主变压器，简称主变（GSU），是一个单位或变电站中主要用于输变电的总降压变压器，也是变电站的核心部分。变压器是电力机车牵引供电系统的核心设备， 也是保证牵引供电系统安全稳定运行的关键设备。

主变压器的容量一般比较大，并且要求工作的可靠性高。尽管主变压器故障率不高，但是一旦出现故障就会造成重大的损失。轻则可能会造成设备故障；重则会引发火情，危及正常的运输安全。因此，分析变压器的故障原因，并采取相应的防范措施具有非常重要的意义。

主变压器有哪些保护

（1）主变压器差动保护：差动保护能反应变压器内部各种相间、接地以及匝间短路故障，同时还能反应引出线套管的短路故障。

（2）气体保护：气体保护能反应铁芯内部烧损、绕组内部短路及断线、绝缘逐渐老化、油面下降等故障，但不能反应变压器本体以外的故障。

（3）零序电流保护：零序电流保护能反应变压器内部或外部发生的接地性短路故障。一般由零序电流、间隙零序电流、零序电压共同构成完整的零序电流保护。

（4）过负荷保护：过负荷保护反应变压器的过负荷状态。

（5）相间后各保护：变压器相间后备保护与发电机相间后各保护类似。

（6）开入量保护：开入量保护包括绕组温度保护、油位保护、通风故障保护、冷却器故障保护、压力释放等，还包括反应相应的温度、油位、通风等一些异常。

（7）发变组纵差保护：发变组纵差保护也是利用具有比率和谐波制动特性的继电器来实现的，发电机-变压器纵差保护通常采用三侧电流差动，输入电流分别取自发电机中性点电流互感器、厂用变压器高压侧电流互感器以及主变压器高压侧断路器处的电流互感器。

主变压器的选择原则

1、变压器数量的确定

（1）、主变压器台数的确定原则是为了保证供电的可靠性。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器。

①有大量一级负荷及虽为二级负荷但从保安需要设置时（如消防等）。

②季节性负荷变化较大时。

③集中负荷较大时。

对大型枢纽变电所，根据工程的具体情况可以安装2～4台主变压器。

装设多台变压器时，宜根据负荷特点和变化适当分组以便灵活投切相应的变压器组。变压器应按分列方式运行。变压器低压出线端的中性线和中性点接地线应分别敷设。为测试方便，在接地回路中，靠近变压器处做一可拆卸的连接装置。

（2）一般三级负荷或容量不太大的动力与照明宜共负荷只用一台变压器。

（3）当属下列情况之一时，可设专用变压器

①、当照明负荷较大或动力和照明采用共用变压器严重影响照明质量及灯泡寿命时，可设照明专用变压器。

②、单台单相负荷较大时，宜设单相变压器。

③、冲击性负荷较大，严重影响电能质量时，可设冲击负荷专用变压器。

④、当季节性负荷（如空调设备等）约占工程总用电负荷的1/3及以上时，宜配置专用变压器。

2、结构型式的确定

（1）建筑要求多层或高层主体建筑内变电所，变压器一般可采用环氧树脂浇注型铜芯绕组干式变压器并设有温度监测及报警装置。在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全运行的场所，应选用防尘型或防腐型变压器。特别潮湿的环境不宜设置浸渍绝缘干式变压器。

设置在二层以上的三相变压器，应考虑垂直与水平运输对通道及楼板荷载的影响，如采用干式变压器，其容量不宜大于630kVA。居住小区变电所内单台变压器容量不宜大于630kVA。

（2）内设置的可燃油浸电力变压器应装设在单独的小间内。变压器高压侧间隔两侧宜安装可拆卸式护栏。

变压器与低压配电室以及变压器室之间应设有通道实体门。如采用木制门应在变压器一侧包铁皮。变压器基座应设固定卡具等防震措施。变压器噪声级应严格控制，必要时可采用加装减噪垫等措施，以满足国家规定的环境噪音卫生标准，相关的生活工作房间内白天≤45dB（A），夜间≤35dB（A）。

高压配电柜选用下进下出的接线方式，在高压配电室下设电缆夹层。低压配电柜采用上进上出的接线方式，在柜顶上方设电缆桥架布线。上进上出与下进下出的接线方式各有优缺点：上进上出可以省做结构层，但它需要电缆桥架，安装要求极为严格。下进下出的接法必须做结构层，不需要电缆桥架。高低压配电室均应设有气体灭火和排风系统。

对于就地检修的室内油浸变压器，室内高度可按吊芯所需要的小高度再加0.7m；宽度可按变压器两侧各加0.8m确定。多台干式变压器布置在同一房间内时，变压器防护外壳间的净距不应小于安全距离。

（3）调压当用户系统有调压要求时，应选用有载自动调压电力变压器。对于新建的电力变电所建议采用有载自动调压变压器，有利于网络运行的经济性。虽然暂时投资稍高一些，但是在短时间内就可以收回所附加的投资。

当要求有三种电压的变电所，而且通过主变压器各侧线圈的功率均达到该变压器容量的15％以上，主变压器宜采用三线圈变压器。如220kV、110kV、35kV时，通常采用三绕组变压器。

（4）当出现下列情况可设专用变压器：当动力和照明采用共用变压器严重影响照明质量及灯泡寿命时，可设专用变压器。当季节性的负荷容量较大时（如大型民用建筑中的空调冷冻机等负荷），可设专用变压器。接线为Y，yno的变压器，当单相不平衡负荷引起的中性线电流超过变压器低压绕组额定电流的25％时，宜设单相变压器。出于功能需要的某些特殊设备（如容量较大的X光机等）宜设专用变压器。

