11、电感变压器设计的共性问题
解析10kV变配电所设计中常见的问题
解析10kV变配电所设计中常见的问题【摘要】10kV变配电所是电力系统中重要的组成部分，设计中常见的问题包括负荷计算准确性、选型与配置不当、保护控制不完善、设备维护保养不及时以及安全性考虑不周全。
这些问题可能导致电力系统运行不稳定、设备故障频繁等现象。
在设计10kV变配电所时，必须严格遵循规范，确保负荷计算准确、选型与配置合理、保护控制完善、设备保养及时、安全性考虑周全。
通过解析这些常见问题，可以提高设计质量，确保电力系统的安全稳定运行。
【关键词】10kV变配电所设计、负荷计算、选型、配置、保护控制、设备维护、安全性、准确性、完善、及时、考虑周全。
1. 引言1.1 引言10kV变配电所设计是电力系统中非常重要的一环，设计质量直接关系到电网的安全稳定运行。
在实际设计中，常常会出现一些常见的问题，如负荷计算准确性不足、选型与配置不当、保护控制不完善、设备维护保养不及时以及安全性考虑不周全等。
这些问题若不及时解决，将会对电网运行造成不利影响。
在进行10kV变配电所设计时，必须全面了解电网的负荷情况、设备选型技术参数、保护控制原理以及维护保养要求等方面的知识。
只有确保每个环节都得到正确的设计与配置，才能保证电网系统的正常运行。
本文将就10kV变配电所设计中常见的问题展开分析，希望能够引起设计人员的重视，避免在设计过程中出现问题，为电网系统的安全稳定运行提供有力保障。
希望通过本文的研究，能够加深对10kV变配电所设计的理解，提高设计质量，确保电网系统的可靠性和安全性。
2. 正文2.1 10kV变配电所设计的背景10kV变配电所作为电力系统中的重要组成部分，承担着将电力从变电站输送至用户的重要任务。
在电力系统中，10kV电压等级的变配电所被广泛应用于城市、工业园区等场所，其设计质量直接关系到电力系统的稳定性和安全性。
10kV变配电所的设计背景可追溯至电力系统的发展历程。
随着城市化进程不断加快，电力需求不断增长，对变配电所的可靠性和稳定性要求也越来越高。
11、电感变压器设计的共性问题
2. 有两个50Hz的220V / 110V 变压器, 一个容量50W, 一个是100kW.在 工业应用中, 它们两个的大小相同吗? 为什么?
磁元件设计共性问题
5
电感和变压器设计
为什么要设计电感和变压器?
1. 铜耗问题(直流电阻和交流电阻)
2. 铁芯饱和问题(基本磁化曲线(BS和))
3. 铁芯材料问题(铁耗(体电阻和磁滞回线))
A. 导体的厚度或(直径)为d (mm，毫米)
B. 导体允许的电流密度 j (A/ [mm]2, 安培 / 平方毫米)
磁元件设计共性问题
12
电感和变压器设计
二. 铁芯材料的选择(铁耗(涡流损耗和磁滞损耗))
铁芯的选择要考虑三个因素: (1) 工作频率, (2) 磁化方式(单边磁化还是双边磁化), (3) 价格
零电流区 电流密集区 电流密集区 零电流区
边界区
磁元件设计共性问题
9
电感和变压器设计
一. 电导体的设计(直流电阻和交流电阻) 4. 交流电阻分析(集肤效应) 电流频率越高, 趋肤效应越强, 导体有效导电面积就越小, 交流电阻就越大! 要减小交流电阻, 必须增加有效导电面积. 为此引入穿透深度(penetration depth) 的概念 集肤效应：电流在导体的 电流密度 j 表面密集分布，中心部位
变压器行业痛点与解决措施
变压器行业痛点与解决措施随着电力行业的快速发展和电气设备的智能化需求增加，变压器作为电力系统的核心设备之一，扮演着至关重要的角色。
然而，目前变压器行业也面临着一些痛点和挑战，如需求不稳定、能效问题和维护难题等。
下面将对这些问题进行分析，并提出相应的解决措施。
首先，需求不稳定是变压器行业面临的一个重要问题。
