變壓器線損分析計算及降低措施

高長松

（銅山縣新匯熱電有限公司，江蘇徐州 221116）

某變電所10 kV分支線降壓變壓器400 kV·A高達9.6%，線損率過高，特別是該線路更換功率較大的水泵后線損增加尤為明顯，影響整臺變壓器的線損率。

1 變壓器損耗過高的原因分析

1.1 運行電壓降低。線路和變壓器中的變動損耗與運行電壓的平方成反比，因此，提高運行電壓可顯著降低線損（表1），但只能在額定電壓的上限范圍內適當提高，若負荷很小，提高運行電壓，則有可能適得其反，增加線損。通常情況下，提高運行電壓，降損效果比較明顯。

表1 提高電壓與降低線損關系表

1.2 功率因數較低，增加無功電流（表2）。由于線路電流I增大，線路上的有功功率ΔP將隨之增加，產生較大的電能損失，降低輸電效率。同時，線路電流I將增大，線路上的電壓降ΔU也將增大，因而降低了電網電壓，影響電能質量。

表2 功率因數由1.0下降與損耗增加的關系表

1.3 三相負荷不平衡。在低壓電網中，由于存在一部分單相負荷，使各相負荷大小分布不均，從而造成三相負荷不平衡，導致線路電壓降低增大，線損增加。根據規定，變壓器出口處三相負荷不平衡度不大于10%，干線及主要支線首端三相負荷不平衡度不大于20%。

2 處理措施

2.1 對于負荷側電源電壓過高或過低的情況，一般都是采取調整電力變壓器調壓開關或更換線徑的方法解決。

2.2 增設無功補償，提高無功功率因數。通過提高無功功率因數，利用電容中超前的無功電流去補償感性負載中滯后的無功電流，以減少總電流的無功分量。能充分利用系統容量，降低功率損耗，減少電能損失，提高輸電效率，改善電壓質量。

2.3 檢查變壓器低壓側三相不平衡電流情況。不平衡度不允許超過10%，參照不平衡度=（最大電流-最小電流）/最大電流×100%。①采用鉗形電流表分別測量變壓器低壓側A、B、C三相電流值。②將測量的最大電流、最小電流代入上述公式計算。③發現三相電流不平衡度超過10%，應均衡負荷。實際工作中，因三相電流不平衡，應進行損耗計算。以某供電所變壓器S9-400/10.5（銘牌概況：電壓380 V、額定容量400 kV·A、額定頻率50 Hz、空載損耗570 W、負載損耗4400 W、電流In=577A、變壓器繞組內阻R=0.04Ω）為例，運行損耗功率核算，實際測出三相電流Ia=150 A、Ib=80 A、Ic=80 A。根據損耗率校驗公式進行計算，三相電流平均值Icp=（Ia+Ib+Ic）/3=（150+80+80）/3=103 A；不平衡度 β=（最大電流-最小電流）/最大電流×100%=（150-80）/150=0.46=46%；線路導線電阻值r=ρ×l/S=17.6×0.5/50=0.176 Ω。

理論計算（負荷不平衡時）功率損耗為 ΔP=3×I2cpr×（1+2β2）=3×1032×0.176×[1+2（0.46）2]＝3×10609×0.176×（1+0.42）=7954 W，經計算該不平衡電流在嚴重不平衡狀態下，損耗達到7.95 kW/h。變壓器三相繞組總損耗P=3×（In/3）2×R=3×（577/3）2×0.04=3×36985×0.04=4438.2 W。線路上的功率損耗（超出三相不平衡電流 10%范圍以外增加的損耗）ΔP=3×I2cpr×（1+2β2）=3×（103）20.176×[1+2（0.46-0.1）2]=3×10609×0.176×1.259=7053 W。由上述計算可見，運行中經常測量三相負荷并進行調整，使其平衡，是降損節能的一項有效措施。故現場管理應重視變壓器三相負荷均衡分配，重點均衡感性負載的動力負荷及照明負荷。

3 設計及運行中的建議

3.1 設計人員在農網改造中優選了S12型變壓器，降低損耗。

3.2 選用電阻率小的導線，以降低線路損耗。加強線路維護，改善使用環境，減少啟停次數，降低變壓器使用成本。

3.3 實際監測變壓器低壓側三相不平衡電流，嚴格控制三相不平衡電流在10%范圍以內，超出范圍，必須查明根本原因，并平衡三相負荷。

3.4 工作中線損管理員對線損進行分析，進行線檢驗，以查明根本原因。

3.5 技術專業人員復核線路首末端電壓在2%以內。

3.6 對變壓器建立定期大、小修制度，及時發現處理存在的問題。

3.7 設計人員選用精度較高的計量表計，保證抄表的準確率。

3.8 根據實際情況，選擇變壓器生產質量較好廠家，減少不良情況發生，確實保證使用周期。