變損和線損地計(jì)算

1、變損和線損的計(jì)算、變損： 變壓器損耗計(jì)算公式）有功損耗： （）無(wú)功損耗： （）（）綜合功率損耗： （）， 式中：空載無(wú)功損耗（）空載損耗（） 額定負(fù)載損耗（） 變壓器額定容量 （） 變壓器空載電流百分比。短路電壓百分比 平均負(fù)載系數(shù)負(fù)載波動(dòng)損耗系數(shù)額定負(fù)載漏磁功率（） 無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量（） 上式計(jì)算時(shí)各參數(shù)的選擇條件： （）取 . ； （）對(duì)城市電網(wǎng)和工業(yè)企業(yè)電網(wǎng)的降壓變壓器取 系統(tǒng)最小負(fù)荷時(shí)，其無(wú)功當(dāng)量；（）變壓器平均負(fù)載系數(shù)，對(duì)于農(nóng)用變壓器可取 ；對(duì)于工業(yè)企業(yè)，實(shí)行三班制，可取 ；（）變壓器運(yùn)行小時(shí)數(shù)，最大負(fù)載損耗小時(shí)數(shù)： ；（） 變壓器空載損耗 、額定負(fù)載損耗、， 見(jiàn)產(chǎn)品資料所示。變壓器損耗

2、的特征空載損耗，主要是鐵損，包括磁滯損耗和渦流損耗； 磁滯損耗與頻率成正比；與最大磁通密度的磁滯系數(shù)的次方成正比。渦流損耗與頻率、最大磁通密度、矽鋼片的厚度三者的積成正比。C負(fù)載損耗，主要是負(fù)載電流通過(guò)繞組時(shí)在電阻上的損耗，一般 稱(chēng)銅損。其大小隨負(fù)載電流而變化，與負(fù)載電流的平方成正比；（并用標(biāo) 準(zhǔn)線圈溫度換算值來(lái)表示）。負(fù)載損耗還受變壓器溫度的影響，同時(shí)負(fù)載電流引起的漏磁通會(huì)在繞 組內(nèi)產(chǎn)生渦流損耗，并在繞組外的金屬部分產(chǎn)生雜散損耗。變壓器的全損耗 = C變壓器的損耗比 = C/ 變壓器的效率 = / （ ），以百分比表示；其中為變壓器二次側(cè)輸出功率。變壓器節(jié)能技術(shù)推廣1）推廣使用低損耗變壓器；

3、（）鐵芯損耗的控制變壓器損耗中的空載損耗，即鐵損，主要發(fā)生在變壓器鐵芯疊片內(nèi)， 主要是因交變的磁力線通過(guò)鐵芯產(chǎn)生磁滯及渦流而帶來(lái)的損耗。最早用于變壓器鐵芯的材料是易于磁化和退磁的軟熟鐵，為了克服磁 回路中由周期性磁化所產(chǎn)生的磁阻損失和鐵芯由于受交變磁通切割而產(chǎn)生 的渦流，變壓器鐵芯是由鐵線束制成，而不是由整塊鐵構(gòu)成。年左右，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)在鐵中加入少量的硅或鋁可大大降低磁 路損耗，增大導(dǎo)磁率，且使電阻率增大，渦流損耗降低。經(jīng)多次改進(jìn)，用 厚的硅鋼片來(lái)代替鐵線制作變壓器鐵芯。近年來(lái)世界各國(guó)都在積極研究生產(chǎn)節(jié)能材料，變壓器的鐵芯材料已發(fā) 展到現(xiàn)在最新的節(jié)能材料非晶態(tài)磁性材料如，非晶合金 鐵芯變壓器便應(yīng)

4、運(yùn)而生。使用制作的變壓器，其鐵損僅為硅 鋼變壓器的，鐵損大幅度降低。（2）變壓器系列的節(jié)能效果上述非晶合金鐵芯變壓器，具有低噪音、低損耗等特點(diǎn)，其空載損耗 僅為常規(guī)產(chǎn)品的，且全密封免維護(hù)，運(yùn)行費(fèi)用極低。我國(guó)系列變壓器是年后推出的變壓器，其效率較、系列的變壓器高，其負(fù)載損耗也較高。年代中期又設(shè)計(jì)生產(chǎn)出系列變壓器，其價(jià)格較系列平均 高出，空載損耗較系列平均降低，負(fù)載損耗平均降低，并且國(guó)家已明令在年底前淘汰、系列，推廣應(yīng) 用系列。S11 是目前推廣應(yīng)用的低損耗變壓器。 S11 型變壓器卷鐵心改變了傳統(tǒng) 的疊片式鐵心結(jié)構(gòu)。硅鋼片連續(xù)卷制，鐵心無(wú)接縫，大大減少了磁阻，空 載電流減少了 60 80，提高了

