導 讀

變壓器的損失電量分為鐵損和銅損，鐵損又叫空載損耗，就是其固定損耗，實(shí)是鐵芯所產(chǎn)生的損耗(也稱(chēng)鐵芯損耗，而銅損也叫負荷損耗）。

 

一、變壓器損耗計算公式

(1)有功損耗：ΔP＝Po＋KT β2 Pk

(2)無(wú)功損耗：ΔQ＝Qo＋KT β2 Qk

(3)綜合功率損耗：ΔPz＝ΔP＋KQΔQ

Qo≈Io%Sn，Qk≈Uk%Sn

式中：Qo——空載無(wú)功損耗(kvar)

Po——空載損耗(kW)

Pk——額定負載損耗(kW)

Sn——變壓器額定容量(kVA)

Uk%——短路電壓百分比

β ——負載系數，為負載電流與額定電流之比。

KT——負載波動(dòng)損耗系數

Qk——額定負載漏磁功率(kvar)

KQ——無(wú)功經(jīng)濟當量(kW/kvar)

 

上式計算時(shí)各參數的選擇條件：

(1)取KT＝1.05；

(2)對城市電網(wǎng)和工業(yè)企業(yè)電網(wǎng)的6kV~10kV降壓變壓器取系統最小負荷時(shí)，其無(wú)功當量KQ＝0.1kW/kvar；

(3)變壓器平均負載系數，對于農用變壓器可取β＝20%；對于工業(yè)企業(yè)，實(shí)行三班制，可取β＝75%；

(4)變壓器運行小時(shí)數T＝8760h，最大負載損耗小時(shí)數：t＝5500h；

(5)變壓器空載損耗Po、額定負載損耗Pk、Io%、Uk%，見(jiàn)產(chǎn)品出廠(chǎng)資料所示。

 

二、變壓器損耗的特征

Po——空載損耗，主要是鐵損，包括磁滯損耗和渦流損耗；

磁滯損耗與頻率成正比；與最大磁通密度的磁滯系數的次方成正比。

渦流損耗與頻率、最大磁通密度、矽鋼片的厚度三者的積成正比。

Pc——負載損耗，主要是負載電流通過(guò)繞組時(shí)在電阻上的損耗，一般稱(chēng)銅損。其大小隨負載電流而變化，與負載電流的平方成正比；(并用標準線(xiàn)圈溫度換算值來(lái)表示)。

負載損耗還受變壓器溫度的影響，同時(shí)負載電流引起的漏磁通會(huì )在繞組內產(chǎn)生渦流損耗，并在繞組外的金屬部分產(chǎn)生雜散損耗。

變壓器的全損耗ΔP=Po+Pc

變壓器的損耗比=Pc /Po

變壓器的效率=Pz/(Pz+ΔP)，以百分比表示；其中Pz為變壓器二次側輸出功率。

 

三、變損電量的計算

變壓器的損失電量有鐵損和銅損兩部分組成。鐵損與運行時(shí)間有關(guān)，銅損與負荷大小有關(guān)。因此，應分別計算損失電量。

1、鐵損電量的計算：不同型號和容量的鐵損電量，計算公式是：鐵損電量（千瓦時(shí)）=空載損耗（千瓦）×供電時(shí)間（小時(shí)）

配變的空載損耗（鐵損），由附表查得，供電時(shí)間為變壓器的實(shí)際運行時(shí)間，按以下原則確定：

（1）對連續供電的用戶(hù)，全月按720小時(shí)計算。

（2）由于電網(wǎng)原因間斷供電或限電拉路，按變電站向用戶(hù)實(shí)際供電小時(shí)數計算，不得以難計算為由，仍按全月運行計算，變壓器停電后，自墜熔絲管交供電站的時(shí)間，在計算鐵損時(shí)應予扣除。

（3）變壓器低壓側裝有積時(shí)鐘的用戶(hù)，按積時(shí)鐘累計的供電時(shí)間計算。

2、銅損電量的計算：當負載率為40%及以下時(shí)，按全月用電量（以電能表讀數）的2%計收，計算公式：銅損電量（千瓦時(shí)）=月用電量（千瓦時(shí)）×2%

