摘要：随着社会的进步发展，能源已经成为社会生产力的重要标志。电能是我们身边最为便捷的能源，但是其具有与其它能源不同的特殊性。电能必须由发电厂生产出来，经过输、配电网来传送到用户设备端。
关键词：配电网；变压器；电压
前言：电压、频率、波形是电能质量的三大指标。在我国，良好的电能质量指标是指电力系统中交流电的频率正常（50±0.1~0.5Hz）、电压不超过额定值的±5%~±10%和波形正常（正弦波）。在整个输、配电网中变压器的作用是将电网的电压进行转换（低压转变为高压为升压变压器，高压转变为低压的为降压变压器）。它是保证电能经过远距离传输后保证电能质量的重要设备。因此必须合理选用及布点变压器才能保证为用户提供良好质量的电能。
一、电网的组成结构
在我国，电网分为送电网和配电网两部分。一般将35kV及以上电压等级的电网称为送电网，其作用是将发电厂发出的电能转换为超高压或高压传送到用户电地区降压变电站，而后由配电网配送到用户；10kV（20kV）及以下电压等级的电网称为配电网（目前逐渐增加了20kV的电压等级），其作用是将电能分配给用户。它由配变电所和配电线路组成，配电网的供电电压一般采取两种形式：一是以3~10kV电压的高压大功率用户直接供电；二是经10kV（20kV）专用变压器或公用变压器降压后以380/220V向低压、小功率用户供电。
二、电能在输送过程中的损耗及压降
电能在传输运送的过程中会产生损耗。电能的计算公式S=√3UI（S为视在功率、U为额定电压、I为额定电流）。由于电能是经过导体来传输，而导体是具有阻抗的，所以电能在传输的过程中难免会产生有功能耗及无功能耗。线路上的有功损耗△P=3 I2R×10-3kW；无功功率损耗△Q=3 I2X×10-3kvar（R为每相线路的电阻，X为每相线路的电抗，I为计算相电流）。综合上述相关等式可得，在输送同等电能的情况下，电压与电流成反比关系，电压越大，电流则越小。而电流越小则输送电能的时候，线路上的电能损耗也就越少。因此，在发电厂生产出电能以后，先将电压提升输送到用电设备端再将电压降下来使用，减少电能在输送过程中的损耗。而在传输的过程中，电能损耗后会导致末端的电压下降。电压降△U= （△U为电压降，P为末端有功功率，Q为末端无功功率，R为线路上的电阻，X为线路上的电抗， 为始端电压）。因此，在对用电客户供电时，要充分考虑末端压降对用电设备的影响。因为如果供电电压过低，用户的用电设备可能无法启动，或者无法正常使用，甚至可能损坏用电设备。
三、配电网的变电所形式
配电变电所一般分为配电室、柱上变压器两种。对小于315kVA的配电变压器可采用柱式台变，315kVA及以上的变压器宜采用箱式变电所；800kVA及以上的变压器则宜设置在建筑配电室内。当然，在特殊的地区，变电所的形式则应根据实际需要进行相应的选择。例如：在为景观园林设置照明用的变电所时，此类变电所的容量虽较小，但为了美观，可采用与环境相协调的箱式变电所。
四、变压器的分类
变压器可以按用途、绕组数目、相数、冷却方式进行分类。
按用途分类为：电力变压器、互感器、特殊用途变压器；
按绕组数目分类为：双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变压器；
按相数分类为：单相变压器、三相变压器；
按冷却方式分类为：干式变压器、油浸式变压器。
五、变压器容量的选择
在我们的生活中，电能已经是无处不在，而向我们配送电能的变压器是有额定容量的。如果我们的用电需求比较大，配送电能的变压器容量较小，则无法满足我们的用电需求。同时配电变压器是电网中的重要设备，其价格尤其昂贵，不可能随时随意的更换配电变压器。这就需要我们对地区用电负荷进行相对准确的计算。使得在相对长远的时间内，满足变压器所处地区的用电需求。在工程设计中，我们最常见的负荷有需要系数法、利用系数法、单位指标法等几种。
1、需要系数法：用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。这种方法比较简便，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。
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2、利用系数法：采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷，再考虑设备台数和功率差的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷。这种方法的理论根据市概率论和数理统计，因而计算结果比较接近实际。适用于工业、企业电力负荷计算，但计算过程稍繁。
3、单位面积功率法、单位指标法和单位产品耗电法：前两者多用于民用建筑，后者适用于某些工业建筑。在用电设备功率和台数无法确定时，或者设计前期，这些方法是确定设备负荷的主要方法。
六、变压器的选配