5、功率因數(shù)，降低了電網(wǎng)線損，改善了電網(wǎng)的 供電品質(zhì)。連續(xù)卷繞充分利用了硅鋼片的取向性，空載損耗降低20 35運(yùn)行時(shí)的噪音水平降低到 30 45dB，保護(hù)了環(huán)境。非晶合金鐵心的 S11 系列配電變壓器系列的空載損耗較系列降低 左右，但其價(jià)格僅比系列平均高出，其負(fù)載損耗與 系列變壓器相等。2）選擇與負(fù)載曲線相匹配的變壓器 案例分析：配電變壓器的容量選擇 A、按變壓器效率最高時(shí)的負(fù)荷率 M來(lái)選擇容量當(dāng)建筑物的計(jì)算負(fù)荷確定后，配電變壓器的總裝機(jī)容量為： S Pjs/ b×cos 2（KVA）（1）?式中 Pjs? 建筑物的有功計(jì)算負(fù)荷KW；cos 2補(bǔ)償后的平均功率因數(shù)，不小于0.9 ；b變壓

6、器的負(fù)荷率。 因此，變壓器容量的最終確定就在于選定變壓器的負(fù)荷率 b。我們知道，當(dāng)變壓器的負(fù)荷率為： bm（1/R ）1/2 時(shí)效率最高。 （2） R=PKH/Po（即變壓器損耗比） 式中 Po變壓器的空載損耗；PKH變壓器的額定負(fù)載損耗，或稱(chēng)銅損、短路損耗。 以國(guó)產(chǎn) SGL型電力變壓器為例，其最佳負(fù)荷率計(jì)算如下： 表國(guó)產(chǎn) SGL型電力變壓器最佳負(fù)荷率 m容量 （ 千伏安 ） 500630 800 1000 1250 1600 空載損耗 （瓦 ） 185021002400280033503950負(fù)載損耗 （瓦 ）48505650750092001100013300損耗比 R2.622.693.

7、133.203.283.37最佳負(fù)荷率 m61.861.056.655.255.254.5由表可見(jiàn)，如果以 m來(lái)計(jì)算變壓器容量，必將造成容量過(guò)大，使用 戶(hù)初期投資大量增加。其原因 Pjs 是 30 分鐘平均最大負(fù)荷 P30 的統(tǒng)計(jì)值， 例如民用建筑的用電大部分時(shí)間實(shí)際負(fù)荷均小于計(jì)算負(fù)荷 Pjs ，如果按 計(jì)算變壓器容量則不可能使變壓器運(yùn)行在最高效率 m上，這樣不僅不能節(jié)約電能且運(yùn)行在低 值上，則消耗更多的電能，因此按變壓器的最佳負(fù) 荷率 m來(lái)計(jì)算變壓器的容量是不合理的。?B、按變壓器的年有功電能損耗率最小時(shí)的節(jié)能負(fù)荷率 j 計(jì)算容量由于實(shí)際負(fù)荷總在變化，無(wú)法精確計(jì)算出變壓器的電能損耗。然而對(duì)

8、于某類(lèi)電力用戶(hù)，它的 最大負(fù)荷利用小時(shí) 數(shù)，最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù)可依據(jù) 同類(lèi)用戶(hù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)近似計(jì)算。 ?變壓器的年有功電能損耗可按下式估算 ?Wb PoTb PKH(Sjs/S2e)² PoTb PKH ² (3) 式中 計(jì)算負(fù)荷率，等于變壓器的計(jì)算視在容量 Sjs 與額定容量 Seb 之比Tb變壓器年投運(yùn)時(shí)間 年最大負(fù)荷損耗時(shí)間，可由年最大負(fù)荷利用時(shí)數(shù)Tm查 Tm- 關(guān)系曲線。用戶(hù)電力負(fù)荷消耗的年有功能為：W SebcosTm(4)則變壓器的年有功電能消耗率為：WWb/W( PoTb PKH ² )/ Sebcos Tm(5) 令 dWd

