變壓器名詞解釋及計算公式

1、變壓器名詞解釋及計算公式來源：揚州市華特電力設(shè)備廠變壓器在規(guī)定的使用環(huán)境和運行條件下，主要技術(shù)數(shù)據(jù)一般都都標(biāo)注在變壓器的銘牌上。主要包括：額定容量、額定電壓及其分接、額定頻率、繞組聯(lián)結(jié)組以及額定性能數(shù)據(jù)(阻抗電壓、空載電流、空載損耗和負(fù)載損耗)和總重。A、額定容量(kVA)：額定電壓.額定電流下連續(xù)運行時,能輸送的容量。B、額定電壓(kV)：變壓器長時間運行時所能承受的工作電壓.為適應(yīng)電網(wǎng)電壓變化的需要,變壓器高壓側(cè)都有分接抽頭,通過調(diào)整高壓繞組匝數(shù)來調(diào)節(jié)低壓側(cè)輸出電壓.C、額定電流(A):變壓器在額定容量下,允許長期通過的電流.D、空載損耗(kW): 當(dāng)以額定頻率的額定電壓施加在一個繞組的端

2、子上，其余繞組開路時所吸取的有功功率。與鐵心硅鋼片性能及制造工藝、和施加的電壓有關(guān). 當(dāng)變壓器二次繞組開路，一次繞組施加額定頻率正弦波形的額定電壓時，所消耗的有功功率稱空載損耗。算法如下：空載損耗=空載損耗工藝系數(shù)×單位損耗×鐵心重量E、空載電流(%): 當(dāng)變壓器在額定電壓下二次側(cè)空載時,一次繞組中通過的電流.一般以額定電流的百分?jǐn)?shù)表示.F、負(fù)載損耗(kW): 把變壓器的二次繞組短路,在一次繞組額定分接位置上通入額定電流,此時變壓器所消耗的功率. 負(fù)載損耗：當(dāng)變壓器二次繞組短路(穩(wěn)態(tài))，一次繞組流通額定電流時所消耗的有功功率稱為負(fù)載損耗。算法如下：負(fù)載損耗=最大的一對繞組的

3、電阻損耗+附加損耗附加損耗=繞組渦流損耗+并繞導(dǎo)線的環(huán)流損耗+雜散損耗+引線損耗G、阻抗電壓(%)：把變壓器的二次繞組短路,在一次繞組慢慢升高電壓,當(dāng)二次繞組的短路電流等于額定值時,此時一次側(cè)所施加的電壓.一般以額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示. 阻抗電壓：當(dāng)變壓器二次繞組短路(穩(wěn)態(tài))，一次繞組流通額定電流而施加的電壓稱阻抗電壓Uz。通常Uz以額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示，即uz=(Uz/U1n)*100%匝電勢：u=4.44*f*B*At,V其中：B鐵心中的磁密，TAt鐵心有效截面積，平方米可以轉(zhuǎn)化為變壓器設(shè)計計算常用的公式：當(dāng)f=50Hz時：u=B*At/450*105,V當(dāng)f=60Hz時：u=B*At/37

4、5*105,V如果你已知道相電壓和匝數(shù)，匝電勢等于相電壓除以匝數(shù)變壓器空載損耗計算-變壓器的空載損耗組成空載損耗包括鐵芯中磁滯和渦流損耗及空載電流在初級線圈電阻上的損耗，前者稱為鐵損后者稱為銅損。由于空載電流很小，后者可以略去不計，因此，空載損耗基本上就是鐵損。 影響變壓器空載損耗鐵損的因素很多，以數(shù)學(xué)式表示則 式中Pn、Pw表示磁滯損耗和渦流損耗 kn、kw常數(shù)f變壓器外施電壓的頻率赫 Bm鐵芯中最大磁通密度韋/米2n什捷因麥茲常數(shù)，對常用的硅鋼片，當(dāng)Bm=(1.01.6)韋/米2時n2，對目前使用的方向性硅鋼片，取2.53.5。根據(jù)變壓器的理論分析，假定初級感應(yīng)電勢為E1(伏)，則： E1

5、=KfBm(2)K為比例常數(shù)，由初級匝數(shù)及鐵芯截面積而定，則鐵損為：由于初級漏阻抗壓降很小，若忽略不計， E1=U1(4)可見，變壓器空載損耗鐵損與外施電壓有很大關(guān)系如果電壓V為一定值，則變壓器空載損耗鐵損不變，(因為f不變)，又因為正常運行時U1=U1N，故空載損耗又稱不變損耗.如果電壓波動，則空載損耗即變化。變壓器的鐵損與鐵芯材料及制造工藝有關(guān)，與負(fù)荷大小無關(guān).H、相數(shù)和頻率：三相開頭以S表示，單相開頭以D表示。中國國家標(biāo)準(zhǔn)頻率f為50Hz。國外有60Hz的國家(如美國)。I、溫升與冷卻：變壓器繞組或上層油溫與變壓器周圍環(huán)境的溫度之差,稱為繞組或上層油面的溫升.油浸式變壓器繞組溫升限值為6

