1 變壓器概況
發電廠主變壓器的容量是否合適， 直接影響發電廠的穩定和經濟運行。 大型的火力或核動力發電廠中， 發電機與主變壓器一般採用單元制接線， 主變壓器低壓側直接或者通過發電機出口斷路器與發電機相連， 高壓側一般通過廠內變電站與電力系統相連， 主變壓器容量是否合理將影響到兩側系統的穩定運行。 典型的單元制主接線如圖所示。
2 主變壓器額定容量的定義及選取原則
由圖可以看出， 主變壓器的兩側連接著高低壓兩個不同的系統， 兩個系統的能量傳輸都必須通過主變壓器實現， 那麼兩側的系統參數將會影響到主變壓器的容量大小。
按變壓器額定容量的定義， 那麼選擇容量的最基本要求也就是汽輪機的出力減去勵磁負荷、廠用負荷、發電機及主變壓器的損耗之後的視在容量。 在實際的工程計算時，
3 其他影響主變壓器容量的參數
除了最基本的選取原則之外， 以下的一些參數也將影響到變壓器容量的選取，
3.1 環境溫度的影響
國標ＧＢ１０９４．２—１９９６［３］及ＩＥＣ［４］標準是按年平均溫度２０℃來考慮的， 當實際的年平均溫度高於２０℃時， 變壓器的溫升限值必須減去高出的部分， 變壓器的容量不再進行修正。
3.2 如果沒有特殊要求， 計算按主變壓器運行在額定二次電壓和標準分接頭位置的工況下進行。
如果主變壓器高壓側的系統對主變壓器二次側額定電壓或分接頭位置有特定要求， 則需要另行換算， 此處的二次側指主變壓器的高壓側， 即正常功率運行時的輸出端。
3.3 發電機的運行工況
當發電機超前（欠勵磁）或者滯後（過勵磁）運行時，
3.4 發電機的功率因數
一般由發電機廠提供， 當在設計初期缺少相關資料時可暫按０．９（滯後）和０．９５（超前）來計算。
3.5 主變壓器的阻抗
主要影響變壓器的損耗， 此數值一般根據電網的短路電流計算後得出。 另外， 主變壓器阻抗還要考慮製造的誤差， 一般由製造廠提供， 如果沒有具體資料可參考ＩＥＥＥＣ５７．１２．００［８］暫按三繞組變壓器為±１０％， 雙繞組變壓器為±７．５％來取值。
3.6 主變壓器的抗阻比Ｘ／Ｒ
由製造廠提供， 如果沒有具體資料可參考ＩＥＥＥＣ３７．０１０—１９９９［９］曲線圖， 利用曲線的中間值（注意：此值僅適用於６０Ｈｚ系統）。
3.7 主變壓器冷卻方式
按ＩＥＥＥ標準規定， 一般以自然冷卻時的額定容量為基準容量，
3.8 主變壓器高壓側功率因數
通常主變壓器高壓側是通過發電廠內的升壓站與電力系統連接的， 如果電力系統對主變壓器高壓側的功率因數， 也就是主變壓器高壓側的無功功率提出具體要求時， 則在容量計算時必須考慮由此帶來的影響， 而這樣的影響還是比較大的。 目前國內的發電廠工程基本不對此提出具體要求。
3.9 廠用負荷
此處的廠用負荷不應用簡單的廠用變壓器的容量來計算， 而是應根據計算廠用電率時的計算負荷來考慮， 要結合負荷的同時係數和利用率等綜合考慮，一般按廠用負荷最小運行工況時考慮。當然有一種極端工況，就是利用輔助變壓器或者備用變壓器（電源引自廠外），完全代替廠用變壓器給廠用負荷供電，並能保證機組短時間內滿發，這時主變壓器容量可以不考慮扣除廠用負荷。
4 主變壓器容量的計算
4.1 溫度影響係數
