變壓器損耗計(jì)算公式

1、變壓器損耗計(jì)算公式簡(jiǎn)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(gè)大于1的倍數(shù),通?？扇?-1.3,作為獲得最佳效率的負(fù)載系數(shù),然后按b(1/R)1/2計(jì)算變壓器應(yīng)具備的損耗比. 關(guān)鍵字:變壓器 1、 變壓器損耗計(jì)算公式 (1)有功損耗:PP0+KT2PK -(1) (2)無(wú)功損耗:QQ0+KT2QK -(2) (3)綜合功率損耗:PZP+KQQ -(3) Q0I0%SN,QKUK%SN 式中:Q0空載無(wú)功損耗(kvar) P0空載損耗(kW) PK額定

2、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(dòng)損耗系數(shù) QK額定負(fù)載漏磁功率(kvar) KQ無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量(kW/kvar) 上式計(jì)算時(shí)各參數(shù)的選擇條件: (1)取KT1.05; (2)對(duì)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(shí),其無(wú)功當(dāng)量KQ01kW/kvar; (3)變壓器平均負(fù)載系數(shù),對(duì)于農(nóng)用變壓器可取20%;對(duì)于工業(yè)企業(yè),實(shí)行三班制,可取75%; (4)變壓器運(yùn)行小時(shí)數(shù)T8760h,最大負(fù)載損耗小時(shí)數(shù):t5500h; (5)變壓器空載損耗P0、額定負(fù)載損耗PK、I0%、UK%,見產(chǎn)品

3、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(guò)繞組時(shí)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(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

4、側(cè)輸出功率.3、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(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. 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035mm厚的硅鋼片來(lái)代替鐵線整理變壓器鐵芯. 近年來(lái)世界各國(guó)都在積極研究生產(chǎn)節(jié)能材料,變

5、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(yùn)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(diǎn),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(yùn)行費(fèi)用極低. 我國(guó)S7系列變壓器是1980年后推出的變壓器,其效率較SJ、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(jì)生產(chǎn)出S9系列變壓器,其價(jià)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(guó)家已明令在1998年底前淘汰S

6、7、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(wú)接縫,大大減少了磁阻,空載電流減少了60%80%,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20%35%.運(yùn)行時(shí)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的空載損耗較S9系列降低75%左右,但其價(jià)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(shí)的負(fù)荷率

7、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: SPjs/bcos2(KVA) (1) 式中Pjs建筑物的有功計(jì)算負(fù)荷KW; cos2補(bǔ)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: 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) 空載損耗(瓦) 負(fù)載損耗

8、(瓦)損耗比R最佳負(fù)荷率m%500 1850 48502.6261.8 630 2100 56502.69 61.0800 2400 75003.1356.61000 280092003.2055.216003350110003.2855.21250 3950133003.3754.5 由表可見,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m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

9、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)于某類電力用戶,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)同類用戶統(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 WbPoTb+PKH(Sjs/S2e) PoTb+ PKH (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)T m查Tm-關(guān)系曲線. 用戶電力負(fù)荷消耗的年有功能為: WSebcosTm (4) 則變壓器的年有功電

10、能消耗率為: W% Wb/W(PoTb+PKH )/SebcosTm (5) 令 dW%d 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,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有這方面的統(tǒng)計(jì)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

11、求出節(jié)能負(fù)荷率j. 對(duì)于高層寫字樓,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,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. C、按變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率計(jì)算容量 上節(jié)分析可知按年有功電能損耗率最小時(shí)的節(jié)能負(fù)荷率j計(jì)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(yùn)行特點(diǎn)的高層建筑中的配電變壓器,按j計(jì)算出的容量還

12、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(shuō)能否做到初投資省和電耗小這對(duì)矛盾在變壓器運(yùn)行在負(fù)荷率的某一區(qū)域內(nèi)獲得相對(duì)統(tǒng)一,下面我們對(duì)變壓器的年有功電能損耗率公式作進(jìn)一步的分析. 對(duì)同一變壓器,在某一負(fù)荷率運(yùn)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(yùn)行在某一負(fù)荷率時(shí)的年有功電能損耗率相對(duì)于運(yùn)行在節(jié)能負(fù)荷率j時(shí)的年有功電能損耗率隨相對(duì)節(jié)能負(fù)

13、荷率變化的函數(shù)關(guān)系. 該式中當(dāng)j時(shí),W%/Wj%1,當(dāng)j或j時(shí),W%/Wj%均大于1.當(dāng)/j從1.0增加到1.3,增加30%時(shí),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,增加15%時(shí),W%/Wj%從1.25增加到1.37,增加了9.6%. 可見在/j的低值區(qū),W%/Wj%的增加值相對(duì)于/j的增加值是非常微小的,且增加的速率也是很小的,也就是說(shuō),在該區(qū)域中,我們用微小的年電能損耗率增加值來(lái)?yè)Q取變壓器的容量的較大減小使得一次性投資的明顯降低,因此,我們選擇相對(duì)節(jié)能負(fù)荷率/j在1-1.3范圍內(nèi),即經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率為: jj(11.3)j (9) 我們按經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率jj選出的變壓器容量,要比按節(jié)能負(fù)荷率j選出的變壓器容量降低一級(jí),由此而節(jié)約的初投資遠(yuǎn)大于配電變壓器的年有功電能損耗費(fèi)用,做到了經(jīng)濟(jì)性與節(jié)能性這對(duì)矛盾的相對(duì)統(tǒng)一,顯然這是一種既科學(xué)又經(jīng)濟(jì)合理的方法. 這里討論的配電變壓器容量的計(jì)算方法,主要是針對(duì)高層建筑中所使用的變壓器,即使用干式或環(huán)氧樹脂澆注變壓器,然而該方法也適用于使用其他配電變壓器的場(chǎng)合. 結(jié)論: 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