变压器的负载与损耗的关系.pdf
变压器地负载与损耗地关系电力变压器地有功功率损耗包含变压器空载损耗和变压器负载损耗两部分在一定地负载下，变压器地有功功率损耗可用下式表示：P=P n+PI2 1P-总地有功功率损耗；Pn-空载有功功率损耗；PI-在一定负载下地负载 有功，功率损耗Pn=Pt+KQt=Pt+K(IO%Se/1OO2 2PI=Pf+KQf=Pf+K(Ud%Se/1002-3Pt为变压器额定空载有功损耗即变压器铁耗.Qt为变压器变压器额定励磁功率10%为变压器空载电流Pf为变压器额定负载有功损耗即变压器铜损Ud%为变压器阻抗电压K为无功经济当量,按变压器在电网中地位置取值,一般可取k=0.1kW/kvarSe变压器额定容量空载损耗Pt是只与变压器铁芯相关地常数，它不随变压器负载地变化而变 化而负载损耗Pf则为变压器绕组中地铜线圈电流损耗,根据P=I2R故Pf与负 载电流地平方成正比.I0%、Ud%为变压器一个固定参数,它们由变压器铭牌或变 压器技术参数说明书提供，故变压器损耗主要受负荷变化影响地铜耗决定b5E2RG bCAP简介：负载曲线地平均负载系数越高，为达到损耗电能越小，要选用损耗比越小地变压器；负载曲线地平均负载系数越低，为达到损耗电能越小，要选用损耗比越大地变压器将负载曲1地倍数，通常可取1-1.3,作为获得最佳效率地负载系数，然线地平均负载系数乘以一个大于后按BA 1/R)1/2计算变压器应具备地损耗比.plEanqFDPw关键字：变压器1、变压器损耗计算公式1)有功损耗：AP=P0+KTB 2PK-1)2)无功损耗：AQ=Q0+KTB 2QK2)3)综合功率损耗：PZAP+KQAQ-3)QO 10%SN,Q UK%SN式中：Q0-空载无功损耗kvar)P0空载损耗kW)PK额定负载损耗kW)SN变压器额定容量kVA)I0%变压器空载电流百分比.UK%短路电压百分比B均负载系数KT负载波动损耗系数QK额定负载漏磁功率kvar)KQ 无功经济当量kW/kvar)上式计算时各参数地选择条件：1)取KT=1.05;2)对城市电网和工业企业电网地KQ=0.1kW/kvar;DXDiTa9E3d3)变压器平均负载系数，对于农用变压器可取B=75%；4)变压器运行小时数T=8760h,最大负载损耗小时数：t=5500h;5)变压器空载损耗P0、额定负载损耗PK、10%、UK%，见产品资料所示.2、变压器损耗地特征P0-空载损耗，主要是铁损，包括磁滞损耗和涡流损耗；磁滞损耗与频率成正比；与最大磁通密度地磁滞系数地次方成正比涡流损耗与频率、最大磁通密度、矽钢片地厚度三者地积成正比6kV10kV降压变压器取系统最小负荷时,其无功当量B=20%;对于工业企业，实行三班制，可取PC负载损耗，主要是负载电流通过绕组时在电阻上地损耗，一般称铜损.其大小随负载电.RTCrpUDGiT，并流而变化，与负载电流地平方成正比；并用标准线圈温度换算值来表示)负载损耗还受变压器温度地影响，同时负载电流引起地漏磁通会在绕组内产生涡流损耗在绕组外地金属部分产生杂散损耗变压器地全损耗A P=P0 PC变压器地损耗比=PC/P0变压器地效率=PZ/PZ AP),以百分比表示；其中.5PCzVD7HxAPZ为变压器二次侧输出功率.3、变压器节能技术推广1）推广使用低损耗变压器；1）铁芯损耗地控制变压器损耗中地空载损耗，即铁损，主要发生在变压器铁芯叠片内，主要是因交变地磁力线通 过铁芯产生磁滞及涡流而带来地损耗.jLBHrnAlLg，为了克服磁回路中由周期性磁化所，变压器铁芯是由铁线束制成，而，增大导磁率，且使电最早用于变压器铁芯地材料是易于磁化和退磁地软熟铁产生地磁阻损失和铁芯由于受交变磁通切割而产生地涡流不是由整块铁构成.XHAQX74J0X1900年左右，经研究发现在铁中加入少量地硅或铝可大大降低磁路损耗芯.LDAYtRyKfE近年来世界各国都在积极研究生产节能材料压器,其铁损仅为硅钢变压器地阻率增大，涡流损耗降低.经多次改进，用0.35mm厚地硅钢片来代替铁线制作变压器铁，变压器地铁芯材料已发展到现在最新地节能材.使用2605S2制作地变料一一非晶态磁性材料如2605S2,非晶合金铁芯变压器便应运而生1/5,铁损大幅度降低.Zzz6ZB2Ltk1/5,且2）变压器系列地节能效果上述非晶合金铁芯变压器，具有低噪音、低损耗等特点，其空载损耗仅为常规产品地全密封免维护，运行费用极低.dvzfvkwMI1我国S7系列变压器是1980年后推出地变压器，其效率较SJ、SJL、SL、SL1系列地变压 器咼,其负载损耗也较高.rqyn14ZNXI80年代中期又设计生产出S9系列变压器，其价格较S7系列平均高出20%,空载损耗较S7系列平均降低8%,负载损耗平均降低24%,并且国家已明令在1998年底前淘汰S7、SL7系列,推广应用S9系列.EmxvxOtOcoS11是目前推广应用地低损耗变压器.S11型变压器卷铁心改变了传统地叠片式铁心结构.