大型电力变压器的电气设计相关问题

关雯缤

摘要：在现代电力输送工程中，变压器起到不可替代的作用，变压器在为电力资源的持续稳定输出提供可靠的保障。其中变压器的合理设置直接关系到电力的有效传输的供应，与人民的健康生活和经济稳定关系密切。本文以大型电力变压器的电气设计为研究对象，介绍了在大型变压器设计过程中需要关注和注意的问题，希望能够在相关工作人员对变压器进行设计时，能够一起足够的关注和重视，持续推进变压器功能的优越性，为我国的电力安全稳定传输提供有效保障。

关键词：电力输送；大型变压器；电气；设计

引言

随着我国经济的快速发展，无论是生活还是生产方面，对电力的需求越来越高，随之大型变压器的使用也越来越广泛，大型电力变压器是电厂电力传输的常用电气设备。为了保障电力传输的稳定性和安全性，在对大型电力变压器进行设计时，必须引起足够的重视。要求大型电力变压器的设计工程师具有丰富专业的理论和实际操作经验，能够对变压器设计和工作要点准确把握，能够将现代的新型工艺融合到变压器设计工作中，可以大大提升变压器的工作效率，确保我国电力系统的稳定安全运行。

1大型电力变压器电气设计中的损耗设计

随着世界经济的快速发展，在全球范围内都出现了能源紧缺的现象，为了能够缓解能源紧张的局面，全球都在关注的主体就是节能降耗。在我国的电力传输过程中，伴随着大量的能源损耗，单台大型变压器的电力损耗能够达到1000kW甚至更高。所以电力系统都非常重视大型电力变压器的能量损耗问题。损耗的能量主要包括以下几个方面，空载运行损耗、负载运行损耗以及其他的附加损耗[1]。

1.1大型电力变压器电气设计中的空载损耗问题

在大型变压器的能量损耗中，空载损耗是一种最常见的现象，但是空载损耗的能量比较稳定，一般能够维持在一个稳定的水平，不会随着变压器负载的增加而增加。变压器的空载损耗主要来源于变压器内部的铁心，能量损耗类型包括磁滞损耗、附加损耗以及涡流损耗。影响变压器空载损耗的因素有很多方面，常见的有叠片工艺、接缝形式、硅钢片的材质等级、毛刺以及接缝的大小等，都会在不能程度上影响变压器的空载损耗。降低大型电力变压器空载损耗最有效的方式就是使用高规格质量的硅钢片，这样可以通过降低变压器的工作磁密度来降低磁滞损耗。除此之蛙，还可以使用步进塔接结构、较小接缝间隙、降低工艺孔的数量和尺寸，控制表面光洁度等等方式，都可以有效降低高压变压器的空载损耗。

1.2大型电力变压器电气设计中的负载损耗问题

在大型电力变压器电气设计中的负载损耗方面，主要包括引线损耗、绕组导线直流电阻损耗、漏磁在钢铁结构件中形成的散杂损耗以及绕组涡流损耗等。为了降低负载损耗中的引线损耗能量，要求在设计引线时，将引线避开高的漏磁区域。大型电力变压的内部结构非常复杂，漏磁区域分布广泛，可以通过降低各个钢铁构建的漏磁同的方式来降低负载损耗。绕组导线的直流电阻损耗占变压器的很大一部分，在变压的工作过程中，负载损耗随着变压器的负荷而相应变化。在一些负载损耗较大的变压器中，损耗功率可以达到一千千瓦以上。通过降低变压器的电阻和环流可以有效降低电阻的负载损耗，在设计的过程中使用电阻率较低的材料，或者通过增大横截面积的方式，都可以降低电阻损耗。绕组涡流能量损耗主要与导线的尺寸、漏磁场强度以及分布情况有密切关系，可以通过减小导线尺寸，合理换位或者增加绕组的方式提高抗短路能力。