随着新能源发电的快速发展和全球电能需求的增长，人们对变压器的需求也在不断增加。
然而，市场需求的快速变化使得变压器生产周期不稳定，存在缺货和积压的问题。
为了解决这个问题，一方面，变压器生产企业需要加强市场调研，预测市场需求趋势，确保产能与市场需求相匹配。
另一方面，还可以通过与供应商建立紧密的合作关系，共同制定生产计划，及时调整产能，以应对市场变化。
同时，适当增加库存以应对供需波动也是一种可行的解决方案。
其次，能效问题是变压器行业面临的另一个重要挑战。
目前越来越多的国家和地区对能源消耗进行严格的监管和要求，要求变压器具备更高的能效水平。
然而，许多现有变压器设备的能效较低，无法满足新的要求。
为了解决这个问题，一方面，变压器制造商应该加强研发和技术创新，生产更高效的变压器设备。
例如，引入新的绝缘材料、设计更高效的铁芯结构和优化变压器的整体设计。
另一方面，政府可以加强对变压器设备的能效检测和认证，推动市场向能效更高的产品转型。
同时，通过提供奖励和激励，鼓励企业进行技术创新和能效改进。
最后，维护难题也是变压器行业面临的一个大问题。
由于变压器通常安装在室外，暴露在各种恶劣环境条件下，容易受到灰尘、湿气、腐蚀等因素的影响，从而导致设备故障和损坏。
然而，目前变压器维护的手段和方法相对落后，导致维护成本高、效率低的问题。
为了解决这个问题，一方面，变压器生产企业应加强对维护技术的研发和推广，如采用智能监控系统、远程维护技术和自动化巡检设备等，提高设备故障的预警和处理能力。
另一方面，政府可以加强对变压器维护行业的监管和规范，制定相关的技术标准和维护要求，促进行业的规范化和标准化。
电感变压器设计
电网滤波
电感变压器能够滤除电网 中的谐波，提高供电质量， 保障工业设备的正常运行。
电力传输和分配
升压和降压
在电力传输和分配过程中，电感变压 器用于升高或降低电压等级，以满足 不同设备的用电需求。
隔离高压
远距离输电
通过使用电感变压器，可以实现远距 离输电，提高电力系统的覆盖范围和 稳定性。
电感变压器能够隔离高压电路，保护 操作人员和设备的安全。
VS
详细描述
智能化技术可以实现电感变压器的实时监 测、控制和保护，提高设备的可靠性和稳 定性。同时，通过引入传感器和远程监控 技术，可以实现设备的远程监控和管理， 提高设备的可维护性和安全性。智能化技 术对于智能电网、分布式电源等领域具有 重要意义。
பைடு நூலகம் THANKS
电子设备
电源供应
在许多电子设备中，电感变压器 用于电源供应，实现电压的转换
和稳定输出。
信号处理
电感变压器在信号处理电路中用于 信号的隔离、传输和滤波，提高信 号质量。
电磁屏蔽
电感变压器可以用于构建电磁屏蔽 结构，减少电磁干扰对电子设备的 影响。
05
电感变压器的挑战和解决方 案
效率问题
效率降低
电感变压器在运行过程中，由于 线圈电阻、磁芯损耗等因素，会 导致效率降低。
材料优化
根据实际需求，选择更合 适的磁芯材料和绕组线材， 以提高电感变压器的性能 和降低成本。
04
电感变压器的应用
工业应用
电机控制
电感变压器在电机控制系 统中用于实现电压的转换， 以适应不同设备的运行需 求。
自动化系统
在工业自动化系统中，电 感变压器用于信号传输和 隔离，确保系统的稳定性 和安全性。
变配电设计中的常见问题及对策
变配电设计中的常见问题及对策摘要：要想做好变配电设计，不但需要执行国家现行的相关规程和规范，又要符合当地供电部门的实际要求，不然会出现各种问题。
关键词：变配电；设计问题；对策引言目前，我国电力企业也在快速发展，各种配电所也相继投入使用。
而变配电系统在设计时，要综合考虑住宅小区情况，不仅要保证大型住宅区的正常用电，而且在用电安全方面在设计阶段更要做好保护措施，以确保居民能够安全、正常用电，本文就我国变配电系统的设计问题做出分析。