硅钢片连续卷制，铁心无接缝，大大减少了磁阻，空载电流减少了6080,提高了功率因数，降 低了电网线损，改善了电网地供电品质.连续卷绕充分利用了硅钢片地取向性，空载损耗降低2035.运行时地噪音水平降低到3045dB,保护了环境.SixE2yXPq5非晶合金铁心地S11系列配电变压器系列地空载损耗较S9系列降低75%左右，但其价格 仅比S9系列平均高出30%,其负载损耗与S9系列变压器相等.6ewMyirQFL2）选择与负载曲线相匹配地变压器案例分析：配电变压器地容量选择A、按变压器效率最高时地负荷率S=式中Pjs建筑物地有功计算负荷来选择容量当建筑物地计算负荷确定后，配电变压器地总装机容量为：KW;cos 0 2-补偿后地平均功率因数，不小于0.9;3 b压器地负荷率.因此，变压器容量地最终确定就在于选定变压器地负荷率我们知道，当变压器地负荷率为：3 b3b=3m=R=PKH/Po2T=HO I b FKH卩牛式中B计算负荷率，等于变压器地计算视在容量y6v3AL0S89Sjs与额定容量Seb之比Tm查Tm-T关系曲线.|Tb变压器年投运时间T最大负荷损耗时间，可由年最大负荷利用时数用户电力负荷消耗地年有功能为：W=|3Sebcos（pTm（4则变压器地年有功电能消耗率为：W=Wb/W=令dWcB=0求出变压器年有功电能损耗率最小时地节能负荷率B；B=PoTb/PKHr）1/2=即配电变压器按照节能负荷率BJ计算容量时，其年有功电能损耗率最小，可参考工业企业地类由式（6可见，变压器地节能负荷率与年最大负荷损耗时间有关，工越低B越高.然而由于Tm值及Tm值所对应地T直，对于高层民用建筑还没有这方面地统计资料似资料.Tb按7500h，而根据高层民用建筑地不同功能，工值在2300-4500范围内选取，因此B j=（131.8 BM.从表（1干式变压器地最佳负荷率BM值，可求出节能负荷率Bj2ub6vSTnP对于高层写字楼，由于五天工作制，且晚上下班后地其余时间均处于轻载对于高层宾馆及高层建筑中以商业为主地大厦节能负荷率B j=0.71-0.85.eUts8ZQVRd由此可见，按节能负荷率计算变压器地容量，要小于按最佳负荷率所计算地变压器地容量样不但年电能损耗小且一次性投资省，其电力负荷地运行特点，相当于工业企业地单班制生产，变压器地节能负荷率B j=0.85-0.98；OYujCfmUCw，其相当于工业企业地两班制生产，变压器地，这.sQsAEJkW5TB计算变压器地容量有利于节省初，按B j计算出地容量还是偏，下C、按变压器地经济负荷率计算容量上节分析可知按年有功电能损耗率最小时地节能负荷率投资.然而相当于二班制运行特点地高层建筑中地配电变压器大，必将增加用户地一次性投资.如何能做到既能节省一次性投资，又能使电能损耗小，或者说 能否做到初投资省和电耗小这对矛盾在变压器运行在负荷率地某一区域内获得相对统一面我们对变压器地年有功电能损耗率公式作进一步地分析地年有功电能损耗率为：GMslasNXkA（5，而在节能负荷率下对同一变压器，在某一负荷率B运行情况下地年有功电能损耗率如式TlrRGchYzgWj=用（5式地两边除以（7式地两边，并用（6式代入，整理后得：W/Wj=1/2 3或3 3时,W/Wj均大于1.当3/3从1.0增加到1.3,增加30时,W/Wj从1.0增加到1.035,只增加了3.5;当3/从2.0增加到2.3,增加15时,W/Wj从1.25增加到1.37,增加了9.6.lzq7lGf02E可见在3/地低值区，W/Wj地增加值相对于3/地增加值是非常微小地，且增加地速率也是很小地，也就是说，在该区域中，我们用微小地年电能损耗率增加值来换取变压器地容量 地较大减小使得一次性投资地明显降低内，即经济负荷率为：zvpgeqJ1hk，因此,我们选择相对节能负荷率3/在1-1.3范围3=(1我们按经济负荷率3 j选出地变压器容量，要比按节能负荷率3选出地变压器容量降低一级，做到了经济性与节能性这对.NrpoJac3v1.1nowfTG4KI，由此而节约地初投资远大于配电变压器地年有功电能损耗费用矛盾地相对统一，显然这是一种既科学又经济合理地方法这里讨论地配电变压器容量地计算方法结论：，主要是针对高层建筑中所使用地变压器，即使用干式或环氧树脂浇注变压器，然而该方法也适用于使用其他配电变压器地场合负载曲线地平均负载系数越高，为达到损耗电能越小，要选用损耗比越小地变压器；负载 曲线地平均负载系数越低，为达到损耗电能越小，要选用损耗比越大地变压器.fjnFLDa5Zo将负载曲线地平均负载系数乘以一个大于1地倍数,通常可取1-1.3,作为获得最佳效率地负载系数，然后按3=1/R j 1/2计算变压器应具备地损耗比.tfnNhnE6e5 对于实际负载，变压器本身应具有较佳地损耗比，而且总损耗最小，即空载损耗 与负载损耗之和要尽可能地小.
