關(guān)于變壓器單臺(tái)運(yùn)行有功電能損耗的計(jì)算

【摘要】電力變壓器損耗是鐵芯、繞組等導(dǎo)電材料在交變的漏磁場(chǎng)中產(chǎn)生的渦流引起的，其大小對(duì)變壓器的制造成本和經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行都有較大的影響。隨著變壓器單機(jī)容量的日益增大，其損耗和由此誘發(fā)的局部過熱問題也愈加突出，因此對(duì)于變壓器電能損耗的準(zhǔn)確計(jì)算方法的研究有十分重要的價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】變壓器；電能損耗

1.引言

變壓器的有功電能損耗對(duì)于電力節(jié)能至關(guān)重要，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵在于提高變壓器的運(yùn)行效率。在電力系統(tǒng)中運(yùn)行的lOkV及以下變壓器的容量和臺(tái)數(shù)是很多的，這些變壓器的空載損耗和短路損耗約占全部線損的30%～60%，尤其是夜間由于負(fù)荷率低，空載損耗占的比例更大。電力網(wǎng)線損是電網(wǎng)技術(shù)狀況和運(yùn)行合理性的重要指標(biāo)，在目前能源日趨緊張的形勢(shì)下減耗節(jié)能更加引起人們重視。

本論文所闡述的主要內(nèi)容，是根據(jù)變壓器的有關(guān)技術(shù)參數(shù)，計(jì)算其有功電能損耗的一種方法，這種計(jì)算方法簡(jiǎn)單易懂，適合各階層電力工作人員使用，也可以由此計(jì)算結(jié)果合理地選擇變壓器臺(tái)數(shù)、負(fù)荷容量及運(yùn)行方式，達(dá)到加強(qiáng)變壓器的運(yùn)行管理，充分利用現(xiàn)有的設(shè)備條件，以達(dá)到節(jié)約電能的目的。

2.變壓器損耗基本概念

變壓器損耗是現(xiàn)代物理學(xué)領(lǐng)域的概念，是指空載損耗PO和負(fù)載損耗Pk之和。

2.1 空載損耗PO

當(dāng)用額定電壓施加于變壓器的一個(gè)繞組上，而其余的繞組均為開路時(shí)，變壓器所吸收的有功功率叫空載損耗?？蛰d損耗又叫變壓器的鐵損，是指發(fā)生于變壓器鐵芯疊片內(nèi)，周期性變化的磁力線通過材料時(shí)，由材料的磁滯和渦流產(chǎn)生的，其大小與運(yùn)行電壓和分接頭電壓有關(guān)。

2.2 負(fù)載損耗Pk

對(duì)雙繞組變壓器來說，當(dāng)以額定電流通過變壓器的一個(gè)繞組，而另一個(gè)繞組短接時(shí)變壓器所吸收的有功功率叫做變壓器的負(fù)載損耗。對(duì)于多繞組變壓器，負(fù)載損耗是以指定的一對(duì)繞組為準(zhǔn)。負(fù)載損耗又稱變壓器的銅損，也稱短路損耗，是由變壓器繞組的電阻引起的，是由經(jīng)過繞組的負(fù)荷電流產(chǎn)生的。

3.變壓器基本性能參數(shù)

3.1 額定容量

變壓器在額定電壓、額定電流連續(xù)運(yùn)行時(shí)輸送的容量，以視在功率表示：

3.2 額定電壓

變壓器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行所能承受的工作電壓：一次額定電壓U1N與二次額定電壓U2N。

3.3 額定電流

變壓器在額定容量下，允許長(zhǎng)期通過的電流：一次額定電流I1N與二次額定電流I2N。

則對(duì)單相變壓器，一次額定電流（A）：

3.4 變壓器額定空載損耗與額定負(fù)載損耗

額定空載損耗也稱鐵損，指變壓器在額定電壓下（二次開路），在鐵芯中消耗的功率，其中包括激磁損耗與渦流損耗。用符號(hào)PO表示。

負(fù)載損耗也稱銅損，指變壓器一、二次電流流過該線圈電阻所消耗的能量之和。由于線圈多用銅導(dǎo)線制成，故稱銅損。它與電流的平方成正比，銘牌上所標(biāo)的千瓦數(shù)，指線圈在75℃時(shí)通過額定電流的銅損，即為變壓器的額定銅損，也稱額定負(fù)載損耗，用符號(hào)PL表示。

4.變壓器的有功電能損耗

變壓器中有功電能損失由鐵損和銅損兩部分組成。在電網(wǎng)電壓恒定時(shí)，變壓器的負(fù)荷電流對(duì)鐵損的影響很小，所以把變壓器的鐵損也稱為“不變損耗”或“固定損耗”。在工程計(jì)算上以在額定電壓下變壓器的空載有功損耗作為變壓器的鐵損。銅損也稱可變損耗，即負(fù)荷電流在變壓器線圈電阻中產(chǎn)生的損耗（也包括一些附加損耗）。并以在額定電流下變壓器的短路有功損耗作為變壓器在額定負(fù)荷下的銅損。銅損隨負(fù)荷電流的平方關(guān)系變化。

4.1 變壓器負(fù)荷與損耗的關(guān)系

變壓器的有功功率是空載損耗與負(fù)載損耗之和?？蛰d損耗PO是一個(gè)常數(shù)，它不隨變壓器負(fù)荷的變化而變化；負(fù)載損耗Pk則是隨著負(fù)荷電流的變化而變化，它與負(fù)荷電流的平方成正比。在一定負(fù)載電流下，變壓器的有功功率損耗可用下式表示：P=PO+Pk

4.2 變壓器負(fù)荷電流與電量的關(guān)系

在實(shí)際工作流程中，用戶的電量數(shù)據(jù)，相關(guān)工作人員可以定期查看并記錄，以收取符合法律法規(guī)的相應(yīng)電量的費(fèi)用。

由此可知，用戶每月電量為已知數(shù)據(jù)，則：

平值電流為：

4.3 變壓器有功電能損耗的計(jì)算

以上為有功功率損耗的計(jì)算方法，若要求得有功電能損耗需乘以時(shí)間，以算出一個(gè)月內(nèi)的有功電能損耗。

則：

5.結(jié)論

影響變壓器能耗的原因很復(fù)雜，本論文結(jié)合電力設(shè)計(jì)等內(nèi)容，用及其簡(jiǎn)單易懂的方法計(jì)算出變壓器有功電能損耗，雖然只是一些膚淺的計(jì)算和論述，但最終目的也是找到一種適合電力人員計(jì)算和研究變壓器有功能耗的實(shí)用辦法，便于我們掌握電能損失數(shù)據(jù)，搞好電力經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行。

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