一、变配电设计中的常见问题（1）一些变电站从低压端进行出线，中性线横截面积25mm2，地线横截面积10mm2，与国家相关要求不相符，因此，当中性线横截面积为25mm2的情况下，地线横截面要达到16mm2。
（2）当中性线的横截面积和火线没有差别，或者低于火线横截面，依然可以为火线上的用电设备提供保障，中性线上可免装保护装置；当中性线不可为火线上的用电电器提供保障，则需要在中性线上安装保护装置，将对应火线切断，不需切断中性线。
（3）配变电站通常安装于第三类防雷建筑中，接地设备应同电气设备等共同使用，不仅能减少电流由接地装置流入大地再经大地流向另一接地体或向远处扩散所遇到的电阻，还能节约材料，可部分配变电设计却分开了防雷接地设备与其它接地设备。
（4）采用变高压熔断器缺乏规范性，要参照设备正常运行的情况下，负载所吸收的电流运行电压等技术参变量，更要符合安装部位的断路容量标准.因当前的10kV电力网多采用电缆连接，在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用不强，当用电位置和变电所距离不远的情况下，安置部位的电力系统在运行中，相与相之间或相与地之间发生非正常连接时流过的电流通常高于熔断器的正常标准，此时安装在外部的跌落式熔断器则不能满足正常工作环境标准，因此需选用户外专用的断路器进行保障。
二、变配电设计的相关对策1、变配电室设计①需要满足供电半径的要求，尽量接近用电负荷中心或大容量设备，如小区泵房等。
浅析变压器设计中存在的问题
Power Technology
浅析变压器设计中存在的问题
金理剑
杭州天明电子有限公司，浙江 杭州 310018
摘要：变压器作为电力系统中重要的变配电设备，根据应用需求的不同，其设计方案也存在差异。变压器设计水平的高低直接影响其 投运后的安全稳定性，但由于诸多因素影响，导致设计过程中会存在问题，影响着变压器正式投运后的安全运行。在下面文章里，我们就 针对变压器设计中存在的典型问题进行探讨。
表 1. 各级污秽等级下的爬电比距分级数值
污秽等级
0
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
电压等级
220KV 及以下 1.48 1.60（1.84）2.00（2.30）2.50（2.88） 3.10(3 V G ,公式中V 为铁芯 的体积，γ为硅钢片比重（ 7.55g cm3 ），G 为硅钢片比耗，其中 G
与电源频率、铁芯厚度和导磁率有关。通过对影响铁损大小因素的 分析，我们可以发现，如果在设计时对于铁芯厚度、体积、硅钢片 导磁性等这些问题重视不足，在设备投运后极易造成发热问题。
︱206︱2017 年 5 期
行温度高；变压器自身损耗大等。下面我们对这些问题进行逐一分 析：
3.1 振动大、声音异常 变压器在运行过程中振动大主要是由于其本体（铁芯绕组等） 及冷却装置的振动造成的，其中铁芯振动是由于硅钢片的磁致伸缩 现象及涡流作用下硅钢片间的相互吸引造成的；而绕组的振动是当 电流流过绕组时，由于存在漏磁场而导致绕组间出现动态电磁力， 造成绕组的振动。通过严格的设计完全可以将振动控制在规定范围 内。但是在实际设计过程中，由于未对运行过程中油温变化的影响 进行充分考虑，导致在温度上升时振动超标，温度对于振动的影响 主要是体现在两个方面，一是直接影响，主要是对硅钢片磁致伸缩 率及绕组绝缘垫块弹性造成影响；二是间接影响，主要是影响振动 传递特性。 变压器冷却系统中的冷却风扇及强制循环油泵在运行过程中也 会对变压器振动造成一定影响。如果在设计时对于安装位置重视不 足，未进行充分考虑，在运行过程中会加剧变压器振动，甚至导致 共振的发生。影响变压器正常运行，同时还可能使紧固螺丝松动， 造成渗漏油发生。 