变压器容量选择应从实际同时运行负荷出发,而不是简单相加所有铭牌容量,也不能只套用经验裕量。先将预计需用负荷换算为 kVA,再核查启动工况、谐波、环境条件、电压调整、短路要求、冗余及有依据的未来增长。
1. 明确变压器用途
首先明确变压器为建筑、生产线、车间还是混合负荷供电,运行方式为连续还是间歇,是否需要启动大型电动机,以及是否由另一台变压器提供冗余。即使连接 kW 相同,运行顺序不同也可能需要不同容量。
2. 编制负荷表
按类型对负荷分组,并记录连接容量、需用系数或同时系数、功率因数、适用时的电动机效率、工作制及谐波信息。未明确哪些负荷会同时运行前,不应统一套用一个同时系数。
| 负荷类别 | 需记录 | 作用 |
|---|---|---|
| 照明与小动力 | 连接 kW、需用系数、功率因数 | 通常合并计算,但运行时数和非线性负荷占比可能不同。 |
| 电动机 | 轴功率 kW、效率、功率因数、启动方式 | 需同时审核运行输入功率和启动压降。 |
| UPS、变频器与整流器负荷 | kW/kVA、真实功率因数、谐波数据 | 谐波电流会增加发热和中性线电流。 |
| 未来负荷 | 容量与计划投运日期 | 以可追溯的扩建计划代替随意设定的百分比裕量。 |
3. 将需用负荷换算为 kVA
所需 kVA = 需用 kW / 功率因数以机械轴输出表示的电动机电动机输入 kVA = 轴功率 kW /(效率 × 功率因数)将同时运行的各部分负荷相加。若各组功率因数差异较大,电气设计人员可采用复功率计算,而不是简单相加 kVA。
初步计算示例
某设施一般连接负荷为 300kW,有依据的需用系数为 0.75,预计功率因数为 0.90;一台 90kW 电动机同时运行,效率 94%,功率因数 0.88;另计入有文件依据的近期扩建裕量 15%。
一般负荷:300 × 0.75 / 0.90 = 250 kVA;电动机输入:90 /(0.94 × 0.88)≈ 109 kVA;当前需用容量:250 + 109 = 359 kVA;计入 15% 扩建裕量:359 × 1.15 ≈ 413 kVA500kVA 标准容量可作为候选,但完成以下核查前不能最终确定。
4. 核查 kVA 合计未涵盖的因素
电动机启动与电压暂降
运行 kVA 不能证明电动机启动时电压暂降一定可接受。需审核堵转或启动电流、加速时间、启动方式、变压器阻抗、上级电源阻抗、电缆阻抗及其他负荷对电压变化的敏感性。
谐波负荷
UPS、变频器、整流器和充电设备会增加绕组及杂散损耗。应提供负荷类型、真实功率因数,以及可获取的电流谐波频谱或 THDi。仅增大一个标准容量等级不能解决谐波工况问题。
环境与安装条件
应说明温度、海拔、户内/户外位置、外壳、通风、日照、粉尘、盐雾、湿度及抗震条件。干式变压器外壳或受限气流会改变热容量,非标准条件可能需要调整设计。
负荷增长与冗余
增长裕量应对应实际扩建计划。一台大容量变压器可简化安装,两台设备则可支持分期或冗余。应比较部分负荷损耗、切换方案、故障水平、土建空间,以及停运期间必须保持供电的负荷。
5. 完善电气技术规范
| 项目 | 确认内容 |
|---|---|
| 电压与频率 | 高低压侧额定电压、适用时的系统最高电压,以及 50/60Hz 工况。 |
| 联结组别与中性点 | 相位位移、中性点引出、接地方式及并联兼容性。 |
| 分接 | 调压范围、级数,以及采用无励磁还是有载调压。 |
| 阻抗 | 故障电流、电压调整及并联负荷分配。 |
| 结构与冷却 | 油浸式、浇注绝缘干式或项目特定结构,以及冷却级别。 |
| 损耗表 | 对应具体额定容量、基准温度和适用标准的空载及负载损耗保证值。 |
| 文件 | 适用标准、图纸、试验记录及目的地市场要求。 |
6. 避免常见容量选择错误
- 在负荷不会同时运行时,仍按 100% 相加所有铭牌容量。
- 对已反映同时性的实测最大需量再次应用同时系数。
- 把电动机轴功率 kW 当作电气输入功率。
- 忽略电动机启动、谐波或环境条件。
- 未核查开关柜、电缆和保护便笼统增加未来裕量。
- 按变压器系列编号选型,而不是依据批准的参数和损耗表。
技术询价所需信息
目录参数范围用于初步筛选;最终采购容量应由经批准的报价阶段数据表和项目研究确定。
