摘要：电气系统是建筑结构中，不可缺少的基础设施之一，它是人们正常生产和生活的保障，在城市化进程不断加快的新时期，各种高层建筑，多层建筑不断涌现，这些建筑形式的出现，使得建筑电气系统的设计更加复杂，我们不断要考虑其运行的安全问题，同时还要将节能问题作为设计考虑其中，那么变压其的选择就成为了一个重点，文章主要是对变压器进行论述，进而将其在电气设计中的选择进行了分析和研究，希望能够为人们提供一些帮助。
关键词：民用建筑；电气设计；变压器；选择
1、前言
变压器的选择是民用建筑电气设计中的重要内容，其关系着民用建筑的供电质量。因此在实际的工作过程中，如何有效的在民用建筑电气设计中进行变压器的选择一直是有关工作人员关注并急需解决的问题。就目前我国民用建筑电气设计中变压器的选择而言，其在进行选择的过程中经常会表现出一定的缺点与不足，因此我国有关工作人员应加深对民用建筑电气设计中变压器选择方法的了解，并对选择过程中的一些问题进行有效的把握，进而促进民用建筑电气设计中变压器选择方法的提升。
2、变压器结构形式
（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（前几年有些城市供电要求单台变压器容量不宜大于800kVA）。
（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）。当高压配电柜选用下进下出的接线方式时，在高压配电室下设电缆夹层。当低压配电柜采用上进上出的接线方式时，在柜顶上方需设置电缆桥架布线。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装置和排风系统。
（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。虽然暂时初始投资稍高一些，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%以上时，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）当出现下列情况时可设专用变压器：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。
3、民用建筑电气设计中变压器的选择
（1）变压器的损耗有铁损和线损二种，这二种损耗构成了变压器的有功损耗，它们的关系可用下式表示：△P=Po+Pkβ2其中：△P—变压器有功损耗（kW）；Po—变压器的空载损耗（kW）；Pk—变压器的有载损耗（kW）；β—变压器的负载率。Po部分为空载损耗又称铁损，它是由铁芯的涡流损耗及漏磁损耗组成，是固定不变的部分，大小随矽钢片的性能及铁芯制造工艺而定。所以，变压器应选用节能型的，如S11由于其铁芯采用硅钢片连续卷制，铁芯之间无接缝，这就大大减少了磁阻，空载电流也因此减少60%-80%，并且连续卷绕充分利用了硅钢片的取向性，空载损耗也降低了20%-35%。这也就是我们在民用建筑电气设计中要坚持的先进性原则。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆Pk是传输功率的损耗，即变压器的线损，决定于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，即负载率β的平方成正比。因此，应选用阻值较小的绕组，可采用铜芯变压器。从Pkβ2用微分求它的极值，在β=50%处每千瓦的负载，变压器的能耗最小。因此，在80年代中期设计的民用建筑，变压器的负载率绝大部分在50%左右，在实际使用中有一半变压器没有投入运行，这种做法有的设计人员一直沿袭至今。但是，这是不合理的，它没有考虑到经济的合理性。因为变压器绝缘的使用年限满负荷计一般为20年。
（2）在了解变压器的损耗之后，下面我们再通过分析变压器运行曲线参数的关系，最后确定变压器的选择。
①变压器“大马拉小车”的问题
“大马拉小车”是指变压器长期不合理的轻载运行，它使变压器容量得不到充分的利用，效率降低。人们习惯以变压器的容量利用率作为划分“大马拉小车”的标准。节电措施中规定变压器负荷率小于30%即为“大马拉小车”。节约功率的习惯计算公式为：△P=PDO-PXO这种计算方法是不合理的。原因是忽略了负载时的铜损而只计其空载的铁损。一般情况下大容量变压器的铁损比小容量变压器的大，而供相同负载时铜损小。
②“大马拉小车”临界负载系数的确定“大马拉小车”负载系数应根据变压器损失率的变化规律确定。按有功损失率确定临界负载系数，其计算公式为：ΔPd%=（Po+D2Pk）/（DSecosφ+Po+D2Pk）×100%设“大马拉小车”有功临界负载系数为L，则有功功率的临界损失率为：ΔPL%=（Po+L2Pk）/（LSecosφ+Po+L2Pk）×100%临界损失率与最低损失率的关系式为：ΔPL%=KL×ΔPd%KL———为变压器“大马拉小车”临界有功损失率系数。解得：L=〔KL±（KL2-1）1/2〕由此可知，只要变压器实际负载系数≤L，则变压器运行在“大马拉小车”区间内。L的大小与和KL的大小有关。KL值选的较小，即ΔPL%较小，则L增大，即增大了变压器“大马拉小车”的范围。但运行损失率增大，因此选取L时要考虑ΔPL%不能太大，又要照顾到变压器更换条件不能太多，同时又要考虑更换小容量变压器后的经济效益。因此，推荐选值为1.5。代入式：L=0.382
③变压器运行方式的经济运行区在一般情况下Lj有两个根，即所以，当负载系数在Lj2-Lj1内变化时，变压器处在经济运行区，损失率是较低的，其变化范围ΔPd%-ΔPLj%。L只有一个根，即图（无图？请补图）中点L。区间L-Lj2及Lj1-1称不良运行区。在此区间内变压器损失率是比较大的，变化范围是ΔPLj-ΔPLL%，运行不经济。
④变压器经济容量的确定
容量较大的变压器和容量较小的变压器功率损失和负载系数公式为：
ΔPD=Po+D2Pk；ΔPX=Po+X2Pk；X=D（SDe/SXe）根据上式可得出临界经济容量的计算公式：SL=[（PDO-PXO）/（PXK/SXe2-PDK/SDe2）]1/2临界经济容量的意义是：当按实际负载需用变压器的容量S>SL时，则选用容量大的变压器；反之，S<SL时，则选用容量小的变压器。
（若能增加一个实体案例最好）
4、总结：
综上所述，民用建筑电气设计中电压器的选择应从多个方面进行考量，既要考虑变压器的合理性，也要把握变压器的经济性。因此有关设计人员，在选择变压器的过程中，应有效的掌握好变压器的多种选择方法，进而促进民用建筑电气设计质量的不断提升。
参考文献：
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[3]刘少文，张金贵.变电所电气主接线与变压器选择分析[J].黑龙江科技信息.2010（04）
论文作者:张燕娣
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/3/26
标签：变压器论文; 民用建筑论文; 负载论文; 容量论文; 损失率论文; 小车论文; 临界论文; 《电力设备》2018年第30期论文;