因為銅損與負荷電流（電量）大小有關(guān)，當配變的月平均負載率超過(guò)40%時(shí)，銅損電量應按月用電量的3%計收。負載率為40%時(shí)的月用電量，由附表查的。負載率的計算公式為：負載率=抄見(jiàn)電量/S．Ｔ．Cos￠

式中：S——配變的額定容量（千伏安）；T——全月日歷時(shí)間、取720小時(shí)；COS￠——功率因數，取0.80。

電力變壓器的變損可分為銅損和鐵損。銅損一般在０.５％。鐵損一般在5~7％。干式變壓器的變損比油侵式要小。合計變損：０.５+6=６.５計算方法：1000KVA×６.５％=６５KVA

６５KVA×２４小時(shí)×３６５天＝５６９４００ＫＷＴ（度）

變壓器上的標牌都有具體的數據。

 

四、變壓器空載損耗

空載損耗指變壓器二次側開(kāi)路，一次側加額率與額定電壓的正弦波電壓時(shí)變壓器所吸取的功率。一般只注意額定頻率與額定電壓，有時(shí)對分接電壓與電壓波形、測量系統的精度、測試儀表與測試設備卻不予注意。對損耗的計算值、標準值、實(shí)測值、保證值又混淆了。

如將電壓加在一次側，且有分接時(shí)，如變壓器是恒磁通調壓，所加電壓應是相應接電源的分接位臵的分接電壓。如是變磁通調壓，因每個(gè)分接位臵時(shí)空載損耗都不相同，必須根據技術(shù)條件要求，選取正確的分接位臵，施加規定的額定電壓，因為在變磁通調壓時(shí)，一次側始終加一個(gè)電壓于各個(gè)分接位置。

一般要求施加電壓的波形必須為近似正弦波形。所以，一是用諧波分析儀測電壓波形中所含諧波分量，二是用簡(jiǎn)便辦法，用平均值電壓表，但刻度為有效值的電壓表測電壓，并與有效值電壓表讀數對比，二者差別大于3%時(shí)，說(shuō)明電壓波形不是正弦波，測出的空載損耗，根據新標準要求應是無(wú)效了。

對測量系統而言，必須選合適的測試線(xiàn)路，選合適的測試設備與儀表。因為導磁材料的發(fā)展，每公斤損耗的瓦數在大幅度下降，制造廠(chǎng)都選用優(yōu)質(zhì)高導磁晶粒取向硅鋼片或甚至選用非晶合金作為導磁材料，結構上又發(fā)展了諸如階梯接縫與全斜無(wú)孔，工藝上采用不疊上鐵軛工藝，制造廠(chǎng)都在發(fā)展低損耗變壓器，尤其空載損耗已在大幅度地下降。因此對測量系統提出新的要求。容量不變，空載損耗下降是意味著(zhù)空載時(shí)變壓器功率因數的下降，功率因數小就要求制造廠(chǎng)改變和改造測量系統。宜用三瓦特表法測，選用0.05-0.1級互感器，選用犄低功率因數的瓦特表，只有這樣，才能保證測量精度。在功率因數為0.01時(shí)，互感器的相位差為1分時(shí)會(huì )引起功率誤差2.9%。所以，在實(shí)際測量時(shí)還要正確選擇電流互感器與電壓互感器的電流比與電壓比。實(shí)際電流遠小于電流互感器所接的電流時(shí)，電流互感器的相位差與電流誤差越大，這會(huì )導致實(shí)測結果有較大的誤差，所以，變壓器吸取的電流應接近于電流互感器的額定電流。

