【原創】手把手教你如何選擇數據中心的變壓器！

yi321yi 2016-09-13

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主要內容

電力變壓器是變電所中最重要的一次設備，其功能是將電力系統中的電壓升高或降低，以利于電能的合理輸送、分配和使用。下面我們簡單介紹下變壓器的相關知識。

1電力變壓器的常用類型

按照用途分類：升壓變壓器,降壓變壓器。

按相數分類：單相變壓器，三相變壓器。

按繞組材料分類：銅繞組變壓器，鋁繞組變壓器。

按繞組形式分類：雙繞組變壓器，三繞組變壓器，自耦變壓器。

按調壓方式分類：無載調壓變壓器，有載調壓變壓器。

按繞組絕緣和冷卻方式分：油浸式變壓器，干式（環氧樹脂澆注絕緣）變壓器，充

氣式（SF6氣體）變壓器。

2電力變壓器的類型

按照國家規定，從1965年10月1日起，變壓器一律實行漢語拼音字母的新型號。

1.產品類別：O-自耦變壓器，通用電力變壓器不標H-電弧爐變壓器，C-感應電爐變壓器，Z-整流變壓器K-礦用變壓器，Y-試驗變壓器。

2.相數：D-單相變壓器，S-三相變壓器，SC-三相固體成型。

3.冷卻方式：F-風冷式，W-水冷式，油浸自冷式和空氣自冷式不標。

4.油循環方式：N-自然循環，O-強迫導向循環，P-強迫循環。

5.繞組數：S-三繞組（雙繞組不標）。

6.線圈導線材料：L-鋁繞組（銅繞組不標），B-低壓箔式線圈。

7.調壓方式：Z-有載調壓（無載調壓不標）。

8.性能水平代號（設計序號）：7，8，9，10，11。

SCB-1000KVA/10KV/0.4KV(請大家自行解讀)

3電力變壓器的連接組別

按照國家標準，雙繞組電力變壓器采用以下三種聯結組別：

大寫字母表示一次側的接線方式，小寫字母表示二次側的接線方式。Y或y表示星型接線，D表示三角形接線。數字采用時鐘表示法，用來表示一二次側線電壓的相位關系，一次側線電壓量作為分針，固定指在12點位置，二次側點線電壓相量為時針。

YNd11接線：主要用于高壓側為110kv及以上的大電流接地系統中的變壓器

Yd11接線：主要用于高壓側為35-60kv，低壓側為6-10kv的輸配電系統。其低壓側采用三角形接法可以改善電網的電壓波形，從而使三次諧波電流只能在三角形繞組內形成環流，不至于傳輸到用戶和供電線路中去

Yyn0接線：用于高壓側為6-10kv，低壓側為380/220v的配電變壓器，其低壓側引出中性線，構成三相四線制供電。近年來,Dyn11接線的配電變壓器已經在逐步推廣和使用。Yyn0接線的變壓器中性線電流不得超過二次繞組額定電流的25%，而Dyn11接線的變壓器中性線電流不得超過二次繞組額定電流的75%。

4電力變壓器的過負荷能力

變壓器的額定容量和實際容量

變壓器的額定容量是指在規定的環境溫度下，在規定的使用年限（20年）內，室外安裝時，所能連續輸出的最大視在功率。

GB1094-1996《電力變壓器》規定，變壓器正常使用溫度條件為：

最高溫： 40℃

高日平均氣溫： 30℃

最高年平均氣溫： 20℃

安裝地最高年平均氣溫每升高1℃，實際容量減少1%。

一般室內變壓器，由于散熱條件差，按照室內環境溫度比室外大約高8℃。

正常過負荷

室內變壓器的正常過負荷不得超過20%，室外變壓器的正常過負荷不得超過30%，干式變壓器不考慮正常過負荷。

事故過負荷

運行規程規定：變壓器在事故下一臺運行時，如果油浸式變壓器的日負荷率小于0.75，變壓器可以連續過負荷40%，但過負荷的天數不能超過5天。

5各類變壓器性能比較

說到這里，我們不得不提變壓器屆的后起之秀——非晶合金變壓器。

非晶合金變壓器由非晶態材料制造。非晶態材料通常采用快速凝固工藝，將處于熔融狀態的合金液體在千分之一秒內將1300℃的合金液體冷卻到室溫，導致原子無規則排列，形成新材料。

