变压器阻抗Uk 大小值的选择

变压器阻抗是变压器设计和运行中的一个重要参数，它影响着变压器的性能、效率和安全性。在变压器的设计、制造和运行过程中，需要充分考虑阻抗的影响因素并合理控制其大小。变压器阻抗，它反映了变压器对电流流动的阻碍程度。变压器阻抗的解析：

一、定义

定义：变压器阻抗是指变压器内部的电气阻力，主要由导线电阻、绝缘材料电阻和磁路中的铁损耗等因素组成。它包括了电阻、感抗和容抗三部分。

表示方式：变压器阻抗数值通常以百分比或欧姆表示，用于描述变压器的电气特性和匹配负载的能力。

变压器阻抗电压在运行中的作用：阻抗电压是涉及变压器效率及运行的重要经济技术指标，短路阻抗相当于变压器的内电阻。短路阻抗对变压器低压侧发生短路时将会产生多大的短路电流起着决定性的作用。当变压器并列运行时，相当条件下，在负荷分配上，短路阻抗大的变压器分配的负载要比短路阻抗小的变压器多。一般变压器容量越大短路阻抗也就越小。

(1)对电厂主变压器(升压变压器)，从运行条件出发，希望阳抗电压小一些较好，对相同容量的变压器来说，阳抗电压小，变压器运行效率较高，另外运行时的压降及电压变化率也小，电压质量容易得到控制和保证;从限制系统短路电流条件出发，则希望变压器阻抗电压大一些较好，以免系统短路容量过大，造成连接在系统中的电气设备(如断路器、隔离开关、电缆等)选择困难或在运行中因经受不住短路电流而损坏，所以必须根据满足系统及设备运行条件来选择、确定阻抗电压，应尽可能小一些。

(2)对电厂厂用高压变压器，起、备变等厂用变压器，其阳抗值直接影响到高压厂用系统短路电流的大小和电压水平。具体来说，厂用高压变压器，启动备用变压器等厂用变压器阻抗值的允许最低值，是受厂内电气设备如断路器、隔离开关、电缆等的选择所限定的，即受断路器等的额定开断电流和动稳定电流所限定;而其阻抗值的允许最高值，是由所在厂用母线上最大电动机自启动时对母线电压要求所限制的。故应该在充分考虑上述诸因素的基础上，通过优化设计，选择合理的抗值。

二、计算公式

变压器阻抗的计算公式为：Z = R + jωL + 1/(jωC)，其中Z是阻抗，R是绕组内电阻，L是绕组内电感，C是绕组内电容，ω是角频率，j是虚数单位。在这个公式中，电感L，通常是变压器绕组中最大的阻抗部分。其实在日常选择时，市面常见的数据中我们作一比较选择就可以，很少需要计算。选择的大或小，也是各有利弊。如果选择大的，短路电流会小些，会带来一系列好处，但平时压降会增大，有时靠分接开关甚至调不过来。如果太小，短路电流大，会引起一些列问题，设备选型等都要增加短路容量，经济不划算。所以这个数值要综合考虑。通过计算选择合适的。一般产品样本上的数值基本可用。根据所在电力系统如果需要特殊的值，可以与厂商协商制造。

三、影响因素

变压器阻抗的大小与多个因素有关，包括：

1.设计与制造：变压器的设计和制造过程中，绕组的材料、布局和几何结构，以及铁芯的材料和结构都会对阻抗产生影响。

2.额定功率与电压比：一般来说，额定功率越大，变压器的阻抗越低；而电压比越大，阻抗也会相应增加。

3.负载特性：负载的大小、类型、功率因数和谐波含量等因素也会对变压器阻抗产生影响。

4.短路阻抗：指变压器二次侧短路，一次绕组施加电短路阻抗的大小。变压器二次侧短路，一次绕组施加电压并慢慢使电压加大，当二次绕组产生的短路电流等于额定电流时，一次绕组所施加电压与额定电压的百分比，它的大小大反映了变压器在额定负载下运行时漏阻抗压降的大小，一般小容量的电力变压器Uk(%)约为4%~10.5%，大容量的变压器Uk(%)约为12.5%~17.5%，铭牌上一般用百分数来表示。短路阻抗值是变压器性能和可靠性的重要参数，较高的短路阻抗意味着变压器能够承受更高的故障电流，减少短路电流对电力系统的破坏，从而提高电网的可靠性。