9、0 求出變壓器年有功電能損耗率最小時(shí)的節(jié)能負(fù)荷率 j ； j ( PoTb/PKH)1/2 ( Tb/ )1/2* M(6)即配電變壓器按照節(jié)能負(fù)荷率 j 計(jì)算容量時(shí)，其年有功電能損耗率最小。由式(6) 可見(jiàn)，變壓器的節(jié)能負(fù)荷率與年最大負(fù)荷損耗時(shí)間有關(guān)， 越 低 j 越高。然而由于 Tm值及 Tm值所對(duì)應(yīng)的 值，對(duì)于 高層民用建筑 還 沒(méi)有這方面的統(tǒng)計(jì)資料，可參考工業(yè)企業(yè)的類(lèi)似資料。 Tb 按 7500h ，而根 據(jù)高層民用建筑的不同功能， 值在 2300-4500 范圍內(nèi)選取，因此 j=(1.3-1.8) M。從表 (1) 干式變壓器的最佳負(fù)荷率 M值，可求出節(jié)能 負(fù)荷率 j 。對(duì)于高層寫(xiě)字

10、樓，由于五天工作制，且晚上下班后的其余時(shí)間均處于 輕載，其電力負(fù)荷的運(yùn)行特點(diǎn)，相當(dāng)于工業(yè)企業(yè)的單班制生產(chǎn)，變壓器的 節(jié)能負(fù)荷率 j=0.85-0.98 ；對(duì)于高層賓館及高層建筑中以商業(yè)為主的大廈，其相當(dāng)于工業(yè)企業(yè)的 兩班制生產(chǎn)，變壓器的節(jié)能負(fù)荷率 j=0.71-0.85 。由此可見(jiàn)，按節(jié)能負(fù)荷率計(jì)算變壓器的容量，要小于按最佳負(fù)荷率所 計(jì)算的變壓器的容量，這樣不但年電能損耗小且一次性投資省。二、線路：1單相供電線路（1）一個(gè)負(fù)荷在線路末端時(shí)：（2）多個(gè)負(fù)荷時(shí)，并假設(shè)均勻分布：23×3 供電線路（1）一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)在線路末端（2）多個(gè)負(fù)荷點(diǎn)，假設(shè)均勻分布且無(wú)大分支線33×4 相供電

11、線路（1）A、B、C三相負(fù)載平衡時(shí)，零線電流 IO=0，計(jì)算方法同 3×3 相線路。由表 6-2 可見(jiàn)，當(dāng)負(fù)載不平衡度較小時(shí)， a 值接近 1，電能損失與平衡線路接近， 可用平衡線路的計(jì)算方法計(jì)算。4各參數(shù)取值說(shuō)明（ 1）電阻 R 為線路總長(zhǎng)電阻值。（2）電流為線路首端總電流?？扇∑骄娏骱途礁娏鳌Ｈ∑骄娏鲿r(shí)，需 要用修正系數(shù) K 進(jìn)行修正。平均電流可實(shí)測(cè)或用電能表所計(jì)電量求得。（3）在電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，平均電流用配電變壓器二次側(cè)額定值，計(jì)算最大損耗值， 這時(shí) K=1 。（ 4）修正系數(shù) K 隨電流變化而變化，變化越大， K 越大；反之就小。它與負(fù)載 的性質(zhì)有關(guān)。復(fù)雜線路的損失計(jì)算0

12、4kV 線路一般結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。在三相四線線路中單相、三相負(fù)荷交叉混合， 有較多的分支和下戶(hù)線， 在一個(gè)臺(tái)區(qū)中又有多路出線。 為便于簡(jiǎn)化， 先對(duì)幾種情 況進(jìn)行分析。1分支對(duì)總損失的影響假設(shè)一條主干線有 n 條相同分支線， 每條分支線負(fù)荷均勻分布。 主干線長(zhǎng)度為 則主干電阻 Rm=roL 分支電阻 Rb=ro總電流為 I，分支總電流為 Ib=I/n（ 1）主干總損失 Pm（ 2）各分支總損失 Pb（3）線路全部損失（4）分支與主干損失比/nL也即，分支線損失占主干線的損失比例為 /n。L 一般分支線小于主干長(zhǎng)度， <1/n2多分支線路損失計(jì)算3等值損失電阻 Re4損失功率5多線路損失計(jì)算 配

13、變臺(tái)區(qū)有多路出線（或僅一路出線，在出口處出現(xiàn)多個(gè)大分支）的損失計(jì)算。 設(shè)有 m 路出線，每路負(fù)載電流為 I1， I2， ，Im臺(tái)區(qū)總電流 I=I1+I2 +Im 每路損失等值電阻為 Re1 ，Re2 ，Rem 則P=P1+ P2+Pm=3 （I21Re1+I22Re2+I2mRem ）如果各出線結(jié)構(gòu)相同，即 I1=I2= =ImRe1=Re2= =Rem6下戶(hù)線的損失主干線到用各個(gè)用戶(hù)的線路稱(chēng)為下戶(hù)線。下戶(hù)線由于線路距離短，負(fù)載電流小， 其電能損失所占比例也很小，在要求不高的情況下可忽略不計(jì)。?。合聭?hù)線平均長(zhǎng)度為 ，有 n 個(gè)下戶(hù)總長(zhǎng)為 L，線路總電阻 R=roL ，每個(gè)下戶(hù) 線的負(fù)載電流相同

