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浅析小水电供用电系统10kV配变的应用

文档作者：方劲松1，朱成旺1，刘曦2，虞剑勇2 文档来源： 1．温州市龙湾永强供电公司 2．国网浙江省电力公司温州供电公司，		点击数：	更新时间： 2024年06月07日
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技术交流SMAII．HYDR0 POWER 2017Ⅳ0．4．‰以Ⅳ0．J粥
浅析小水电供用电系统1 O kV配变的应用
方劲松1，朱成旺1，刘曦2，虞剑勇2
(1．温州市龙湾永强供电公司，浙江温州325000；2．国网浙江省电力公司温州供电公司，浙江温州325000)
摘要：在小水电供用电系统中，大量地应用着10 kv配变，用于发电侧升压和用电侧降压，以满足居民生活和动力
用电的需要。根据供用电的使用环境和负荷性质，选用适合性能的配变，可以充分发挥配变的特点，以延长配变的使用寿
命和增加其安全性。表1个。
关键词：小水电；供用电系统；10 kV配变；应用
0引言
10 kV配变类别较多，在充油式配变中有全密
封和非全密封；在三相结线组别中正常应用的有
YYn仃一12和Dyllo一1l接法；根据铁芯材料可分两
类，大部分是常规硅钢片铁芯，在新节电产品中有
非晶合全铁芯和卷铁芯；有固定式容量和可调容量
等。这些配变都有其自身的特点，应用时应予以
考虑。
1全密封式配变的性能及应用
在充油式变压器中，全密封式不使用油枕，无
散热管道，油处在全密封容器内不与空气接触，当
环境温度升高或负荷增高致使容器内油膨胀时，在
压力释放阀允许范围内，仅依靠器身的波纹片的弹
性扩容发生胀缩，最大变化范围也只有波纹片容量
的10％～20％。这个变化相对于整台变压器的油
气吞吐量来说是比较小的，而且膨胀越大，内部压
力也越大，容易引起压力释放阀释放压力，引起喷
油。全密封式配变的优点是变压器油不与大气直接
接触，不容易氧化，使油的绝缘性能保持稳定，延
长配变寿命。全密封式变压器适用于负荷比较稳
定，温度变化不是很大，而且在额定容量以内的环
境中使用比较好。
收稿日期：2017—05一16
作者简介：方劲松(19r71一)，男，助理工程师，主要从事
供配电运维和管理工作。
· 12·
农村配电变压器的负荷一般变化范围比较大，
不仅受日出日落和自然季节的影响，更受农业忙闲
的影响，且经常会过载运行。负荷变化范围大，引
起变压器的温度变化也大，引起油位变化也大，过
载时会超过限度，这对全密封变压器来说工作条件
变得比较恶劣，不利于变压器的安全运行。因此在
农村配电网中，使用带油枕非密封式的低耗损S11
型变压器更合适。普通带油枕式的变压器油枕上部
的油与大气接触，有较大的油气吞吐量，具备较强
的过载能力，能适应负载的自由变化，更适合于在
农村配电网上使用。
2调容量变压器的应用
在10 kv配变中，有一种可调节容量的变压
器，在制造时考虑其容量可以调节，在季节性负荷
大时以大容量运行，在负荷小时以小容量运行，较
好地解决了变压器负荷率低时“大马拉小车”的现
象。同时，变压器在以小容量运行时，可以降低变
压器的空载损耗和负载损耗，节省了电能。
可调容量变压器是采用改变接线方式和绕组匝
数的方法，实现变压器两种容量的转换。当大容量
运行时，变压器为脚旷11联结组；当需要以小
容量运行时，变压器依靠专用的无励磁分接开关，
实现YY肿_12的联结组，另外在改变高压接线方
