干式变压器损耗计算

简介：负荷曲线平均负荷系数越高，电能损耗越小，应选用损耗比较小的干式变压器；负载曲线的平均负载系数越低，功率损耗越小，应选择损耗比较大的干式变压器。将负载曲线的平均负载系数乘以大于1的倍数，通常为1-1.3，作为负载系数，以获得较佳效率，然后根据 b=(1/r) 1/2计算干式变压器的损耗比。关键词：干式变压器1。干式变压器损耗计算公式(1)有功损耗： p=P0 KT 2pk-(1) (2)无功损耗： q=Q0 KT 2qk-(2) (3)综合功率损耗： pz=In qk uk% sn公式：q0——空载无功损耗(kvar) p0——空载损耗(kw) pk——额定负载损耗(kw) sn——干式变压器额定容量(kva)i00Uk% ——短路电压百分比——平均负荷系数kt ——负荷波动损耗系数qk——额定负荷泄漏功率(kvar) kq——无功经济当量(kw/kvar)上式中各参数的选择阈值：(1)取kt=1.05(2)城市电网和工业企业电网6 kV ~ 10 kV降压干式变压器取系统较小负荷时，其无功等效KQ=0.1 kW/Kvar；(3)对于农用干式变压器，干式变压器的平均负载系数为=20%。工业企业实行三班制，=75%为佳；(4)干式变压器运行小时数t=8760 h，较大负荷损失小时数：t=5500h；(5)干式变压器空载损耗P0、额定负载损耗PK、I0%和UK%见产品数据。2.干式变压器损耗特点P 0——空载损耗，主要是铁损，包括磁滞损耗和涡流损耗；磁滞损耗与频率成正比。与较大磁通密度的磁滞系数的幂成正比。涡流损耗与频率、较大磁通密度和硅钢片厚度的乘积成正比。PC——负载损耗主要是负载电流通过绕组时的电阻损耗，一般称为铜损。其大小随负载电流而变化，并与负载电流的平方成正比。(用标准线圈温度的换算值表示)。干式变压器的温度也会影响负载损耗。同时，负载电流引起的漏磁通会在绕组中产生涡流损耗，在绕组外的金属部分产生杂散损耗。干式变压器总损耗P=P0 PC干式变压器损耗比P=P0 PC/P0干式变压器效率=pz/(pz p)，以百分比表示；其中pz为干式变压器二次侧的输出功率。3.干式变压器节能技术推广1)推广使用低损耗干式变压器；(1)铁心损耗的控制干式变压器损耗中的空载损耗，即铁损，主要发生在干式变压器的铁心叠片中，主要是由交变磁力线通过铁心而产生的磁滞和涡流引起的。干式变压器铁芯较早使用的材料是易磁化和退磁的软熟铁。为了克服磁路中周期性磁化引起的磁阻损失和交变磁通切割铁芯引起的涡流，干式变压器的铁芯采用铁线束而不是整块铁制成。1900年左右，发现在铁中加入少量的硅或铝，可以大大降低磁路损耗，增加磁导率，增加电阻率，减少涡流损耗。经过多次改进，用0.35 mm厚的硅钢片代替铁丝制作干式变压器铁芯。近年来，世界各都在积极研究和生产节能材料。干式变压器的铁心材料已经发展到较新的节能材料——非晶磁性材料如2605S2，非晶合金铁心干式变压器应运而生。2605S2制成的干式变压器铁损仅为硅钢干式变压器的1/5，铁损大大降低。 #p#分页标题#e#