假定一個容量修正係數Ｃ，按ＩＥＥＥＣ５７．９１—１９９５中的要求，當主變壓器採用強迫風冷，而實際計算用的日平均環境溫度超過３０℃時，每升高１℃，容量降低１％；低於３０℃時，每降低１℃，容量增加０．７５％。由此可得，當出現上述超溫和低溫兩種工況時的變壓器容量修正係數為
式中，Ｔｍａｘ和Ｔｍｉｎ分別為實際主變壓器所處廠址的最高和最低日平均環境溫度。
4.2 計算公式
按照前文所述的基本選取原則，不難得出最基本的算式：主變壓器額定容量＝發電機淨出力－最小廠用負荷－主變壓器損耗，其中發電機淨出力、廠用負荷一般對於具體工程都是已知的參數，而主變損耗只有在產品生產完成後才有具體的資料，但對於工程設計初期，特別是要選取的變壓器並不是標準產品的時候，缺少所需的計算輸入，損耗只能計算得出。對於電力變壓器，由於勵磁電流與額定電流相比是很小的，所以在工程計算時，可以忽略這部分損耗，只計算負載損耗。
假定容量基準值Ｓｊ＝ＳＢ，電壓基準值Ｕｊ＝ＵＢ、其中ＳＢ、ＵＢ分別為變壓器額定容量和額定電壓，由此可得變壓器的負載損耗標么值為
式中，Ｉ＊為回路電流的標么值；Ｚ＊Ｂ為變壓器阻抗的標么值；Ｓ＊為變壓器負載損耗的標么值；Ｓ為變壓器損耗有名值。
由上式可以匯出
將
代入，可得到變壓器的有功功率損耗和無功功率損耗。
有了變壓器損耗後，按發電機的不同運行工況和不同的環境溫度，可以得出主變壓器容量計算公式。
最高環境溫度，發電機超前功率因數或滯後功率因數運行時，有
最低環境溫度，發電機超前功率因數或滯後功率因數運行時，有
式中，“±”號的取值，根據發電機不同運行工況時無功的方向可得，超前運行時，取“＋”號，滯後運行時取“－”號；ＰＦ為發電機扣除勵磁負荷後的有功功率淨輸出，單位為ＭＷ，對應於最高和最低環境溫度可能不同，應分別計算，目前部分核電機組無論最高還是最低溫度時，ＰＦ取值相同，一般是最大連續輸出；ＱＦＺ為發電機滯後功率因數運行時的無功功率淨輸出，單位為Ｍｖａｒ，同樣對應於最高和最低環境溫度可能不同，應分別計算；ＱＦＣ為發電機超前功率因數運行時的無功功率輸入，單位為Ｍｖａｒ，對應於最高和最低環境溫度可能不同，應分別計算；ＰＣ和ＱＣ分別為廠用有功負荷（單位為ＭＷ）和廠用無功負荷（單位為Ｍｖａｒ），廠用負荷功率因數按滯後考慮；Ｚ＊Ｂ為主變壓器阻抗標么值，
計算時取Ｚ＊Ｂ＝Ｕｄ％，Ｒ＊Ｂ和Ｘ＊Ｂ可以通過Ｚ＊Ｂ及Ｘ／Ｒ計算得出；ＺＲ為主變壓器阻抗容差，一般在最高環境溫度時取正容差，最低環境溫度時取負容差，這樣可以求出不同溫度時的最大值，計算結果相對保守。
5 計算舉例
以下是一個在建發電廠的主變壓器容量計算示例，只列出主要的資料和簡單計算過程，其中部分資料有所改動，供參考。主要資料為：主變壓器Ｘ／Ｒ＝５０；發電機最大連續有功功率輸出１０００ＭＷ；勵磁加廠用負荷為７０．８９ＭＷ（有功功率）、４６．８Ｍｖａｒ（無功功率）；日平均溫度最高最低均為３０℃；主變壓器阻抗百分數為２０％，阻抗容差為±７.５％；發電機功率因數０．９（滯後），超前（０．９５）；電網對主變壓器出口的功率因數沒有要求。計算結果如表所示。
從上表可以看出當發電機超前運行時將吸收無功功率，此時無功功率為負，由圖可以看出，廠用負荷的無功功率也要通過主變壓器倒送，因而通過公式計算時，無功功率的損耗也被加進了主變壓器的容量中。
4 主變壓器容量的計算
4.1 溫度影響係數