非晶合金能夠大幅度減少變壓器的空載損耗，通常傳統硅鋼變壓器空載損耗在2400W左右（2000KVA變壓器），而非晶合金變壓器通常能達到900W。節能效果明顯，但是由于制造成本較高，價格較為昂貴，目前并不適合在數據中心中大量使用。

6變壓器相關材料的絕緣等級

A級絕緣

（經過絕緣浸漬處理的棉紗、絲、普通漆包線的絕緣漆）材料允許溫度攝氏105度，

額定運行溫度攝氏95度，最高允許值攝氏140度（超過此溫升，絕緣的損壞率將超過允許范圍）

E級絕緣

（環氧樹脂、三醋酸纖維薄膜、聚脂薄膜、高強度漆包線的絕緣漆）材料允許溫度攝氏120度，額定運行溫度攝氏110度，最高允許值攝氏55度（超過此溫升，絕緣的損壞率將超過允許范圍）

B級絕緣

（云母、玻璃纖維、石棉等無機物用有機材料粘合或浸漬）材料允許溫度攝氏130度，額定運行溫度攝氏120度，最高允許值攝氏165度（超過此溫升，絕緣的損壞率將超過允許范圍）。

F級絕緣

（云母、玻璃纖維、石棉等無機物用特殊有機材料粘合或浸漬，例如采用硅有機化合物改性的合成樹脂漆為粘合劑）材料允許溫度攝氏155度，額定運行溫度攝氏145度，最高允許值攝氏190度（超過此溫升，絕緣的損壞率將超過允許范圍）

H級絕緣

（云母、玻璃纖維、石棉等無機物用特殊有機材料粘合或浸漬，例如采用硅有機漆粘合或浸漬，硅有機橡膠、無機填料）材料允許溫度攝氏180度，額定運行溫度攝氏175度，最高允許值攝氏220度（超過此溫升，絕緣的損壞率將超過允許范圍）。

C級絕緣

（特種紙張、層壓板等，例如芳族聚酰胺聚合物）材料允許溫度攝氏220度，額定運行溫度攝氏210度，最高允許值攝氏250度（超過此溫升，絕緣的損壞率將超過允許范圍）

7變壓器的阻抗電壓百分率Uk（%）

阻抗電壓百分率又稱短路電壓百分比，表明變壓器內阻抗的大小。對于雙繞組變壓器來說，當副邊被人為的短路，在原邊施加一個電壓，待原邊和副邊的電流都達到額定值時，這個原邊電壓的數值，稱為阻抗電壓或短路電壓。把這個數值與額定電壓相比用百分數表示，即為該臺雙繞組變壓器的阻抗電壓百分率。

阻抗電壓百分率Uk (%)是涉及到變壓器設備成本、效率和運行的重要經濟指標和對變壓器進行狀態診斷的主要參數依據之一。

同容量的變壓器，阻抗電壓小的成本低，效率高，價格便宜，另外運行時的壓降及電壓變動率也小，電壓質量能夠輕易得到控制和保證，因此從電網的運行角度考慮，希望阻抗電壓小一些好。但從變壓器限制短路電流條件考慮，則希望阻抗電壓大一些好，以免電氣設備（如斷路器、隔離開關、電纜等）在運行中經受不住短路電流的作用而損壞。

考慮到不同阻抗變壓器對下端出線斷路器，隔離開關，線纜等的影響，以一個數據中心運行十五年，滿載10臺2000KVA變壓器的規模進行計算。選擇6%和8%的阻抗的變壓器，在電費上的差別在53萬元左右。對比于在電氣設備上的投資，節省較少。

最后，讓我們的變壓器，更好的為我們的數據中心服務吧~！