6、5K、油面溫升為55K。冷卻方式也有多種：油浸自冷、強迫風(fēng)冷，水冷，管式、片式等。J、絕緣水平：有絕緣等級標(biāo)準(zhǔn)。絕緣水平的表示方法舉例如下：高壓額定電壓為35kV級，低壓額定電壓為10kV級的變壓器絕緣水平表示為 LI200AC85/LI75AC35，其中LI200表示該變壓器高壓雷電沖擊耐受電壓為200kV，工頻耐受電壓為85kV，低壓雷電沖擊耐受電壓為75kV，工頻耐受電壓為35kV.奧克斯高科技XXX目前的油浸變壓器產(chǎn)品的絕緣水平為LI75AC35，表示變壓器高壓雷電沖擊耐受電壓為75kV，工頻耐受電壓為35kV，因為低壓是400V，可以不考慮。K、聯(lián)結(jié)組標(biāo)號：根據(jù)變壓器一.二次繞組的相

7、位關(guān)系,把變壓器繞組連接成各種不同的組合,稱為繞組的聯(lián)結(jié)組。為了區(qū)別不同的聯(lián)結(jié)組,常采用時鐘表示法,即把高壓側(cè)線電壓的相量作為時鐘的長針,固定在12上,低壓側(cè)線電壓的相量作為時鐘的短針,看短針指在哪一個數(shù)字上,就作為該聯(lián)結(jié)組的標(biāo)號.如Dyn11表示一次繞組是(三角形)聯(lián)結(jié)，二次繞組是帶有中心點的(星形)聯(lián)結(jié)，組號為(11)點。簡介：負(fù)載曲線的平均負(fù)載系數(shù)越高，為達(dá)到損耗電能越小，要選用損耗比越小的變壓器;負(fù)載曲線的平均負(fù)載系數(shù)越低，為達(dá)到損耗電能越小，要選用損耗比越大的變壓器。將負(fù)載曲線的平均負(fù)載系數(shù)乘以一個大于1的倍數(shù)，通常可取1-1.3，作為獲得最佳效率的負(fù)載系數(shù)，然后按b=(1/R)1/

8、2計算變壓器應(yīng)具備的損耗比。1、變壓器損耗計算公式(1)有功損耗：P=P0+KT2PK-(1)(2)無功損耗：Q=Q0+KT2QK-(2)(3)綜合功率損耗：PZ=P+KQQ-(3)Q0I0%SN，QKUK%SN式中：Q0空載無功損耗(kvar)P0空載損耗(kW)PK額定負(fù)載損耗(kW)SN變壓器額定容量(kVA)I0%變壓器空載電流百分比。UK%短路電壓百分比平均負(fù)載系數(shù)KT負(fù)載波動損耗系數(shù)QK額定負(fù)載漏磁功率(kvar)KQ無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量(kW/kvar)上式計算時各參數(shù)的選擇條件：(1)取KT=1.05;(2)對城市電網(wǎng)和工業(yè)企業(yè)電網(wǎng)的6kV10kV降壓變壓器取系統(tǒng)最小負(fù)荷時，其無功當(dāng)量

9、KQ=0.1kW/kvar;(3)變壓器平均負(fù)載系數(shù)，對于農(nóng)用變壓器可取=20%;對于工業(yè)企業(yè)，實行三班制，可取=75%;(4)變壓器運行小時數(shù)T=8760h，最大負(fù)載損耗小時數(shù)：t=5500h;(5)變壓器空載損耗P0、額定負(fù)載損耗PK、I0%、UK%，見產(chǎn)品資料所示。2、變壓器損耗的特征P0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。PC負(fù)載損耗，主要是負(fù)載電流通過繞組時在電阻上的損耗，一般稱銅損。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

10、表示)。負(fù)載損耗還受變壓器溫度的影響，同時負(fù)載電流引起的漏磁通會在繞組內(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P=P0 PC變壓器的損耗比=PC/P0變壓器的效率=PZ/(PZ P)，以百分比表示;其中PZ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;(1)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鐵芯產(chǎn)生磁滯及渦流而帶來的損耗。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

11、整塊鐵構(gòu)成。1900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0.35mm厚的硅鋼片來代替鐵線整理變壓器鐵芯。近年來世界各國都在積極研究生產(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2605S2，非晶合金鐵芯變壓器便應(yīng)運而生。使用2605S2整理的變壓器，其鐵損僅為硅鋼變壓器的1/5，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，其空載損耗僅為常規(guī)產(chǎn)品的1/5，且全密封免維護(hù)，運行費用極低。我國S7系列變壓器是1980年后推出的變壓器，其效率較SJ、