另外，在設計中根據規定程序，參照所選用硅鋼片的單位損耗與工藝系數所算得的空載損耗，一般叫計算值。這個(gè)值要與標準中規定的標準值或與合同中規定的標準值或保證值對比。計算值必須小于標準值或保證值，不能在計算上吃寬裕度，尤其批量生的變壓器。另外計算值只對設計員或設計科內有效，沒(méi)有法律效應，不能用計算值來(lái)判斷產(chǎn)品的損耗水平。而標準上規定的標準值或合同上規定的保證值是法律效應的。超過(guò)標準值加允許偏差，或者叫保證值(保證值等于標準值加允許偏差)的產(chǎn)品即為不合格產(chǎn)品。如有損耗評價(jià)制度時(shí)，一般在合同上會(huì )指出，尤其出口產(chǎn)品，超過(guò)規定損耗值要罰款，空載損耗的罰款最高，歐洲各國的損耗評價(jià)值可參見(jiàn)《變壓器》雜志1994年第11期。每千瓦要罰幾千美元。這就是法律效應，并與經(jīng)濟效益直接掛鉤。

對實(shí)測值的概念也要正確理解，不是互特表的讀數(或叫功率轉換器的讀數)就是實(shí)測值要換算到額定條件，并要有足夠的精度。對空載損耗的實(shí)測值而言，主要是電源的電壓波形要正弦波，平均值電壓表讀數與有效值電壓讀數之差小于3%。

 

五、空載損耗、負載損耗、阻抗電壓的計算

空載損耗：當變壓器二次繞組開(kāi)路，一次繞組施加額定頻率正弦波形的額定電壓時(shí)，所消耗的有功功率稱(chēng)空載損耗。

算法如下：

空載損耗=空載損耗工藝系數×單位損耗×鐵心

負載損耗：當變壓器二次繞組短路(穩態(tài))，一次繞組流通額定電流時(shí)所消耗的有功功率稱(chēng)為負載損耗。

算法如下：

負載損耗=最大的一對繞組的電阻損耗+附加損耗

附加損耗=繞組渦流損耗+并繞導線(xiàn)的環(huán)流損耗+雜散損耗+引線(xiàn)損耗

阻抗電壓：當變壓器二次繞組短路(穩態(tài))，一次繞組流通額定電流而施加的電壓稱(chēng)阻抗電壓Uz。通常Uz以額定電壓的百分數表示，即uz=(Uz/U1n)*100%

匝電勢：u=4.44*f*B*At,V

其中：B—鐵心中的磁密，TAt—鐵心有效截面積，平方米

可以轉化為變壓器設計計算常用的公式：

當f=50Hz時(shí)：u=B*At/450*10^5,V

當f=60Hz時(shí)：u=B*At/375*10^5,V

如果你已知道相電壓和匝數，匝電勢等于相電壓除以匝數變壓器空載損耗計算-變壓器的空載損耗組成。

空載損耗包括鐵芯中磁滯和渦流損耗及空載電流在初級線(xiàn)圈電阻上的損耗，前者稱(chēng)為鐵損后者稱(chēng)為銅損。由于空載電流很小，后者可以略去不計，因此，空載損耗基本上就是鐵損。

影響變壓器空載損耗鐵損的因素很多，以數學(xué)式表示，則式中

Pn、Pw——表示磁滯損耗和渦流損耗kn、kw——常數

f——變壓器外施電壓的頻率赫

Bm——鐵芯中最大磁通密度韋/米2

n——什捷因麥茲常數，對常用的硅鋼片，當Bm=(1.0～1.6)韋/米2時(shí)，n≈2，對目前使用的方向性硅鋼片，取2．5～3．5。

根據變壓器的理論分析，假定初級感應電勢為E1（伏），則：E1=KfBm（2）

K為比例常數，由初級匝數及鐵芯截面積而定，則鐵損為：  

由于初級漏阻抗壓降很小，若忽略不計，  

E1=U1（4）  

可見(jiàn)，變壓器空載損耗鐵損與外施電壓有很大關(guān)系如果電壓V為一定值，則變壓器空載損耗鐵損不變，（因為f不變），又因為正常運行時(shí)U1=U1N，故空載損耗又稱(chēng)不變損耗。如果電壓波動(dòng)，則空載損耗即變化。變壓器的鐵損與鐵芯材料及制造工藝有關(guān)，與負荷大小無(wú)關(guān)。

 

六、干式變壓器重量及參數