3.2 渗漏油 在变压器运行过程中，渗漏油是较为常见的一种现象，于设计 方面相关的原因主要是由于设计时对于变压器各部分的密封设计重 视不足，导致密封设计不合理，存在缺陷，往往在投运后，随着温 度上升，热胀冷缩的情况下，造成密封部位的渗漏油。 3.3 温升快、运行温度高。 变压器运行过程中温升快、温度高的原因可分为内部原因（存 在内部损耗、绕组匝间短路、铁芯局部过热、变压器缺油或散热管 内阻塞等）和外部原因（冷却循环系统故障、进出风口阻塞或积尘 严重等）两部分。如果变压器长时间在温度很高的情况下运行，会 缩短内部绝缘纸板的寿命，造成击穿等事故；同时温度高也会加速 绕组绝缘老化及变压器绝缘油的劣化，影响变压器使用寿命。 在设计环节如果变压器冷却结构布置方式不合理，也会造成变 压器运行过程中温度高，主要表现为变压器散热片与变压器顶盖平 齐，而散热器连管低于变压器顶盖，这种情况下就致使在散热片顶 部出现循环死区。当变压器处于通风不好的户内环境或高温持续时 间较长的室外环境时，长期温升偏高可能导致绝缘油和固体绝缘件 老化,从而缩短变压器使用寿命。实践证明，在冷区系统方面进行优 化设计，能够有效的提高冷却效率，降抑制变压器运行过程中的温 升，从而延长变压器使用寿命。 同时由于变压器结构设计不合理，漏磁而针对这一问题可在具体部位加装隔磁材料。[2] 3.4 变压器自身损耗大 变压器运行过程中由于自身因素造成的损耗主要包括“铜损” 和“铁损”。其中铜损是由于变压器绕组是铜线绕制而成，这些铜线 存在电阻，当电流通过时，电阻会消耗一定的功率转变为热量而消 耗掉；铁损则是铁芯由于受感应电势作用在断面产生涡流，这个涡 流增加了变压器损耗，并造成铁芯发热，进一步增加变压器温升。 变压器的铁损与铁芯材料及制造工艺有关，与负荷大小无关，随着 电压的升高而升高。通过对铁损进行计算，能够进一步确认:铁损=
10KV配电设计中常见问题及其对策探析
10KV配电设计中常见问题及其对策探析在10KV配电设计中，常见问题可能涉及到电源选择、线路设计、设备布置等多个方面。
下面将对这些问题进行探析，并提出相应的对策。
1. 电源选择问题：在10KV配电设计中，选择合适的电源是至关重要的。
常见问题包括电源容量不足或过剩、电源性能不稳定等。
解决这些问题的对策如下：- 资料准备充分，对负荷需求进行充分了解，选择与负荷需求匹配的电源容量。
- 对电源进行质量验收，确保电源的性能稳定可靠。
- 可以考虑多电源供电，以提高系统的可靠性。
3. 设备布置问题：在10KV配电系统的设计中，设备的布置包括开关柜、变压器、母线等。
常见问题包括设备布置不合理、设备安装不当等。
解决这些问题的对策如下：- 根据电缆长度和电缆的敷设条件，合理布置开关柜、变压器等设备。
- 确保设备的安装符合相应的规范要求，避免设备的震动和损坏。
- 对设备进行合理的通风和散热设计，以保证设备的正常运行。
4. 绝缘设计问题：10KV配电系统的绝缘设计直接关系到电气安全。
常见问题包括绝缘材料选择不当、绝缘距离不够等。
解决这些问题的对策如下：- 根据电压等级选择适当的绝缘材料，避免因绝缘强度不足而造成的事故隐患。
- 合理设置绝缘距离，确保电气设备之间的绝缘性能达到要求。
- 定期检测绝缘电阻和绝缘电弧等指标，及时发现问题并采取措施解决。
在10KV配电设计中，常见问题有电源选择、线路设计、设备布置和绝缘设计等方面。
对策包括资料准备充分、质量验收、合理分类计算负荷、合理线路敷设方案、动态电压稳定分析、设备合理布置、设备安装规范、合理通风散热设计、绝缘材料选择、合理绝缘距离设置等。
通过合理的设计和对策的实施，可以确保10KV配电系统的安全稳定运行。
10kV变配电所设计中常见的问题分析
10kV变配电所设计中常见的问题分析摘要：10kV变配电所在电力系统中承担着“电能接收”、“电压转化”、“电能分配”等重要任务。