短路阻抗的大小对变压器运行的影响主要有:

(1)对短路电流的影响：当同等额定容量变压器负载侧发生短路时，短路阻抗大的变压器，流经绕组的短路电流小，绕组承受的电动力小；而短路阻抗小的变压器，流经绕组的短路电流大，绕组承受的电动力大。

(2)对电压变化率的影响：当变压器额定负载运行时，短路阻抗高低对输出电压的高低有一定影响，短路阻抗大的变压器电压降大；而短路阻抗小的变压器电压降小。

(3)对并列运行的影响：并列运行的各同等额定容量变压器中，若短路阻抗大的变压器满载运行，则短路阻抗小的过载运行；若短路阻抗小的变压器满载运行，则短路阻抗大的欠载运行。

四、作用

决定跌落电压：变压器阻抗决定了变压器在负载变化时的跌落电压。当负载增加时，跌落电压会增大，而阻抗较高时，跌落电压相对较小。合理控制变压器阻抗可以确保负载设备正常运行并避免过大的电压波动。

影响短路电流：变压器阻抗还决定了短路电流的大小。较低的阻抗会导致较大的短路电流，而较高的阻抗则会限制短路电流的大小。合理选择变压器的阻抗可以保护变压器和与之相连的设备免受过大的短路电流的影响。

影响能耗与效率：较低的阻抗意味着变压器的能耗较大，因为在负载中会有更多的功率损耗。而较高的阻抗则会减少能耗并提高变压器的效率。

五、测量和厂用变阻抗大小的选择

变压器阻抗可以通过多种方法进行测量，包括使用电桥法（如单臂电桥和双臂电桥）、大容量直流电源法、恒压恒流源法的直阻测量仪法等。厂用变压器阻抗值的选择是一个需要综合考虑多个因素的复杂过程。在选择过程中，应充分考虑负载特性、系统短路电流、电压稳定性、经济性和效率等因素，并参考相关标准和规范进行优化设计。最终选择的阻抗值应能够确保变压器的安全、稳定和经济运行。主要有以下几点：

负载特性：负载的大小、类型、功率因数和谐波含量等因素都会影响变压器阻抗的选择。例如，当负载较大或存在谐波时，可能需要选择具有较大阻抗的变压器来限制短路电流和减少谐波影响。

系统短路电流：厂用变压器的阻抗值直接影响高压厂用系统短路电流的大小。为了限制短路电流，避免对系统中的电气设备（如断路器、隔离开关、电缆等）造成损害，可能需要选择具有较大阻抗的变压器。

电压稳定性：阻抗较小的变压器输出电压较稳定，但可能对短路电流的承受能力较低。因此，在选择阻抗值时，需要权衡电压稳定性和短路电流承受能力。

经济性与效率：阻抗较大的变压器虽然能限制短路电流，但可能会增加能耗和制造成本。在选择阻抗值时，还需要考虑经济性和效率因素。

设备与母线要求：厂用高压变压器、启动备用变压器等厂用变压器的阻抗值还受到厂内电气设备的选择限制，如断路器等的额定开断电流和动稳定电流。同时，阻抗值的允许最高值还受到所在厂用母线上最大电动机自启动时对母线电压要求的限制。

执行标准：可以参考《油浸式变压器技术参数和要求》、《干式变压器技术参数和要求》等标准规范，了解变压器阻抗的推荐值和选择范围。

一般来说，厂用变压器的阻抗值在2%至8%之间较为常见。但具体选择还需根据实际情况进行调整。在选择阻抗值时，应充分考虑负载特性、系统短路电流要求、电压稳定性、经济性和效率等因素进行综合分析，通过优化设计来选择合理的阻抗值。