220/110/10kV 主变压器选型及保护配置方案

任永胜 REN Yong-sheng

（中国能源建设集团山西省电力建设一公司，大同 037043）

摘要： 结合220/110/10kV主变压器相数、台数、绕组数、调压/冷却方式的分析，总结主变压器选型方案，并分析变电站主变保护的配置原则及配置方案。

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关键词 ： 主变压器；选型；主变保护

中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）03-0071-02

作者简介：任永胜（1971-），男，山西朔州人，毕业于大同大学。

1 主变压器选型

1.1 相数和台数的确定 为保证供电的可靠性，变电站一般应装设两台主变，但是，主变一般不超过两台。当一个电源或变电站的一级负荷需要备用电源进行供电时，在这种情况下可以装设一台主变。对大型枢纽变电站，根据工程的具体情况，应安装2~4台主变。在220kV的电力系统中，通常情况下选择三相变压器，这是因为：无论是投资，还是占地，单相变压器都比较大，并且运行损耗也比较大，同时配电装置结构比较复杂，进而在一定程度上增加了维修的工作量，只有考虑变压器制造及运输条件的限制，考察从厂到变电站之间，变压器的尺寸是否超过运输途中隧道、涵洞、桥洞允许通过的限额。若受到限制，则采用单相式代替三相。根据已知条件，所给条件中没有给出特殊限制条件，所以采用三相变压器。

1.2 绕组数的确定 国内电力系统中采用的变压器按绕组分类有双绕组普通式，自耦式以及低压绕组分裂等变压器形式。根据已知条件该主变有三个电压等级220/110/10kV。所以采用三绕组变压器。

1.3 绕组接线方式的确定 电力系统的绕组接线方式有星形“Y”和三角形“D”两种。按照规定，在我国超过110kV的电力变压器都要采用YN进行连接，对于35kV的变压器采用Y方式进行连接，通过消弧线圈对中性点进行接地处理。35kV及以下的电力变压器三相绕组都采用D连接。根据已知条件，所给电压等级中的220kV、110kV采用YN接线。10kV采用d11接线，所以本变电站三相接线方式为YN\yn0\d11。

1.4 调压方式的确定 在调压过程中，在允许范围内控制电压，进而在一定程度上保障发电厂或变电站的供电质量。在对变压器的电压进行调整时，通常情况下采用分接开关对变压器的分接头进行切换，从而改变变压器变比。对于切换方式，可以分为两种：不带电切换和带负荷切换。其中，不带电切换称无励磁调压，调压范围为2×2.5%；带负荷切换称有载调压，调压范围可达30%。

设计有载调压的原则如下：①对于超过220kV的降压变压器来说，当电网电压变化较大时，一般采用有载调压的方式，在其他情况下，不建议使用。②对于低于110kV的变压器来说，如果有一级电压的变压器采，这时可以采用有载调压方式进行处理。③接于出力变化大的发电厂的主变压器，或接于时而为送端，时而为受端母线上的发电厂联络变压器，一般宜采用有载调压方式。

在本设计中，由设计任务书可选用无载调压方式。

1.5 冷却方式的确定 电力变压器的冷却方式随形式和容量的不同而不同，一般有以下及几种类型：

①自然风冷却：一般适用小容量的变压器，为使热量发散到空气中，装有片状或管形辐射冷却器，用以增大油箱的冷却面积。②强迫空气冷却：又称风冷式。容量大于1000kVA变压器在绝缘允许的油箱尺寸下，即使有辐射器、散热装置仍达不到要求用人工风冷。在辐射器之间加装数台电动风扇。③强迫油循环水冷却：一般水源充足的情况下可以采用潜油泵强迫油循环，让水对油管道进行散热，散热效率高，节省材料，减小变压器尺寸。但对冷却密封性的要求较高，维护工作量大。④强迫油循环风冷却：该冷却方式与强迫油循环水冷却原理相同，但是该冷却方式需要用风进行冷却。对于大容量变压器来说，通常情况下采用强迫油循环风对变压器进行冷却。⑤强迫油循环导向冷却：大型变压器采用较多利用潜油泵将冷却油压入线圈之间。线饼之间和铁芯油道内抽出，然后经风冷却后循环使用。⑥水内冷变压器：变压器绕组由空心导线制成，运行将纯水注入空心绕组中，借水循环带电热量，其水系统复杂，变压器价格较高。

因为所选变压器容量为90000kVA且为大型变压器，所以采用强迫油循环风冷却变压器。

1.6 主变压器容量的确定 ①主变压器容量的确定应根据电力系统5~10年的发展规划进行。根据原始资料应满足70%的负荷要求。②主变压器的最大负荷按下式确定：Pm?叟K0∑p，式中K0——负荷同时系数；∑p——综合用电负荷。Sn=0.7 Pm=0.7×（120+8）=89.6MVA

综上所述：查表选出变压器为220kV三相无励磁变压器，其具体参数见表1。

2 主变保护配置方案

2.1 主变压器的保护概述 通常情况下，可以将变压器的故障分为内部故障和外部故障。

其中内部故障是指故障发生在变压器油厢内部，其故障类型主要包括：①各绕组之间发生的相间短路；②单相绕组部分线匝之间发生的匝间短路；③通过外壳单相绕组或引出线发生单相接地短路；④烧损铁芯。

外部故障主要包括：①由于破碎绝缘套管网络发生单相接地短路；②引出线之间发生相间故障。

对于变压器来说，造成其不能正常运行的原因主要包括：①外部短路或过负荷引发过电流；②油箱漏油降低了油面；③变压器中性点电压升高或由于外加电压过高而引起的过励磁。

2.2 变电站主变保护的配置原则

2.2.1 主变压器的主保护 ①瓦斯保护。对于变压器来说，如果发生内部故障，在这种情况下需要装设瓦斯保护，如果油箱内部产生气体或油流，这种保护方式发生动作。②差动保护。在变压器的内部，如果发生绕组、引出线等内部故障，差动保护将发生瞬时动作，在这种情况下跳开各侧电源断路器。

2.2.2 主变压器的后备保护 作为差动保护和瓦斯保护的后备，一般情况下，需要装设过电流保护，进而在一定程度上防止变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流。

2.2.3 过负荷保护 大多数情况下，变压器的过负荷电流都是三相对称，在这种情况下，只需装设单相式过负荷保护。

2.2.4 变压器的零序过流保护 每台变压器上需要装设两套零序电流保护，一套用于中性点接地运行方式，另一套用于中性点不接地运行方式。

2.3 主变压器的配置方案 本设计采用SFPST-90000/220型号的变压器，它是三相风冷式强迫油循环三绕组无激磁调压变压器。所以装设以下保护装置：

①纵联差动保护，可迅时切断保护区内的短路故障。②过电流保护，可防止外部短路引起的过电流，并作为变压器相间短路的后备保护。③零序电流保护，用作变压器外部接地短路时的后备保护，保护直接动作于跳闸。④过负荷保护，过负荷保护采用单相式，带时限动作于信号。对于单侧电源的三绕组降压变压器，三侧绕组容量不同，则在电源侧和容量较小的一侧分别装设过负荷保护。

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参考文献：

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[2]易向阳，唐震.110kV/10kV降压变电站主变保护的设计[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2011（09）.

[3]刘小惠.浅谈大容量变压器继电保护的整定及配合[J].价值工程，2010（03）.