变压器空载损耗电量计算

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1、变压器空载电量损耗计算简介：负载曲线的平均负载系数越高，为达到损耗电能越小，要选用损耗比越小的 变压器； 负载曲线的平均负载系数越低， 为达到损耗电能越小， 要选用损耗比 越 大的变压器。将负载曲线的平均负载系数乘以一个大于 1 的倍数，通常可取 1-1.3， 作为获得最佳效率的负载系数，然后按 Bb=( 1/R) 1/2计算变压器应具备的损耗比。 关键字：变压器1 、变压器损耗计算公式(1) 有功损耗： APPO+KT B2PK (1)(2) 无功损耗:Qm QO+KT B 2QK (2)(3) 综合功率损耗:PZ=AP +KQAQ (3)QOIO%SN，QKUK%SN式中：QO 空载无功损

2、耗(kvar)PO空载损耗(kW) PK额定负载损耗(kW) SN变压器额定容量(kVA) IO% 变压器空载电流百分比。UK%短路电压百分比B 平均负载系数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)上式计算时各参数的选择条件：(1) 取 KT=1 O5;(2) 对城市电网和工业企业电网的6kV 1 OkV降压变压器取系统最小负荷时，其 无功当量 KQ=O.1kW/kvar;(3) 变压器平均负载系数，对于农用变压器可取 B=2O% ;对于工业企业， 实行三 班制，可取 B = 7 5%;(4) 变压器运行小时数T= 8 7 6 Oh,最大负载损

3、耗小时数:t = 55OO h；(5) 变压器空载损耗PO、额定负载损耗PK、IO%、UK%，见产品资料 所示。2、变压器损耗的特征PO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;与最大磁通密度的磁滞系数的次方成正比。 涡流损耗与频率、 最大磁通密度、矽钢片的厚度三者的积成正比。PC负载损耗，主要是负载电流通过 绕组时在电阻上的损耗，一般称铜损。 其大小随负载电流而变化， 与负载电流的平 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的影响， 同时负载电流引起的漏磁通会在绕组内产生涡 流 损耗，并在绕组外的金属部分产生杂散损耗。变压器的全损耗 A

4、P=PO PC变压器的损耗比=卩C/ P0变压器的效率=PZ / (PZ A P)，以百分比表示；其中PZ为变压器二次侧输出功率。3、变压器节能节电技术推广1) 国家推广使用低损耗变压器；(1)铁芯损耗的控制 变压器损耗中的空载损耗，即铁损，主要发生在变压器铁芯叠片内(也就是矽钢片)， 主要是因交变的磁力线通过铁芯产生磁滞及涡流而带来的损耗。最早用于变压器铁芯 的材料是易于磁化和退磁的软熟铁， 为了克服磁回路中由周 期性磁化所产生的磁阻 损失和铁芯由于受交变磁通切割而产生的涡流， 变压器铁 芯是由铁线束制成，而不 是由整块铁构成。1900 年左右，经研究发现在铁中加入少量的硅或铝可大大降低磁路

5、损耗， 增 大导磁率，且使电阻率增大，涡流损耗降低。经多次改进，用0 .35mm厚的硅钢片来 代替铁线制作变压器铁芯。近年来世界各国都在积极研究生产节能材料， 变压器的铁芯材料已发展到现在最 新 的节能材料一一非晶态磁性材料如 2 6 0 5 S2,非晶合金铁芯变压器便应运而生。使用2 6 0 5 S2制作的变压器，其铁损仅为硅钢变压器的1/5,铁损大幅度降低。（ 2）变压器系列的节能效果 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 的 1/5，且全密封免维护，运行费用极低。我国S7系列变压器是1980年后推出的变压器，其效率较SJ、SJL、SL、 SL1

6、 系列的变压器高，其负载损耗也较高。8 0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1 9 9 8年底前淘汰S7、SL7系列，推广应用S9系列。S11是目前推广应用的低损耗变压器。S11型变压器卷铁心改变了传统的叠片式 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，改善了电网的供电品质。连续卷绕 充分利用了硅钢 片的取向性，空载损耗降低2035。运行时的噪音水平降低到3045dB，保护了环 境。非晶合金铁心的S11系列配电变压器

7、系列的空载损耗较S9系列降低7 5%左右，但其 价格仅比S9系列平均高出3 0%，其负载损耗与S9系列变压器相等。2） 选择与负载曲线相匹配的变压器 案例分析：配电变压器的容量选择A、按变压器效率最高时的负荷率B M来选择容量当建筑物的计算负荷确定后，配电 变压器的总装机容量为：S= Pjs/ B bx cos 2（KVA）（1）式中 Pjs 建筑物的有功计算负荷 KW；cos 2补偿后的平均功率因数，不小于 0.9；B b变压器的负荷率。因此，变压器容量的最终确定就在于选定变压器的负荷率B b。 我们知道，当变压器的负荷率为：B b=B m=（ 1/R） 1/2 时效率最高。（ 2）R=PK

8、H/Po （即变压器损耗电量比）式中Po变压器的空载损耗电量；PKH变压器的额定负载损耗，或称铜损、短路损耗。以国产SGL型电力变压器为例， 其最佳负荷率计算如下：表国产SGL型电力变压器最佳负荷率b m 容量（千伏安）500630800100012501600空载损耗 （瓦）185021002400280033503950负载损耗 (瓦)48505650750092001100013300损耗比 R2.622.693.133.203.283.37最佳负荷率 B m61.861.056.655.255.254.5由表可见，如果以Bm来计算变压器容量，必将造成容量过大，使用户初期投资大量 增加。