14、均為 I。（1）單相下戶(hù)線P=2I2R=2I2roL（2）三相或三相四線下戶(hù)P=3I2R=3I2roL電壓損失計(jì)算電壓質(zhì)量是供電系統(tǒng)的一個(gè)重要的質(zhì)量指標(biāo)， 如果供到客戶(hù)端的電壓超過(guò)其允許 范圍，就會(huì)影響到客戶(hù)用電設(shè)備的正常運(yùn)行， 嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成用電設(shè)備損壞， 給客 戶(hù)帶來(lái)?yè)p失，所以加強(qiáng)電壓管理為客戶(hù)提供合格的電能是供電企業(yè)的一項(xiàng)重要任 務(wù)。 電網(wǎng)中的電壓隨負(fù)載的變化而發(fā)生波動(dòng)。國(guó)家規(guī)定了在不同電壓等級(jí)下， 電壓允許波動(dòng)范圍。國(guó)電農(nóng)（ 1999 ）652 號(hào)文對(duì)農(nóng)村用電電壓做了明確規(guī)定：（1）配電線路電壓允許波動(dòng)范圍為標(biāo)準(zhǔn)電壓的 ±7% 。（ 2）低壓線路到戶(hù)電壓允許波動(dòng)范圍為標(biāo)準(zhǔn)電壓的

15、 ±10% 。電壓損失是指線路始端電壓與末端電壓的代數(shù)差，是由線路電阻和電抗引起的。電抗（感抗）是由于導(dǎo)線中通過(guò)交流電流，在其周?chē)a(chǎn)生的高變磁場(chǎng)所引起的。 各種架空線路每千米長(zhǎng)度的電抗 XO（ /km），可通過(guò)計(jì)算或查找有關(guān)資料獲得。 表 6-3 給出高、低壓配電線路的 XO 參考值。三相線路僅在線路末端接有一集中負(fù)載的三相線路，設(shè)線路電流為I，線路電阻R，電抗為 X，線路始端和末端電壓分別是 U1 ，U2 ，負(fù)載的功率因數(shù)為 cos 。電壓降 ù=ù1- ù2=IZ電壓損失是 U1、U2 兩相量電壓的代數(shù)差 U=U1- U2由于電抗 X 的影響，使得

16、ù1 和 ù2 的相位發(fā)生變化， 一般準(zhǔn)確計(jì)算 U 很復(fù)雜， 在計(jì)算時(shí)可采用以下近似算法： U=IRcos +Xsin一般高低壓配電線路 該類(lèi)線路負(fù)載多、節(jié)點(diǎn)多，不同線路計(jì)算段的電流、電壓 降均不同，為便于計(jì)算需做以下簡(jiǎn)化。1假設(shè)條件線路中負(fù)載均勻分布，各負(fù)載的 cos 相同，由于一般高低壓配電線路阻抗 Z 的 cos Z=0 8095，負(fù)載的 cos 在 08 以上，可以用 ù代替U 進(jìn)行計(jì)算。2電壓損失線路電能損失的估算線路理論計(jì)算需要大量的線路結(jié)構(gòu)和負(fù)載資料， 雖然在計(jì)算方法上進(jìn)行了大量的 簡(jiǎn)化，但計(jì)算工作量還是比較大， 需要具有一定專(zhuān)業(yè)知識(shí)的人員才能進(jìn)行。 所以 在資料不完善或缺少專(zhuān)業(yè)人員的情況下， 仍不能進(jìn)行理論計(jì)算工作。 下面提供一 個(gè)用測(cè)量電壓損失，估算的電能損失的方法，這種方法適用于低壓配電線路。1基本原理和方法（ 1）線路電阻 R，阻抗 Z 之間的關(guān)系（2）線路損失率由上式可以看出，線路損失率 與電壓損失百分?jǐn)?shù) U%成正比， U%通過(guò)測(cè)量 線路首端和末端電壓取得。 k 為損失率修正系數(shù)，它與負(fù)載的功率因數(shù)和線路阻 抗角有關(guān)。表 6-4 、表 6-5 分別列出了單相、三相無(wú)大分支低壓線路的 k 值。在求取低壓線路損失時(shí)的只要測(cè)量出線路電壓降 U，知道負(fù)