提高10kV变配电所设计品质与施工质量，已经成为与变配电相关工作人员关注的重点问题。
由于10kV变配电所设计较为复杂，在实践操作过程中，易出现设计问题，影响10kV变配电所作用的发挥。
因此，设计人员应对10kV变配电所设计常见问题进行全面了解，在设计过程中加强设计质量控制，促进问题防范与处理措施的有效落实。
鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对10kV变配电所设计中常见的问题分析提出了一些建议，仅供参考。
关键词：10kV；变配电所设计；常见的问题；对策分析引言10kV变配电所设计中常出现设计问题，为了保证整体结构的功能性得到正常发挥，需在技术管理的规范中强调整体变配电所结构的科学性，并通过技术性、管理性内容的综合，使其在电力传输体系中发挥出更加积极的作用，维护整体电力供应的稳定状态。
1、供配电概述在变配电所的供配电设计与负荷分配中，变配电所外部的供电电压、变配电所内部的配电电压和变配电所用电负荷分布是变配电设计中的重要因素。
其中，最重要的是要确保电源和配电电压的质量，减少设备和配电线路中的电能损失，减少电缆材料使用量。
设计中需要多种方法来比较优化每个链接的设计选择，并最大程度地减少不必要的电能损耗和金属材料的使用，合理利用资源并减少浪费。
2、10kV变配电所设计中常见的问题分析2.1设计选择不清晰10kV变配电所的设计工作，直接面向电力资源的终端，需要在实际工作中，对特定机房设备的用电条件进行分析，以此使电力输配电系统可以和实际用电条件相对应。
而在实际电力管理工作中，由于配电线路的用电条件较为复杂，所涉及不同规格、不同数量的电缆线，容易引发工作中的失误。
同时，如果设计人员在这一工作环节中出现失误，难以在后续的校核、审核、预算等系列工作中检验出来，为电力公司的收益条件，带来隐性的危害[1]。
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磁元件设计共性问题
13
电感和变压器设计
二. 铁芯材料的选择(铁耗(体电阻和磁滞回线)) 1. 根据工作频率高低来确定材料
分类 材料名称 相对导磁率 磁通密度(T) 频率(kHz)
金属铁芯
硅钢片(Si-Fe) 坡莫合金(Ni-Fe) 钴铁合金(Co-Fe)、 非晶或超微晶合金(Fe \ Co)
~1800 ~20,000 ~800 ~100,000
电感和变压器设计的共性问题
磁元件设计共性问题
1
电感和变压器设计
电感器(Inductor) 变压器(Transformer)
L
NP
NS
磁元件设计共性问题
2
电感和变压器设计
Low profile transformer on PCB
磁元件设计共性问题
3
电感和变压器设计
DC/DC Converter with Integrated PCB Magnetics
A. 导体的厚度或(直径)为d (mm，毫米)
B. 导体允许的电流密度 j (A/ [mm]2, 安培 / 平方毫米)
磁元件设计共性问题
12
电感和变压器设计
二. 铁芯材料的选择(铁耗(涡流损耗和磁滞损耗))
铁芯的选择要考虑三个因素: (1) 工作频率, (2) 磁化方式(单边磁化还是双边磁化), (3) 价格
磁元件设计共性问题
4
电感和变压器设计
我们知道—— 电感要求的是: 电感量 L 变压器要求的是: 原副边匝数比NP / NS L
是否算出电感的L和变压器的NP / NS就可以了？
NP
NS
回答三个问题： 1. 对于一个50Hz的工频变压器：220V / 110V, NP / NS 等于2是一定的. 那么NP取多少合适? 2匝? 100匝? 4000匝? 或是其它匝数? 为什么?
