积只能大不能小，适当减少每伏的匝数，详细分析负载情况，合理选用漆包线的规格。只有通过反复实践细心推敲，才能切实提升小型变压器的设计质量。
参考文献
[1] 夏立伟，汪旭旭，辛巍，范杨.电力变压器铁心柱截面优化设计[J].宁夏电力，2015，05.
[2] 王云艳，王永强，刘长林，王文杰.小型高压充电实验装置中高压变压器设计[J].测试技术学报，2012，01.