9、其原因Pjs是30分钟平均最大负荷P30的统计值，例如民用建筑的用电大部 分时间实际负荷均小于计算负荷Pjs，如果按B m计算变压器容量则不可能使变压器 运行在最高效率B m上，这样不仅不能节约电能且运行在低B值 上，则消耗更多的 电能，因此按变压器的最佳负荷率 B m 来计算变压器的容量是 不合理的。B、按变压器的年有功电能损耗率最小时的节能负荷率 B j 计算容量 由于实际负荷 总在变化， 无法精确计算出变压器的电能损耗。 然而对于某类电力 用户，它的最大 负荷利用小时数， 最大负荷损耗小时数可依据同类用户统计数据 来近似计算。 变压器的年有功电能损耗可按下式估算 Wb= PoTb PKH

10、(Sjs/S2e)2 T =PoTb PKHB 2T (3)式中B 计算负荷率，等于变压器的计算视在容量Sjs与额定容量Seb之比Tb 变压器年投运时间t 年最大负荷损耗时间，可由年最大负荷利用时数 Tm查Tm-T关系曲线。 用户电力负荷消耗的年有功能为：W B SebcosTm(4)则变压器的年有功电能消耗率为： Wb/W( PoTb PKH3 2T ) / B Sebcos Tm(5)令 dA WcB = 0求出变压器年有功电能损耗率最小时的节能负荷率 B j ；B j =( PoTb/PKHt )1/2 =( Tb/ t ) 1/2* B M(6)即配电变压器按照节能负荷率B j计算容

11、量时，其年有功电能损耗率最小。由式(6)可见，变压器的节能负荷率与年最大负荷损耗时间有关，t越低B j越 高。然而由于Tm值及Tm值所对应的t值，对于高层民用建筑还没有这方面的 统计 资料，可参考工业企业的类似资料。Tb按7500h,而根据高层民用建筑的不同功能，t 值在2300-4500范围内选取，因此B j=(13-18) B M。从表 干式变压器的最佳负 荷率B M值，可求出节能负荷率B jo对于高层写字楼， 由于五天工作制， 且晚上下班后的其余时间均处于轻载， 其电 力 负荷的运行特点，相当于工业企业的单班制生产，变压器的节能负荷率B j=0.85-0.98 ；对于高层宾馆及高层建筑中

12、以商业为主的大厦，其相当于工业企业的两班制生 产，变 压器的节能负荷率 B j=0.71-0.85o由此可见， 按节能负荷率计算变压器的容量， 要小于按最佳负荷率所计算的变压 器 的容量，这样不但年电能损耗小且一次性投资省。C、按变压器的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的节能负荷率 B j 计算变压器的容量 有利于 节省初投资。然而相当于二班制运行特点的高层建筑中的配电变压器，按Bj 计算出的容量还是偏大，必将增加用户的一次性投资。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 行在负荷率的某一区域内获得相对统一

13、， 下面我们对变压器的年有功 电能损耗率公 式作进一步的分析。对同一变压器， 在某一负荷率 B 运行情况下的年有功电能损耗率如式 (5) ，而在 节 能负荷率下的年有功电能损耗率为： Wi=( PoTb PKH3 2j t ) / B jSebcos Tm(7)用(5) 式的两边除以(7) 式的两边，并用 (6) 式代入，整理后得： W/AWj=1/2 ( B /B j B j/B )(8)上式为变压器运行在某一负荷率B时的年有功电能损耗率相对于运行在节能负 荷率 Bj 时的年有功电能损耗率随相对节能负荷率变化的函数关系。该式中当B = B j时， W/AWj= 1,当bB j或j时， w/厶

14、Wj均大于1。当B / B j从1.0增加到1.3，增加30时， W/A Wj从1.0增加到1.035 ,只增加了 3.5 ;当B / B j从2.0增加到2.3，增加15时， W/AWj从1.25增 加到1.37，增加了 9.6。 可见在B / B j的低值区， W厂Wj的增加值相对于B / B j的增加值是非常微 小的， 且增加的速率也是很小的， 也就是说， 在该区域中， 我们用微小的年电能 损耗率 增加值来换取变压器的容量的较大减小使得一次性投资的明显降低，因 此，我们选择 相对节能负荷率 B /B j 在 1-1.3 范围内，即经济负荷率为：B jj 二(11.3) B j(9)我们按

15、经济负荷率 B jj 选出的变压器容量，要比按节能负荷率 B j 选出的变压 器容量 降低一级，由此而节约的初投资远大于配电变压器的年有功电能损耗费 用，做到了经 济性与节能性这对矛盾的相对统一， 显然这是一种既科学又经济合 理的方法。 这里讨论的配电变压器容量的计算方法， 主要是针对高层建筑中 所使用的变 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 变压器的场合。结论： 负载曲线的平均负载系数越高， 为达到损耗电能越小， 要选用损耗比越小的变 压 器;负载曲线的平均负载系数越低， 为达到损耗电能越小， 要选用损耗比越大 的变 压器。 将负载曲线的平均负载系数乘以

16、一个大于 1 的倍数，通常可取 1-1.3 ，作为获 得最佳效率的负载系数，然后按 B b=( 1/R) 1/2 计算变压器应具备的损耗比。 对于实际负载，变压器本身应具有较佳的损耗比，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 运行中变压器负载损耗是一个变量， 是通过变压器铭 牌参数上所写的额定负载损 耗值、绕组额定电流值， 以及当前变压器绕组通过电流 值来计算的。 如果没有额 定负载损耗值，是无法求得运行中变压器的实际负载损耗 的。有如下公式Pk=Pk (I1/I1N ) a2其中11变压器一次侧实际电流(A)I1N 变压器一次侧额定电流(A)Pk 变压器负载损耗Pk 变压器实际负载损耗 即变压器当前负载损耗为变压器一次侧实际电流 与额定电流的比值的平方与额定负载损耗的乘积。同样的换到2次侧，公式仍然成立。