淺析如何降低電力變壓器空載損耗

【摘 要】 電力變壓器的損耗主要包括空載損耗和負載損耗兩部分。本文介紹了電力變壓器空載損耗產生的原因及降低電力變壓器空載損耗的方法，為技術人員在實際操作中提供參考。

【關鍵詞】 電力變壓器 空載損耗

本文以普通雙繞組電力變壓器為研究對象，在闡明變壓器的結構和工作原理后，主要討論單相變壓器的空載運行特性，介紹空載損耗產生的原因及降低空載損耗的方法。

1 變壓器的結構和工作原理

變壓器雖然有各種不同的類型，但基本結構大體相似。它們都是由鐵芯和繞組兩個主要部分構成。變壓器鐵心的作用是形成磁路。為了減小渦流損耗，鐵心由0.30mm～0.35mm厚的硅鋼片交錯疊裝而成。

在硅鋼片的兩面涂漆或經氧化處理形成絕緣層。繞組是變壓器的電路部分，它一般用紙包絕緣扁線或圓線繞成。變壓器工作時總是避免不了自身的能量損耗，這些功率的損失轉換成熱能，使繞組和鐵芯溫度升高。

單相變壓器的空載運行如圖1所示，讓我們假設一次繞組有N1匝，二次繞組有N2匝。接在一次繞組的交流電壓為u1，在這電壓的作用下，一次繞組中產生交變電流i0，從而在鐵芯中就產生交變磁通Φ，這個磁通稱為主磁通。電流i0稱為激磁電流。事實上i0所產生的磁通并不是全部集中在鐵芯之中，而有一小部分通過鐵芯外部，這部分稱為漏磁通。同時，電流i0在激磁過程中是有能量損耗的，這表現在鐵芯中的渦流損耗和磁滯損耗（通稱為鐵損）。

圖1

2 損耗分析

渦流損耗的產生是由于導磁的鐵芯也是導體，當交變磁通穿過鐵芯時，導體的鐵芯中就有感應電動勢產生，并在鐵芯中產生感應電流。假設有一個長方體鐵芯上繞有線圈，當線圈中有交流電流通過時，鐵芯的磁感應強度B也是交變的。若B的方向垂直于長方體鐵芯的上下底面，可把導體塊鐵芯看成是包圍磁力線的很多閉合導電回路。當導體塊中的磁通交變時，則導體中垂直于底面的平面內產生感應電動勢，從而出現垂直于磁場的環形感應電流，這種感應電流稱為渦流。鐵芯中出現的渦流，必然有一部分電能轉變成熱能。因渦流而引起的損耗叫渦流損耗。

磁滯損耗是鐵芯在交變的磁化過程中，磁性分子往復摩擦所消耗電能。當鐵芯的磁化達到飽和會產生磁滯現象。在變壓器鐵芯中磁化場的方向反復變化著，由于鐵芯的磁滯效應，每變化一周，電源就得額外地消耗一部分功，所傳遞的能量最終將以熱量的形勢散掉。這部分因磁滯現象而消耗的能量，叫做磁滯損耗。在變壓器的工作中，磁滯損耗是十分有害的，必須盡量使之減小。

3 降低空載損耗的方法

（1）采用高導磁硅鋼片和非晶合金片。實驗證明在相同厚度的前提下，采用HI-B高導磁硅鋼片，可比普通硅鋼片的空載損耗下降20%。若采用HI-B激光處理高導磁硅鋼片，可比普通硅鋼片的空載損耗下降25%。盡量減小硅鋼片的厚度，普通硅鋼片厚度0.3-0.35mm，如果硅鋼片的厚度減小到0.23mm時，空載損耗可下降10%。而非晶合金片和按速冷原則制成含硅量為6.5%的硅鋼片，其渦流損耗部分比一般高導磁硅鋼片要小。

（2）減小工藝系數。工藝損耗系數與硅鋼片材料、沖剪設備是否退火、夾緊程度等諸多因素有關。對沖剪設備的刀具精度、裝刀合理和調整也很重要。經過大量試驗，縱剪加工對硅鋼片單位損耗的影響比橫剪加工要大。一般經縱剪加工后，其損耗將比原來的材料增大6%-9%，橫剪加工后將增大3%-4%。

（3）改進鐵芯結構。鐵芯不沖孔，端面涂固化漆，相間鐵軛用高強度鋼帶綁扎。心柱兩側連接上下夾件的拉板用非磁性鋼板。對大容量變壓器貼芯片不涂漆處理，提高填充系數和冷卻性能。剪切毛刺控制在0.02mm以下。鐵芯夾緊力控制在0.3MPa。用強壓工裝和粘膠使鐵芯兩軛成為一個堅固、平整、垂直精度高的整體。減少鐵芯搭接寬度，搭接面積減少1%，空載損耗會下降0.3%。盡量選用同牌號硅鋼片，不混片可以減少損耗。

綜上所述，本文主要分析了電力變壓器的空載損耗產生的原因。依據自己的實踐經驗，提出了如何降低空載損耗處理方法，這些方法可以有效地降低電力變壓器的空載損耗。雖然文中提出一些可操作性的措施，但對于在實際工作中遇到的問題，仍然不能一概而論。因此對于如何降低電力變壓器的空載損耗問題仍需進一步地深入研究。