式的同时改变低压绕组的匝数。这样在变压器以小
容量运行时，可以使变压器的空载损耗、负载损耗
同时降低，达到节省电能的目的。
SⅡ__M．T三相调容量变压器的容量为50。
万方数据
小水电2017年第4期(总第196期) 技术交流
315 kvA，其全容量的空载损耗和负载损耗与sⅡ型
变压器相同。当半容量时空载损耗约为全容量的
l／3左右，负载损耗约为全容量的3／4左右；1／4
容量时空载损耗为全容量的1／3左右，负载损耗为
全容量的1／5左右。由此可见，在半容量及以下容
量运行时，节省的电能是相当大的。可调容量变压
器适用于用电季节性强、负荷变化大、电压波动
大、最大负荷利用小时低、设备利用率低的地方，
特别适宜在农村使用。
3两种接线组别配变的性能及应用
10 kV配变应用比较广泛的基本上有两种接线
组别：D1，Il旷ll和瑚l旷12，在原理和性能上有
下列不同。
3．1空栽运行方面
对Wrl旷12接法的变压器，因10 kv侧是星
形接法，三次及三次以上谐波电流通不过，空载励
磁电流只为正弦波，铁芯磁通为平顶波，分解后除
正弦波外还含有三次及以上谐波磁通成份较大。对
于三芯柱铁芯配变来说，三次及以上谐波磁通无通
路，只好通过空气隙、油箱壁、夹紧螺丝成通路，
这样增加了铁芯损耗。
对Dyn『11接法的变压器而言，由于10 kV
侧是三角形接法，三次及三次以上谐波电流可以在
高压浇组内成环流，这样铁芯柱中产生的磁通为正
弦波，不会产生额外高的铁芯损耗。
因此，同容量的配变，空载损耗脚o-11接
法比Ⅵr·o一12接法可减少损耗约10％左右。
3．2负载运行方面
变压器400 V低压侧都是星形带中性线接法，
由于三相负载的不对称，在中性线上有零序电流通
过，故在各相均通过l／3的零序电流。对wI·r
12接法而言，10 kv侧是星形接法，没有零序电流
可通过，所以零序磁通在三柱铁芯中无通路，只好
通过空气隙、油箱壁、夹紧螺丝形成道路，产生了
附加损耗。对Dyno_11接法言，lO kv侧是三角形
接法，一次绕组的零序电流可以在绕组中环流，反
过来可以削弱低压二次绕组中的零序电流，不至于
使零序磁通过大，造成的附加损耗也较小。
所以《农村低压电力技术规程》(DL／T 499—
2001)有相应规定：脚旷11接法的变压器，低压
侧中性线上的电流不应超过低压侧额定电流的
40％；而YYn旷12接法的变压器，低压侧中性线
上的电流不应超过低压侧额定电流的25％。
因此，同容量的配变，脚o_11接法的变压
器比YYn旷12接法的变压器在负载运行时更可充
分利用配变容量，附加损耗也较小些。
3．3零序阻抗不同
经实测，YYn旷12接法配变的零序阻抗要比
同容量的哳旷11接法的配变大8。10倍，同样
零序电压也要大8—10倍，因此造成YYno—12接
法配变中性点位移也比较大，相电压不对称程序也
比较严重，电压质量也会稍差。
由于脚旷1l接法的配变零序阻抗比较小，
所以当400 V低压母线处发生单相短路时，短路电
流较大，使低压侧总开关处的过电流保护灵敏度比
较高，同样使10 kv侧的过电流保护作低压单相接
地保护的后备保护时，灵敏度也较高。
根据上面几个方面的分析比较，可以看出
Dyn旷1l接法的配变优点比较多，可以使用在各
种容量；而H110-一12接法的配变一般应用在l 800
kVA以下的容量。
4新型节电环保式配变应推广使用
目前在运用的新型节电环保式配变主要有两种
形式：非晶合金铁芯配变和三相立体卷铁芯配变。
非晶合金是一种新型铁磁性材料，它具有独特