（5）当需要提高单相短路电流值或需要限制三次谐波含量或三相不平衡负荷超过变压器每相额定容量15％以上时，宜选用接线为D，Yn11型变压器。

（6）因IT系统的带电部分与大地不直接连接，因此照明不能和动力共用变压器，必须设专用照明变器。

3、配电变压器容量的选用

（1）变压器的容量选择的一般原则

变压器容量应根据计算负荷选择。确定一台变压器的容量时，应首先确定变压器的负荷率。变压器当空载损耗等于负荷率平方乘以负载损耗时效率，在效率点变压器的负荷率为63％～67％之间，对平稳负荷供电的单台变压器，负荷率一般在85％左右。但这仅仅是从节电的角度出发得出的结论，是不够全面的。值得考虑的重要元素还有运行变压器的各种经济费用，包括固定资产投资、年运行费、折旧费、税金、保险费和一些其他名目的费用。选择变压器容量时，适当提高变压器的负荷率以减少变压器的台数或容量，即牺牲运行效率，降低一次投资，也只是一种选择。

（2）当安装两台及以上主变时，每台容量的选择应安照其中任何一台停运时，其余的容量至少能保证所供一级负荷或为变电所全部负荷的60～75％，通常一次变电所采用75％，二次变电所采用60％。

变压器一次侧功率因数与负荷率有关，满载运行时一次侧功率因数比二次侧低3～5％，负荷率小于60％时一次侧功率因数比二次侧低11％～18％。负荷率高对高压侧提高功率因数有利。负荷率高，断路器容量也大，投资也会有所增加。

（3）低压为0.4kV变电所中单台变压器的容量不宜大于1600kVA，当用电设备容量较大，负荷集中且运行合理时可选用2000kVA及以上容量的变压器。近几年来有些厂家已能生产大容量的ME、AH型低压断路器及限流低压断路器，在民用建筑中采用1250KVA及1600KVA的变压器比较多，特别是1250KVA更多些，故推荐变压器的单台容量不宜大于1250KVA。

采用干式变压器时，应配装绕组热保护装置，其主要功能应包括：温度传感器断线报警、启停风机、超温报警/跳闸、三相绕组温度巡回检测值显示等。

应选用节能型变压器，对事故时出现的过负荷应考虑变压器的过载能力，必要时可采取强迫风冷措施。当需要提高单相短路电流值或需要限制三次谐波含量或三相不平衡负荷超过变压器每相额定容量15％以上时，宜选用接线为D，Yn11型变压器。

采用非燃性油变压器，可设置在独立房间内或靠近低压侧配电装置，但应有防止人身接触的措施。非燃油变压器应具有不低于IP2X防护外壳等级。室内设置的可燃油浸电力变压器应装设在单独的小间内。变压器高压侧（含引上电缆）间隔两侧宜安装可拆卸式护栏。

变压器与低压配电室以及变压器室之间应设有通道实体门。如果采用木制门应在变压器一侧包铁皮。变压器基座应设固定卡具等防震措施。变压器噪声级应严格控制，必要时可采用加装减噪垫等措施，以满足国家规定的环境噪音卫生标准（相关的生活工作房间内），白天≤45dB（A），夜间≤35dB（A）。

变压器的过电流保护宜采用三相保护。当高压侧采用熔断器作为变压器保护时，其熔体电流应按变压器额定电流的1.4～2倍选择。变压器的低压侧的总开关和母线断路器应具有选择性。变配电室的低压侧母线应装设低压避雷器。单台变压器的容量不宜大于1600kVA，当用电设备容量较大，负荷集中且运行合理时可选用2000kVA及以上容量的变压器。采用干式变压器时，应配装绕组热保护装置，其主要功能应包括：温度传感器断线报警、启停风机、超温报警/跳闸、三相绕组温度巡回检测值显示等。

（4）变压器容量的确定

①冲击电流的因素单台电动机、电弧焊或电焊变压器支线，其尖峰电流为

Ijf＝KIN（A）

式中IN──电动机、电弧焊机或电焊变压器的高压侧额定电流。

K──起动电流倍数，即起动电流与额定电流之比。

②接有多台电动机的配电线路，只考虑一台电动机起动时的尖峰电流：

Ijf＝（KIN）max＋Ifs（A）

式中（KIN）max──起动电流的一台电动机起动时的起动电流。

Ifs──配电线路上除去起动电机的计算电流。

③对于自起动的电动机组，其尖峰电流为所有参与起动的电动机电流之和。

4、并联运行

在变电室有两台或多台变压器同时运行时，必须满足以下的条件

（1）各变压器的一次和二次额定电压必分别相等。例如一次高压均为10kV，低压均为0.4kV。其误差不应大于±5％。如果两台变压器的变压比不同，则必然在二次绕组内产生环流，很容易导至变压器过热而烧毁。

（2）并联的各变压器的短路电压必须相等。短路电压也称作阻抗电压。由于并联运行的变压器的负荷是按照其阻抗电压值成反比例分配的，阻抗电压小的变压器必然会因为分配的电压过高而损坏。通常允许差值为不大于±10％。

（3）并联各变压器的连接组别必相同。也就是各变压器的一次或二次电压的相序必须分别对应，否则根本不能并列运行。例如：当D，yn11连接与Y，yno连接的两台变压器并联了，在它们对应的二次侧将出现30°的相位差，使二次绕组之间出现电位差Δ从而产生很大的环流。

（4）并联的各变压器的变压器的额定容量也应该尽可能地相似，通常容量之比不宜超过1：3。这主要是因为变压器的容量相差过大会因内部阻抗不同或其他特性不而产生环流，而影响变压器的使用寿命。

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