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中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
引言
文章结合电气设计工作经验，针对常用配电型变压器的选型、选址、保护设置等问题进行阐述。
2 变压器容量的确定
（1）当建筑物或用电负荷不确定时，可利用下式推算：S=kΣPe/(ηxcosφ)；η为用电设备的平均效率，k为计算损耗系数（参见表1）
表1
cosφ 1.0 0.95 0.85 0.8 0.75 0.6 0.5
k 1.015 1.04 1.054 1.058 1.065 1.069 1.075
（2）当用电负荷一定时，2S=Pjs/(βxcosφ2))；β为变压器负荷率，cosφ2为补偿后变压器功率因数。变压器损耗与负荷率有很大关系，不同型号变压器负荷率是不同的，而且与损失比有关，依据《全国民用建筑工程设计措施》3.4.1.5条规定，变压器负荷率一般取70%～85%。
（3）变压器容量的选择还应考虑变压器短时过负荷允许时间，尤其在选择小容量变压器时尤为重要。单台大功率用电设备起动电流为额定电流7～8倍，因此须核算在最大运行方式下，瞬时最大起动电流必须在变压器允许的过负荷范围内，必要时须加大变压器容量。变压器短时过负荷允许时间参见表2。
表2
油浸式变压器 干式变压器
过负荷/% 允许时间/min 过负荷/% 允许时间/min
30 120 20 60
45 80 30 45
60 45 40 32
75 20 50 18
100 10 60 5
可见油浸式变压器过负荷能力明显高于干式变压器。
例如：给一水泵房3台45kW水泵进行配电设计，水泵运行方式为两用一备，设计选用户外油浸式变压器，依据本节第二条推算负荷率设为0.8，补偿后功率因数为0.95，设计应选择125kVA变压器。但是结合本节第三点，为保证在最大运行方式下，瞬时最大起动电流必须在变压器允许的过负荷范围之内，此电机起动电流为555A，最大运行方式下变压器瞬时最大电流为一台泵的额定电流与另一台泵的起动电流之和，其值约为640A，查表2按照100％过负荷设计最终选择200kVA变压器，同时保证了电机的顺利起动。
3 变压器保护设置
针对变压器保护，规范一般规定800kVA及以上油浸式变压器除配置常用保护外，还应装设瓦斯保护。重瓦斯保护作用于跳闸，轻瓦斯保护作用于信号。变压器常用保护配置：过电流保护、电流速断保护、单相接地保护、过负荷保护、过电压保护。在高压侧中性点直接接地或经小电阻接地的系统中应装设高低压侧单相接地保护。过负荷保护整定应避开发生外部短路及短路时过负荷保护的起动电流，过电流保护动作电流应躲过可能出现的过负荷电流，灵敏系数不小于2，对于变压器运行过电压保护采用金属氧化锌避雷器保护。
4 变压器接地方式及接线组别
依据《供配电系统设计规范》规定，在TN接地型式低压电网中，宜选用Dyn11三相变压器为配电变压器。Dyn11 相比YYn0接线有以下优点：①Dyn11有利于抑制高次谐波；②Dyn11有利于单相接地短路的排除；③Dyn11适宜用于以单相负荷为主，容易出现三相负荷不平衡的情况。经验表明Dyn11单相负荷能力可为总容量的1/3，而YYn0仅为总容量的1/12。
5 变压器型号选取
当变压器容量确定了之后，就要选择变压器型号。近年来由于相应设计标准提高，产品升级，选用时倾向选用损耗小，节能型变压器。反映变压器损耗的参数有两个：△P0空载损耗，△Pk负载损耗。（变压器在运行中内部损耗主要包括铁损及铜损。）
（1）变压器铁损ΔPF：当变压器选定后铁损与负荷无关，为不便损耗。
（2）变压器铜损ΔPU：ΔPU=I12R+I22R=(Il/Ize)2ΔPk；β=Il/Ize=0.5~0.6，由此可见变压器铜损与变压器运行负荷大小有关。
变压器功率损耗：
有功损耗 ΔPB=ΔP0+ΔPk×(Sjs/Se)2
无功损耗QB=Q0 +Qe×(Sjs/Se)2