零电流区 电流密集区 电流密集区 零电流区
边界区
磁元件设计共性问题
9
电感和变压器设计
一. 电导体的设计(直流电阻和交流电阻) 4. 交流电阻分析(集肤效应) 电流频率越高, 趋肤效应越强, 导体有效导电面积就越小, 交流电阻就越大! 要减小交流电阻, 必须增加有效导电面积. 为此引入穿透深度(penetration depth) 的概念 集肤效应：电流在导体的 电流密度 j 表面密集分布，中心部位
0 (1 (T 20))
其中 T ——温度，oC
•[mm]2/m
R
l 1 l S S
20oC时的工业纯铜
电阻率 (•[mm]2/m 温度系数(1/oC)
0 0.017241
20oC时的工业纯铝
0 0.0282
3.93103
3.90103
磁元件设计共性问题
15
电感和变压器设计
三. 变压器的损耗(铜耗、磁滞损耗和涡流损耗)
Core losses increase roughly as the 1.6th power of the frequency an the 2.7th power of the peak flux density.
1,000~18,000
铁氧体磁芯 锰锌铁氧体(Mn-Zn-Fe) 镍芯铁氧体(Ni-Zn-Fe) 镁芯铁氧体(Mg-Zn-Fe)
15~500
300~1,500
磁元件设计共性问题
14
电感和变压器设计
二. 铁芯材料选择(铁耗(体电阻和磁滞回线))
2. 开关电源的磁性材料
变压器和谐振电感: 锰锌铁氧体、非晶磁芯 电感扼流圈：铁粉芯、锰锌铁氧体、镍芯铁氧体、非晶磁芯 共模抑制器或尖峰抑制器：高导磁率的锰锌铁氧体、非晶磁芯等
2.0 0.75 2.45 1.5 ~0.9 ~0.9 ~0.8 ~0.5 ~0.3 ~0.3
<2 <10 <10 ~100 ~300,000 ~1,000 ~300 ~1,000 ~200,000 ~25,000
铁粉磁芯
3~20 碳基铁粉芯(C-Fe) 10~80 铝硅铁粉芯(Al-Si-Fe) 钼坡莫合金铁粉芯(Mo-Ni-Fe) 14~145
2. 有两个50Hz的220V / 110V 变压器, 一个容量50W, 一个是100kW.在 工业应用中, 它们两个的大小相同吗? 为什么?
磁元件设计共性问题
5
电感和变压器设计
为什么要设计电感和变压器?
1. 铜耗问题(直流电阻和交流电阻)
2. 铁芯饱和问题(基本磁化曲线(BS和))
3. 铁芯材料问题(铁耗(体电阻和磁滞回线))
1 3.93103 (T 20) pd铜 66.0855 f 1 3.90103 (T 20) pd铝 84.5172 f
磁元件设计共性问题
pd
2
单位: mm
11
电感和变压器设计
一. 电导体的设计(直流电阻和交流电阻)
6. 电导体的设计——导体截面的选择 导体截面的选择， 两个因素：
4. 居里温度(curie temperature)) 涡流损耗(eddy loss)和磁滞损耗(hysteresis loss)
磁பைடு நூலகம்件设计共性问题
6
电感和变压器设计
一. 电导体的设计(直流电阻和交流电阻） 注: 无论变压器还是电感, 导体材料一般采用电工铜, 偶尔也采用铝等材料. 1. 直流电阻(金属, 不接近熔点和0K时)
磁元件设计共性问题
16
pd
电流密度很小，使导体有 效导电面积减小，因而交 流电阻要大于直流电阻
i
j0
0.368j0
磁元件设计共性问题
1 j0 e
10
电感和变压器设计
一. 电导体的设计(直流电阻和交流电阻) 5. 交流电阻分析(集肤效应的穿透深度pd)
Where 2 f , f Hz 0 4 107 H / m 磁导率. 空气磁导率为 电导率, 等于 (1 / )
磁元件设计共性问题
7
电感和变压器设计
一. 电导体的设计(直流电阻和交流电阻) 2. 交流电阻(由于集肤效应, 交流电阻随频率增长)
RAC k AC RDC
(集肤效应也称趋肤 效应(skin effect)) 电阻比与频率归一化曲线
磁元件设计共性问题
8
电感和变压器设计
一. 电导体的设计(直流电阻和交流电阻) 3. 交流电阻的成因(集肤效应)