采购指南:为商业建筑选择、确定变压器尺寸
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变压器以及其他配电设备仍然是商业建筑电气系统配电的基本组成部分。本文介绍了几个有用的设计概念，用于在商业建筑电气系统设计中选择和确定变压器尺寸。 变压器改变电压电平以向电气负载提供所需的电压。他们为建筑物提供所需的输入电力服务。变压器初级和次级电压可2400；4,160；7,200；12,470；15 kV 级为 13,200，600 V 级为 120、208、240、277 和 480。 变压器位于室外或建筑物内的电气室或法规允许的其他区域。与变压器初级侧相关的电气相位特性是三相、三线或三角形连接。次级是 3 相、4 线或星形连接。 建筑类型 商业建筑中使用的变压器有不同的结构类型。我们对其一般特性的了解将使设计人员和最终用户能够为电气系统应用做出正确的选择。以下是业内可用的一些变压器类型及其一些特性： 通风干式变压器采用空气通风，使用较大的间隙空间，并使用不同的绝缘材料来增加空气的介电强度。它们包含围绕绕组的外壳，用于机械保护和人员安全。这种类型最常用于建筑室内电气系统配电。有关典型的干式变压器额定值、尺寸和重量，请参见表 1。 密封干式变压器的大部分特性与干式变压器相似。不同之处在于它们包含一个带有氮气或其他介电气体的封闭罐，以保护绕组。它们可以安装在室外或室内。它们适用于具有腐蚀性或肮脏环境的区域。 铸造线圈变压器由封装在增强树脂中的初级和次级绕组构成。它们可以安装在存在湿气或空气污染物的地方。 非通风干式变压器与通风式变压器相似，但完全封闭。这种类型可以安装在无法使用通风型变压器的腐蚀性或肮脏大气条件的区域。 油浸式变压器的结构是将绕组封装在一个充满绝缘矿物油的油箱中。定期测试这种类型的变压器以确定影响其使用寿命的介电击穿是一种很好的做法。 应用类型 作为商业建筑电气系统的一部分，变压器有多种安装和使用方式。这些应用程序类型包括： 室内配电变压器与配电盘一起使用，并单独安装，以提供系统配电内特定系统应用中的特定电气负载要求。额定电压高于 600 V 的油绝缘型、高于 35,000 V 的干式变压器以及额定高于 600 V 的其他变压器都需要安装在金库房内，金库房必须根据建筑的要求配备防火外壳。变压器类型和适用的地方当局要求，在室内时。不超过 600 V 且属于室内建筑电气系统配电的变压器的初级和次级电压均低于 600 V，最常见的电压电平变化为 480 V 至 208 Y/120 V。 垫板式变压器安装在室外，根据项目规模和要求，被认为是为建筑电气系统提供服务入口电压的首选方案。它们通常具有高于 600 V 的初级电压和低于 600 V 的次级电压，相关保护装置的隔间组装在一个完整的防篡改和防风雨单元中。 此外，商业设施的规模将决定为特定应用设计配电系统的适当方法。在此电气系统设计中，变压器可用作变电站、一次单元变电站、二次单元变电站或网络配置的一部分。 浆纱 变压器负载的电气尺寸以 kVA 为单位。该额定值提供了连接到设备次级侧变压器的负载在特定时期内提供的相关功率输出。作为建筑电气系统设计阶段的一部分计算的负载显示在施工文件的相应设备明细表中，单位为 VA 或 kVA。 确定变压器容量和为设计应用选择适当额定值的一般方法是从相应的电气计划中获得计算出的设计负载，并为设备计划中显示的未来负载增长增加 20% 的备用容量，除非另有指示该设施基于设计参数。例如，208 Y/120 V、3 相、4 线配电板的基于代码的需求负载为 42 kVA，其中不包括未来增长的备用容量。因此，将系统电压从 480 V 三相 3 线转换为 208 Y/120 V 三相 4 线所需的变压器尺寸为： 变压器尺寸 (kVA) = 42 kVA x 1.25 = 52.5 kVA 因此，从 480 V 初级到 208 Y/120 V 次级的可用标准额定值中，将为此应用选择 75 kVA 变压器。最常见的建筑行业标准额定值为 3、6、9、15、30、37.5、45、75、112.5、150、225、300、500、750 和 1,000 kVA。 上述简单计算符合实现变压器正常预期寿命的意图，其基于以下基本条件： 变压器等于或小于其额定kVA和额定电压。24 小时内冷却空气的平均温度为 86 华氏度。冷却空气的温度在任何时候都不会超过 104 F。选择 变压器选择从为电气系统中连接的负载供电所需的 kVA 额定值开始。室内配电变压器的另一个考虑因素是负载类型：线性或非线性。线性负载包括电阻加热和感应电机；非线性负载由电子设备产生，通过产生谐波导致电力信号失真。非正弦电流产生的谐波会产生额外的损耗和变压器线圈的发热，从而降低变压器的预期寿命。 用于非线性负载的室内变压器可以选择 K 额定值，这使变压器能够承受电气系统中的非线性条件。K 级变压器不会减轻或消除谐波。但是，它们确实可以保护变压器本身免受谐波造成的损坏。对于谐波抑制，K 级变压器可以与谐波滤波器或扼流圈结合使用。对于线性负载应用，应选择磁芯损耗较低的变压器。选择变压器时应考虑的其他因素包括初级和次级的额定电压、电压抽头、效率、阻抗值、冷却类型和温升、电压绝缘等级、基本脉冲水平和声级。 实际应用 近两年，迈阿密戴德县建设了两个大型项目：佛罗里达国际大学足球场和迈阿密国际机场南航站楼。这两个项目都包括干式 480 V、3 相至 208 Y/120V V 降压变压器（在 NEMA 2 外壳中），电气系统配电设计的功率范围从 15 kVA 到 112.5 kVA。 这座拥有 18,688 个座位的 FIU 足球场设计有大约 12 台变压器，作为电气系统配电的一部分，以便为体育场建筑结构和附属场地房屋建筑中的通用插座、小型电机和其他负载供电。MIA 南航站楼扩建设计有大约 50 台变压器，其意图与体育场的相似，但负载组更多样化，适用于 208 Y/120 V 三相 4 线系统，其中还包括照明负载、标牌、电信、安全系统，以及该建筑项目的其他负载部分（图 1）。 安装 电力变压器和变压器库的安装必须符合国家电气规范 (NFPA 70) 第 450 条的要求和具有管辖权要求的特定地方当局。变压器安装要考虑的一些原则包括将它们放置在具有适当通风、间隙和可访问性的隔离房间内。否则，它们可以安装在敞开的墙壁或钢柱上或吊顶上方。 此外，根据变压器类型还有其他特定要求，例如安装在室外的干式变压器的防风雨外壳或安装在室内的油绝缘变压器的变压器库房。此外，良好的设计和安装需要根据 NEC 第 240、250、450 条和第 310 条的适用部分（图 2）具有适当的变压器馈线和过流保护装置尺寸。 展望未来 变压器仍然是配电系统的基本组成部分。设备运行特点将不断变化。但是，它们的操作原理将保持不变。行业趋势是继续制造铁芯损耗更少且符合能源之星效率要求的变压器。 |