其中ΔQ0=I0%×Se/100 ΔQe=UK%×Se/100
例如：一整体高层变压器的损耗计算，高层整体有功功率Pjs=1066.5kW，除部分负荷为二级负荷外大部分为三级负荷，初选两台630kVA变压器，设定补偿前功率因数取值0.8，无功功率补偿后功率因数取值0.95。因此補偿容量Qc=450kVar，为保证功率因数0.95以上，设计取补偿容量为480kVar，选择节能型SCB11型变压器技术参数：
△P0=1.13kW，△Pk=5.95kW，I0﹪=1.0，UK﹪=6，计算得出变压器损耗△PB=5.78kW，△QB=71.56kVar。
由公式可见，△P0空载损耗，△Pk负载损耗是衡量变压器损耗的关键参数，其空载损耗可降低30%，空载电流降低80%以上。由于高层建筑负荷利用情况不稳定，要充分考虑变压器空载损耗及节能，因此设计优选能够大幅度降低空载损耗的节能型变压器。
6 变压器的放置
室内布置的变压器室须注意变压器外廓距门及内墙的净距满足表3的要求。
表3
变压器容量/kVA ≤1000 ≥1250
与后壁与侧壁的净距/m 0.6 0.8
与门的净距/m 0.8 1.0(1.2)
露天安装的变压器的放置：10(6)kV四周应设不低于1.7m的固定围栏或墙,变压器外廓与围栏或墙的净距不小于0.8m，其底部距地面的距离不小于0.3m，相邻变压器净距不应小于1.5m。
设计中一般对于630kVA及其以下变压器多数采用户外双杆架设，设有变压器支架易固定；对于630kVA以上变压器采用落地式安装，并设置变压器围栏。设计中还需仔细阅读规范要求，设备布置须同时满足防火间距要求方为合格及完整的设计。
参考文献
[1]低压配电设计规范.GB50054-95.
[2]10kV及以下配电所设计规范.GB50053-94,12/11.
[3]民用建筑电气设计规范.JGJ-T16-2008.
[4] 供配电系统设计规范.GB50052-94.
[5] 工业与民用配电设计手册.28/71.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
引言
文章结合电气设计工作经验，针对常用配电型变压器的选型、选址、保护设置等问题进行阐述。
2 变压器容量的确定
（1）当建筑物或用电负荷不确定时，可利用下式推算：S=kΣPe/(ηxcosφ)；η为用电设备的平均效率，k为计算损耗系数（参见表1）
表1
cosφ 1.0 0.95 0.85 0.8 0.75 0.6 0.5
k 1.015 1.04 1.054 1.058 1.065 1.069 1.075
（2）当用电负荷一定时，2S=Pjs/(βxcosφ2))；β为变压器负荷率，cosφ2为补偿后变压器功率因数。变压器损耗与负荷率有很大关系，不同型号变压器负荷率是不同的，而且与损失比有关，依据《全国民用建筑工程设计措施》3.4.1.5条规定，变压器负荷率一般取70%～85%。
（3）变压器容量的选择还应考虑变压器短时过负荷允许时间，尤其在选择小容量变压器时尤为重要。单台大功率用电设备起动电流为额定电流7～8倍，因此须核算在最大运行方式下，瞬时最大起动电流必须在变压器允许的过负荷范围内，必要时须加大变压器容量。变压器短时过负荷允许时间参见表2。
表2
油浸式变压器 干式变压器
过负荷/% 允许时间/min 过负荷/% 允许时间/min
30 120 20 60
45 80 30 45
60 45 40 32
75 20 50 18
100 10 60 5
可见油浸式变压器过负荷能力明显高于干式变压器。
例如：给一水泵房3台45kW水泵进行配电设计，水泵运行方式为两用一备，设计选用户外油浸式变压器，依据本节第二条推算负荷率设为0.8，补偿后功率因数为0.95，设计应选择125kVA变压器。但是结合本节第三点，为保证在最大运行方式下，瞬时最大起动电流必须在变压器允许的过负荷范围之内，此电机起动电流为555A，最大运行方式下变压器瞬时最大电流为一台泵的额定电流与另一台泵的起动电流之和，其值约为640A，查表2按照100％过负荷设计最终选择200kVA变压器，同时保证了电机的顺利起动。
