常识分享

变压器产生损耗的原因及计算办法

2019-08-16

变压器是配电网中不同电压等级电能间相互转换的主要设备,在电能生产、输送、调度分配等过程中起到非常重要的作用。变压器在电力系统中的使用数量极其广泛,从发电、输电、配电及用电各环节构成的电力系统来看,电能从发电厂输出到用户使用一般需要3~5次的变压过程。根据国内外的统计数字,运行变压器的容量通常是发电容量的4~7 倍,是运行电机容量的5~8 倍,这就决定了变压器必须是一个高效能的设备。

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  为什么通常可将空载损耗视为铁损,短路损耗视为铜损?

 

  构成变压器的损耗是由铁芯损耗(不变损耗简称铁损),铜损(可变损耗)和附加损耗三部分组成。铁芯损耗又由磁滞损耗和涡流损耗两部分组成,铁损主要取决于电压的大小。铜损是由于绕组电阻通过电流产生的,取决于电流的大小。附加损耗很小,主要是铁芯接缝处的磁通密度分布不均或处于磁场中的各金属部分感应的涡流引起的,它随容量的增大而增大。


   变压器空载损耗可以视为铁损是因为空载时虽绕组施加额定电压,但空载电流I0很小,绕组电阻r1的铜损很小,可忽略不计,所以可将空载损耗近似视为铁损。

 

   变压器的短路损耗可以视为铜损是因为短路试验时绕组虽通过额定电流,但试验时施加的电压很低,变压器的铁损很小,可忽略不计,所以可将短路损耗近似视为铜损。

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变压器损耗计算公式

1)有功损耗:ΔPP0+KTβ2PK -------1

2)无功损耗:ΔQQ0+KTβ2QK -------2

3)综合功率损耗:ΔPZ=ΔP+KQΔQ ----3

Q0I0%SN,QKUK%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

β ——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KT1.05;

2)对城市电网和工业企业电网的6kV——10kV降压变压器取系统最小负荷时,其无功当量KQ0.1kW/kvar;

3)变压器平均负载系数,对于农用变压器可取β=20%;对于工业企业,实行三班制,可取β=75%;

4)变压器运行小时数T8760h,最大负载损耗小时数:t5500h;

5)变压器空载损耗P0、额定负载损耗PKI0%UK%,见产品资料所示。

 

   从大量实际运行经验来看,当配电变压器运行过电压水平达到5%时,其内部铁损将会增加15%,而当变压器过电压水平达到10%运行时,其内部铁损则会增加高达50%以上,且变压器空载电流也会大幅度提升,从而增加配电网的无功损耗总量。

 

 

对配电变压器无功功率的节能做探讨,并进行可行性分析,提出从提高负载功率因数降低变压器无功功率消耗节能是一种不增加投资或少量投资而受益显着的有效方法,并通过分析了变压器运行效率曲线,探讨了变压器的高效经济运行负载区最佳运行方式,并指出择优选取最佳运行方式和按变压器经济运行条件来调整负载,在供电量相同时,能降低变压器损耗,同时以变压器综合功率损耗最小,对变压器的经济运行进行了优化,对配电变压器的经济运行区间和最佳运行区间进行了分析,以及对多台配电变压器并列运行时,负载的经济分配进行了分析等研究成果。

 

 


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