12、SJL、SL、SL1系列的變壓器高，其負(fù)載損耗也較高。80年代中期又設(shè)計生產(chǎn)出S9系列變壓器，其價格較S7系列平均高出20%，空載損耗較S7系列平均降低8%，負(fù)載損耗平均降低24%，并且國家已明令在1998年底前淘汰S7、SL7系列，推廣應(yīng)用S9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，鐵心無接縫，大大減少了磁阻，空載電流減少了6080，提高了功率因數(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2035。運行時的噪音水平降低到3045dB，保護(hù)了環(huán)境。非晶合金鐵心的S11系列配電變壓器系列

13、的空載損耗較S9系列降低75%左右，但其價格僅比S9系列平均高出30%，其負(fù)載損耗與S9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的負(fù)荷率M來選擇容量 當(dāng)建筑物的計算負(fù)荷確定后，配電變壓器的總裝機容量為： S=Pjs/b×cos2(KVA)(1) 式中Pjs 建筑物的有功計算負(fù)荷KW; cos2補償后的平均功率因數(shù)，不小于0.9; b變壓器的負(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： b=m=(1/R)1/2時效率最高。(2)R=PKH/Po(即變壓器損耗比) 式中Po變

14、壓器的空載損耗; PKH變壓器的額定負(fù)載損耗，或稱銅損、短路損耗。 以國產(chǎn)SGL型電力變壓器為例，其最佳負(fù)荷率計算如下： 表國產(chǎn)SGL型電力變壓器最佳負(fù)荷率m 由表可見，如果以m來計算變壓器容量，必將造成容量過大，使用戶初期投資大量增加。其原因Pjs是30分鐘平均最大負(fù)荷P30的統(tǒng)計值，例如民用建筑的用電大部分時間實際負(fù)荷均小于計算負(fù)荷Pjs，如果按m計算變壓器容量則不可能使變壓器運行在最高效率m上，這樣不僅不能節(jié)約電能且運行在低值上，則消耗更多的電能，因此按變壓器的最佳負(fù)荷率m來計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的節(jié)能負(fù)荷率j計算容量 由于實際負(fù)荷總在變化，無

15、法精確計算出變壓器的電能損耗。然而對于某類電力用戶，它的最大負(fù)荷利用小時數(shù)，最大負(fù)荷損耗小時數(shù)可依據(jù)同類用戶統(tǒng)計數(shù)據(jù)來近似計算。 變壓器的年有功電能損耗可按下式估算 Wb=PoTb PKH(Sjs/S2e)²=PoTb PKH²(3) 式中計算負(fù)荷率，等于變壓器的計算視在容量Sjs與額定容量Seb之比 Tb變壓器年投運時間 年最大負(fù)荷損耗時間，可由年最大負(fù)荷利用時數(shù)Tm查Tm-關(guān)系曲線。 用戶電力負(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： W=Wb/W=(PoTb PKH²)/SebcosTm(5) 令dWd=0 求出變壓器

16、年有功電能損耗率最小時的節(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計算容量時，其年有功電能損耗率最小。由式(6)可見，變壓器的節(jié)能負(fù)荷率與年最大負(fù)荷損耗時間有關(guān)，越低j越高。然而由于Tm值及Tm值所對應(yīng)的值，對于高層民用建筑還沒有這方面的統(tǒng)計資料，可參考工業(yè)企業(yè)的類似資料。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。對于高層寫字樓，由于五天工作制，且晚上下班后的其余時間均處于輕載，其電力負(fù)荷的運行特點，相當(dāng)于

17、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，按節(jié)能負(fù)荷率計算變壓器的容量，要小于按最佳負(fù)荷率所計算的變壓器的容量，這樣不但年電能損耗小且一次性投資省。C、按變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率計算容量 上節(jié)分析可知按年有功電能損耗率最小時的節(jié)能負(fù)荷率j計算變壓器的容量有利于節(jié)省初投資。然而相當(dāng)于二班制運行特點的高層建筑中的配電變壓器，按 j計算出的容量還是偏大，必將增加用戶的一次性投資。如何能做到既能節(jié)省一次性投資，又能使電能損耗小，或者說能否做到初投資省和電耗小這對矛

18、盾在變壓器運行在負(fù)荷率的某一區(qū)域內(nèi)獲得相對統(tǒng)一，下面我們對變壓器的年有功電能損耗率公式作進(jìn)一步的分析。 對同一變壓器，在某一負(fù)荷率運行情況下的年有功電能損耗率如式(5)，而在節(jié)能負(fù)荷率下的年有功電能損耗率為： Wj=(PoTb PKH2j)/jSebcosTm(7) 用(5)式的兩邊除以(7)式的兩邊，并用(6)式代入，整理后得： W/Wj=1/2(/j j/)(8) 上式為變壓器運行在某一負(fù)荷率時的年有功電能損耗率相對于運行在節(jié)能負(fù)荷率j時的年有功電能損耗率隨相對節(jié)能負(fù)荷率變化的函數(shù)關(guān)系。 該式中當(dāng)=j時，W/Wj=1，當(dāng)>j或<j時，W/Wj均大于1。 當(dāng)/j從1.0增加到1.3，增加30時，W/Wj從1.0增加到1.035，只增加了3.5;當(dāng)/j從2.0增加到2.3