3 变压器保护设置
针对变压器保护，规范一般规定800kVA及以上油浸式变压器除配置常用保护外，还应装设瓦斯保护。重瓦斯保护作用于跳闸，轻瓦斯保护作用于信号。变压器常用保护配置：过电流保护、电流速断保护、单相接地保护、过负荷保护、过电压保护。在高压侧中性点直接接地或经小电阻接地的系统中应装设高低压侧单相接地保护。过负荷保护整定应避开发生外部短路及短路时过负荷保护的起动电流，过电流保护动作电流应躲过可能出现的过负荷电流，灵敏系数不小于2，对于变压器运行过电压保护采用金属氧化锌避雷器保护。
4 变压器接地方式及接线组别
依据《供配电系统设计规范》规定，在TN接地型式低压电网中，宜选用Dyn11三相变压器为配电变压器。Dyn11 相比YYn0接线有以下优点：①Dyn11有利于抑制高次谐波；②Dyn11有利于单相接地短路的排除；③Dyn11适宜用于以单相负荷为主，容易出现三相负荷不平衡的情况。经验表明Dyn11单相负荷能力可为总容量的1/3，而YYn0仅为总容量的1/12。
5 变压器型号选取
当变压器容量确定了之后，就要选择变压器型号。近年来由于相应设计标准提高，产品升级，选用时倾向选用损耗小，节能型变压器。反映变压器损耗的参数有两个：△P0空载损耗，△Pk负载损耗。（变压器在运行中内部损耗主要包括铁损及铜损。）
（1）变压器铁损ΔPF：当变压器选定后铁损与负荷无关，为不便损耗。
（2）变压器铜损ΔPU：ΔPU=I12R+I22R=(Il/Ize)2ΔPk；β=Il/Ize=0.5~0.6，由此可见变压器铜损与变压器运行负荷大小有关。
变压器功率损耗：
有功损耗 ΔPB=ΔP0+ΔPk×(Sjs/Se)2
无功损耗QB=Q0 +Qe×(Sjs/Se)2
其中ΔQ0=I0%×Se/100 ΔQe=UK%×Se/100
例如：一整体高层变压器的损耗计算，高层整体有功功率Pjs=1066.5kW，除部分负荷为二级负荷外大部分为三级负荷，初选两台630kVA变压器，设定补偿前功率因数取值0.8，无功功率补偿后功率因数取值0.95。因此補偿容量Qc=450kVar，为保证功率因数0.95以上，设计取补偿容量为480kVar，选择节能型SCB11型变压器技术参数：
△P0=1.13kW，△Pk=5.95kW，I0﹪=1.0，UK﹪=6，计算得出变压器损耗△PB=5.78kW，△QB=71.56kVar。
由公式可见，△P0空载损耗，△Pk负载损耗是衡量变压器损耗的关键参数，其空载损耗可降低30%，空载电流降低80%以上。由于高层建筑负荷利用情况不稳定，要充分考虑变压器空载损耗及节能，因此设计优选能够大幅度降低空载损耗的节能型变压器。
6 变压器的放置
室内布置的变压器室须注意变压器外廓距门及内墙的净距满足表3的要求。
表3
变压器容量/kVA ≤1000 ≥1250
与后壁与侧壁的净距/m 0.6 0.8
与门的净距/m 0.8 1.0(1.2)
露天安装的变压器的放置：10(6)kV四周应设不低于1.7m的固定围栏或墙,变压器外廓与围栏或墙的净距不小于0.8m，其底部距地面的距离不小于0.3m，相邻变压器净距不应小于1.5m。
设计中一般对于630kVA及其以下变压器多数采用户外双杆架设，设有变压器支架易固定；对于630kVA以上变压器采用落地式安装，并设置变压器围栏。设计中还需仔细阅读规范要求，设备布置须同时满足防火间距要求方为合格及完整的设计。
参考文献
[1]低压配电设计规范.GB50054-95.
[2]10kV及以下配电所设计规范.GB50053-94,12/11.
[3]民用建筑电气设计规范.JGJ-T16-2008.
[4] 供配电系统设计规范.GB50052-94.
[5] 工业与民用配电设计手册.28/71.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。