假定一個容量修正係數Ｃ，按ＩＥＥＥＣ５７．９１—１９９５中的要求，當主變壓器採用強迫風冷，而實際計算用的日平均環境溫度超過３０℃時，每升高１℃，容量降低１％；低於３０℃時，每降低１℃，容量增加０．７５％。由此可得，當出現上述超溫和低溫兩種工況時的變壓器容量修正係數為
式中，Ｔｍａｘ和Ｔｍｉｎ分別為實際主變壓器所處廠址的最高和最低日平均環境溫度。
4.2 計算公式
按照前文所述的基本選取原則，不難得出最基本的算式：主變壓器額定容量＝發電機淨出力－最小廠用負荷－主變壓器損耗，其中發電機淨出力、廠用負荷一般對於具體工程都是已知的參數，而主變損耗只有在產品生產完成後才有具體的資料，但對於工程設計初期，特別是要選取的變壓器並不是標準產品的時候，缺少所需的計算輸入，損耗只能計算得出。對於電力變壓器，由於勵磁電流與額定電流相比是很小的，所以在工程計算時，可以忽略這部分損耗，只計算負載損耗。
假定容量基準值Ｓｊ＝ＳＢ，電壓基準值Ｕｊ＝ＵＢ、其中ＳＢ、ＵＢ分別為變壓器額定容量和額定電壓，由此可得變壓器的負載損耗標么值為
式中，Ｉ＊為回路電流的標么值；Ｚ＊Ｂ為變壓器阻抗的標么值；Ｓ＊為變壓器負載損耗的標么值；Ｓ為變壓器損耗有名值。
由上式可以匯出
將
代入，可得到變壓器的有功功率損耗和無功功率損耗。
有了變壓器損耗後，按發電機的不同運行工況和不同的環境溫度，可以得出主變壓器容量計算公式。
最高環境溫度，發電機超前功率因數或滯後功率因數運行時，有
最低環境溫度，發電機超前功率因數或滯後功率因數運行時，有
式中，“±”號的取值，根據發電機不同運行工況時無功的方向可得，超前運行時，取“＋”號，滯後運行時取“－”號；ＰＦ為發電機扣除勵磁負荷後的有功功率淨輸出，單位為ＭＷ，對應於最高和最低環境溫度可能不同，應分別計算，目前部分核電機組無論最高還是最低溫度時，ＰＦ取值相同，一般是最大連續輸出；ＱＦＺ為發電機滯後功率因數運行時的無功功率淨輸出，單位為Ｍｖａｒ，同樣對應於最高和最低環境溫度可能不同，應分別計算；ＱＦＣ為發電機超前功率因數運行時的無功功率輸入，單位為Ｍｖａｒ，對應於最高和最低環境溫度可能不同，應分別計算；ＰＣ和ＱＣ分別為廠用有功負荷（單位為ＭＷ）和廠用無功負荷（單位為Ｍｖａｒ），廠用負荷功率因數按滯後考慮；Ｚ＊Ｂ為主變壓器阻抗標么值，
計算時取Ｚ＊Ｂ＝Ｕｄ％，Ｒ＊Ｂ和Ｘ＊Ｂ可以通過Ｚ＊Ｂ及Ｘ／Ｒ計算得出；ＺＲ為主變壓器阻抗容差，一般在最高環境溫度時取正容差，最低環境溫度時取負容差，這樣可以求出不同溫度時的最大值，計算結果相對保守。
5 計算舉例
以下是一個在建發電廠的主變壓器容量計算示例，只列出主要的資料和簡單計算過程，其中部分資料有所改動，供參考。主要資料為：主變壓器Ｘ／Ｒ＝５０；發電機最大連續有功功率輸出１０００ＭＷ；勵磁加廠用負荷為７０．８９ＭＷ（有功功率）、４６．８Ｍｖａｒ（無功功率）；日平均溫度最高最低均為３０℃；主變壓器阻抗百分數為２０％，阻抗容差為±７.５％；發電機功率因數０．９（滯後），超前（０．９５）；電網對主變壓器出口的功率因數沒有要求。計算結果如表所示。
從上表可以看出當發電機超前運行時將吸收無功功率，此時無功功率為負，由圖可以看出，廠用負荷的無功功率也要通過主變壓器倒送，因而通過公式計算時，無功功率的損耗也被加進了主變壓器的容量中。