结构，兼有金属和玻璃的特性，有高强韧性、耐腐
蚀性、优良的高导磁性能等。非晶合金与常规的硅
钢材料相比有一个十分突出的磁性特性，就是超低
损耗，是一种很理想的变压器铁芯材料。
非晶合金铁芯变压器是20世纪80年代由美国
通用电气公司(GE)联合美国电力研究所(EPm)
和帝国电力研究公司(ESEERG0)研制出来的，
1986年开始商业化生产。我国政府也十分重视非
晶合金铁芯变压器的研究、开发和生产。1994年
开始引进新技术，1995年后进人批量生产。至今，
非晶合金铁芯的配电变压器如sH—15M型已有成
批生产，最大容量2 500 kVA。
非晶合金配变具有高导磁率、超低损耗等特
点，空载损耗仅为常规硅钢配变产品s11型的÷左
右；并可以采用全密封免维护结构，安全节能，已
· 13 ·
万方数据
技术交流sMAIL m『DRo PoWER 2017Ⅳ0．4．‰以Ⅳo．J粥
广泛应用于10 kv配电系统，国内沈变、上变、浙
江三变、浙江电力变等厂家都生产非晶合金铁芯
配变。
卷铁芯配变采用三相对称立体式结构，其铁芯
是由单框片立体三角形布置的三相柱轭组成。每个
柱体由优质冷轧硅钢薄带连续卷制，3个铁芯柱是
等边三角形立体排列，3个磁路一样长，且磁路中
无空气隙，卷绕很紧密。另外，还经过真空充氮退
火处理以消除加工应力，提高了导磁率，改善了电
磁性能；高低压线卷使用专用绕线机直接在铁芯柱
纸筒上绕制，整体结构坚实紧凑，能承受更大的短
路冲击力。由于卷绕铁芯材质优良以及绕制工艺精
密，使其空载电流显著降低(平均下降70％左
右)，因此产品具有空载损耗低、空载电流低、噪
音低的性能，提高了电能质量，节电效果显著，是
有利于环保的节电设备。s13～MRL型(MRL代表
全密封立体三角形卷铁芯)卷铁芯配变容量从30
k、U到1 600 kVA。
这里把浙江三变公司生产的SH_一15M系列非
晶合金配变、浙江电力变公司生产的s13一MRL型
卷铁芯配变与常规s11型硅钢配变的空载铁损，空
载电流列表作如下比较(见表1)：
表1 3种配变比较
从表1可以看出，SH_一15M非晶合金配变和
S13一MRL卷铁芯配变的空载损耗比常规卜ll硅
钢配变减少27％～63％左右，1台315 kvA非晶合
金配变全年可节约空载损耗约2 715 kW·h，累计一
个地区、一个城市节电效果是很可观的。因此我们
应宣传推广，逐步应用非晶合金配变和卷铁芯配
变，这符合我国节能减排的环保政策。
5结语
通过以上分析，对小水电供用电系统中的10
kv配变应用可建议如下：
(1)Dyn旷11接法的配变比YYn旷12接法的
配变性能较好，可作为发电机升压及全面应用于用
电侧；YYr，o一12一般应用在小容量的配变中。
(2)对负荷比较稳定，不大会过载的小区、企
事业用电，选用全密封式的配变比较合适，因为全
密封式可免维护，并延长使用寿命。
· 14·
(3)对用电负荷变化比较大，过载的可能性
大，像一些施工机械、轧钢电动机等负载，一般不
宜使用全密封配变，应选用带油枕的非密封式配变
和调容量配变比较合适。
(4)应加强宣传和逐步推广应用节电环保式的
非晶合金配变和卷铁芯配变，虽然目前这类配变价
格较高，但它符合我国的节能减排政策。由于这类
配变空载损耗小，节能的效益可以补偿价格上的差
距，随着应用量的增大，厂家的生产成本会不断下
降，因此今后应用的发展方向会逐步增大。
参考文献：
[1]GB 50054-20l

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