在日常的生活中，我国的用电设备的额定电压等级为380V或220V。如果电压低于额定电压的7%时，电动机将不允许运行，如果强行运行，则可能烧毁电机的定子线圈。因此，如何合理地分布变压器，及变压器的容量，是保证用电质量的重要因素之一。目前，在我国普遍使用三相变压器对末端客户进行供电。容量为20kVA、30kVA、50kVA、63kVA、80kVA、100kVA、125kVA、30kVA、160kVA、200kVA、250kVA、315kVA、400kVA、500kVA、630kVA、800kVA、1000kVA、1250kVA、1600kVA、2000kVA等。根据国家及行业的相关规定，380V电压的供电半径不宜大于250米。在250米供电半径的范围内，居民负荷容量相对较小，所以变压器的容量选择相对较小，一般不大于1250kVA。但相对于用电量比较大的高级酒店，或者工厂等用电客户，则变压器的容量就比较大。对于相对集中的负荷，选择三相变压器供电是比较合理，经济的。
相对而言，我国除了在人口密度相对集中的城市，还有很大一部分地区是人口密度较小的乡村和偏远的山区。有些乡村，由于受地势的影响，户与户之间的距离比较远，如果使用三相变压器对其供电，即使在使用最小容量的变压器的前提下，布点也无法满足用电需要。那么在这种情况下，距变压器比较远的用户，是无法正常使用家中的电气设备的。这是我国电网建设中的一个通病，并且到目前为止，仍然有一部分地区的电压质量问题没有得到很好的解决，因为增加变压器的布点将增加一大笔的投资。而在我们的邻国“日本”会经常出现单相供电的变压器。其实，这不失为一个很好的解决方案，由于居民用电中，用电设备的额定电压基本都是220V，在负荷比较分散的地区，采用单相变压器供电，合理布点。将引致该地区的三相10kV供电线路，合理分开，分成三条单相10kV供电线路，在相应的地点合理地设置1台单相变压器，将电压转换为220V供用电设备用电，同时保证10kV线路三相负载平衡。既不影响住户末端的用电质量，也不影响电网的平衡。再者、同样保证供电质量的前提下，三相线路改为单相，节约了一笔投资。
七、变压器的安装
在整个电网结构中，变压器是主要设备，电能发出后必须先经过升压变压器升压，将电压提高至110kV、220kV、500kV等电压等级。将电能输送到地区枢纽变电站后，再将电压降至10kV、或20kV的电压等级，然后供往用户或者公网的10kV、20kV配电变压器，将电压等级将至380V、220V供给末端用电设备。因此确保变压器正确的安装尤其重要。在变压器的安装中，需要充分掌握变压器的安装设计，了解相关的技术施工要点，做好变压器安装技术的交底工作。在变压器安装前需要仔细检查变压器相关设备的出厂合格证以及使用说明等是否齐全，检车设备的各种绝缘构件，发现缺损、裂纹现象则严禁安装。还要检查变压器设备螺栓的加固程度，以免在运行中发生螺栓松动的问题，另外还要测试变压器的邮箱，放置出现漏油、渗油的现象，确保油路畅通。在搬运变压器时需要事先设计搬运路线，对于突发情况需要设计好对应策略。在选择变压器设备运输车辆时，应尽量选择体积大的车辆，并且还需要用绳索固定设备，减少运输中对变压器的损坏。在车辆行驶中保持均匀速度，在地形不好的地区，需要保持缓慢的车速，减少剧烈振动对设备的破坏。在变压器的起吊中，需要将绳索套在油箱的吊耳上，确保设备的平稳。在变压器的起吊过程中，需要检查起吊状态，只有正常才能继续起吊。在变压器安装时，需要明确变压器各种设备的安装位置，然后确定变压器的入室方向。在确定合适的入室方向后，利用三步塔以及吊链起吊到临时轨道，最后用吊链起吊到变压器室内，在起吊中还需要确保变压器的轮距和轨道间的距离相吻合。在变压器安装到指定位置时，需要确保变压器设备的方位和墙体的距离满足设计图纸的要求。在推进变压器时，需要做到宽面进，低压侧向外而窄面推进时，需要做到油枕侧向外。在变压器安装地线时，必须依据具体的施工情况，选择合适的地线材料，防止地线被锈蚀。在变压器安装工作完成后，还需要对变压器的运行情况进行检测，确保变压器的引线位置正确，接地线绝缘性能好，如果是油浸式变压器，还需要检查变压器油系统的油门应该打开，且指标正常。另外还要检查油浸式变压器带电后，是否有漏油的现象。
八、结束语
做为电网建设者的一员，我们应本着安全、可靠、经济的三大原则。为电网建设提出相应完善的建议，优化电网结构，节约电网建设的投资，努力为国家电网建设奉献自己的一丝力量。身为电力设计人员，我们更应提交完善的设计成品，或者设计建议，使行业建设得更美好。
参考文献：
[1]任元会 工业与民用配电设计手册：第三版。中国电力出版社，2005。
[2]方向辉 中低压配电网规划与设计基础。中国水利水电出版社，2004。
[3]肖红波 10kV配电网线路变配电安装技术探讨[J]。科技创业家，2013。
论文作者:肖传能
论文发表刊物:《电力设备》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/6
标签：变压器论文; 电能论文; 电压论文; 设备论文; 电网论文; 变电所论文; 负荷论文; 《电力设备》2017年第18期论文;