2大型电力变压器电气设计中的噪音控制问题

近年来，我国经济迅猛发展，大型的变电站也越来越多，为了保证供电的质量，变电站也逐步的向城市中心靠拢。随之而来的就是变电站的噪音问题，严重困扰着周边居民的生活以及身体健康。所以在设计大型电力变压器时，一定要对变压器的噪音引起足够的重视，考虑噪音对周边居民的影响。在变电站中，大型的电力变压器产生噪音的来源主要是冷却设备噪音。空载噪音以及负载噪音等。在变压器中交变磁场的作用下，内部的硅钢片会出现尺寸收缩的情况，从而引起空载噪音。

通过使用高质量、高规格、质量优异的硅鋼片可以降低磁导致的伸缩问题，改善铁心接缝尺寸，降低铁心磁密度，进而达到降低空载噪音的问题。除此之外，还可以在变压器的油箱和基础设施之间使用防震胶垫，或者加置隔音材料，在变压器的内部防治噪音发生器的方式，来降低空载噪音的形成。负载噪音是由于变压器内部线圈在变电磁力和漏磁通的共同作用下，引起震动而产生的噪音。一般情况下，负载噪音会超过空载噪音，通过降低变压器负载的方式可以消音减震方面具有很好的效果。大设计大型电力变压器时，还可以设计自冷防治来达到消除噪音的目的。重新调整大型变压器的固有频率，避免在使用过程中出现谐振的现象[2]。

3大型电力变压器电气设计过程中的绝缘设计问题

通过大型电力变压器的电压都非常高，这就对绝缘设计提出了更高的要求，综合各个方面的因素考虑，才能保证变压器的最佳绝缘性能。对大型变压器绝缘设计主要包括主绝缘设计和纵绝缘设计，我国的电力变压器主要采用油浸式，在设计变压器的主绝缘结构时，充分考虑变压器工作过程中的电力承载能力。其中主绝缘电压主要包括绕组端对地绝缘和绕组之间的绝缘。通过分隔绕组之间的油隙，可以达到绕组间绝缘的效果。通常使用薄纸筒小油隙结构。在布置的过程中，防治出现电力不均匀的情况。大型电力变压器的饶祖端对地绝缘设计也非常的复杂，由于磁场分布的不均匀和不对称性，容易出现局部放电现象，进而导致沿着工作面放电，电场产生扭曲变形，可能会击穿原有的结构。所以在设计过程中，要保留充足的裕度，精确计算绝缘表面的电场强度，采用合理的布置方式，满足大型变压器的绝缘条件[3]。

4大型电力变压器电气设计中的抗短路设计

通过对大型变压器的抗短路能力进行设计，可以提高变压器系统的运行稳定可靠程度。在设计过程中，需要精确计算大型变压器的抗短路能力，除了常见的三相短路故障之外，还要考虑其他类型的短路形式。通过梳理可能存在的短路情况，根据变压器的运行环境以及形式进行分析，考虑到运行过程中可能出现的故障问题[2]。考虑由于复杂结构以及不能线圈布置形式产生的阻抗。要根据具体的设计要求和使用系数，提高短路电流的峰值系数，提升大型变压器的抗短路能力。结果严密的分析和计算，利用合理的设计结构，采用优质的材料，选用先进的制造设备，设计科学的制造工艺，可以全面提升变压器短路的抗击穿性能[1]。

5总结

我国的经济水平快速发展，人民的生活水平不断提高，对配套电力设施的要求越来越高，人们对电力的依赖性也逐渐增强。电路传输系统需要不断提升电力传输能力，才能满足人民的需求。本文通过对大型电力变压器设计问题进行研究分析，提出了常见的存在问题，并且有针对性的提出了在设计过程中的解决方案，可以全面提升我国高压变压器的质量，为人民的电力使用提供可靠的保障。

参考文献

[1]张丽丽，刘艳娜，大型变压器保护设计的相关问题探讨[J].科研，2016，13（12）：206.

[2]刘明超，任紫英，谈对大型变压器电气设计的思考[J].工业c，2016，08（8）：1130.

[3]彭明聪，大型电力变压器减振降噪技术应用研究[D].北京交通大学，2015.

（作者单位：保定天威保变电气股份有限公司设计部）