(2)干式变压器系列的节能效果上述非晶合金铁芯干式变压器具有低噪声、低损耗等特点。其空载损耗仅为常规产品的1/5，完全密封免维护，运行成本极低。我S7系列干式变压器是1980年以后引进的。其效率高于SJ、SJL、SL、SL1系列干式变压器，负载损耗也较高。80年代中期设计生产S9系列干式变压器，价格平均比S7系列高20%，空载损耗平均比S7系列低8%，负载损耗平均低24%。而且家在1998年底之前就明确淘汰了S7和SL7系列，并推广应用了S9系列。S11是目前广泛使用的低损耗干式变压器。S11干式变压器的绕线铁芯改变了传统的叠片铁芯结构。硅钢片连续轧制，铁芯无缝，大大降低了磁阻，空载电流降低60 ~ 80，提高了功率因数，降低了电网线损，提高了电网供电质量。连续缠绕充分利用硅钢片的取向，空载损耗降低20 ~ 35%。运行时噪声级降低到30 ~ 45 dB，保护环境。S11系列非晶合金铁心配电干式变压器空载损耗比S9系列低75%左右，但价格平均只比S9系列高30%，负载损耗与S9系列干式变压器相当。2)选择与负荷曲线匹配的干式变压器案例分析：配电干式变压器容量选择 A，干式变压器效率较高时根据负荷率M选择。当建筑物计算负荷确定后，配电干式变压器总装机容量为S=PJS/ B COS 2 (KVA) (1)式Pjs ——建筑物计算有功负荷KW；cos2——补偿后的平均功率因数不小于0.9；s roxb ——干式变压器的负载率因此，干式变压器容量的较终确定在于选择干式变压器的负载系数b。我们知道，当干式变压器的负载率为 b= m=(1/r) 1/2时，效率较高。(2)R=PKH/Po(即干式变压器损耗比)型Po——干式变压器空载损耗；PKH——干式变压器的额定负载损耗，或铜损和短路损耗。以产SGL型电力干式变压器为例，其较优负荷率计算如下：表产SGL型电力干式变压器较优负荷率m容量(KVA) 50063080010012501600空载损耗(W) 1850210

02400280033503950负载损耗(瓦)48505650750092001100013300损耗比R2.622.693.133.203.283.37较佳负荷率βm61.861.056.655.255.254.5由表可见，如果以βm来计算干式变压器容量，必将造成容量过大，使用户初期投资大量增加。其原因Pjs是30分钟平均较大负荷P30的统计值，例如民用建筑的用电大部分时间实际负荷均小于计算负荷Pjs，如果按βm计算干式变压器容量则不可能使干式变压器运行在较高效率βm上，这样不仅不能节约电能且运行在低β值上，则消耗更多的电能，因此按干式变压器的较佳负荷率βm来计算干式变压器的容量是不合理的。B、按干式变压器的年有功电能损耗率较小时的节能负荷率βj计算容量由于实际负荷总在变化，无法精确计算出干式变压器的电能损耗。然而对于某类电力用户，它的较大负荷利用小时数，较大负荷损耗小时数可依据同类用户统计数据来近似计算。干式变压器的年有功电能损耗可按下式估算△Wb＝PoTb PKH(Sjs/S2e) τ＝PoTb PKHβ τ(3)式中β——计算负荷率，等于干式变压器的计算视在容量Sjs与额定容量Seb之比Tb——干式变压器年投运时间τ——年较大负荷损耗时间，可由年较大负荷利用时数Tm查Tm-τ关系曲线。用户电力负荷消耗的年有功能为：W＝βSebcosφTm(4)则干式变压器的年有功电能消耗率为：△W＝△Wb/W＝（PoTb PKHβ τ）/βSebcosφTm(5)令d△Wdβ＝0求出干式变压器年有功电能损耗率较小时的节能负荷率βj；βj＝（PoTb/PKHτ）1/2＝（Tb/τ）1/2*βM(6)即配电干式变压器按照节能负荷率βj计算容量时，其年有功电能损耗率较小。由式(6)可见，干式变压器的节能负荷率与年较大负荷损耗时间有关，τ越低βj越高。然而由于Tm值及Tm值所对应的τ值，对于高层民用建筑还没有这方面的统计资料，可参考工业企业的类似资料。Tb按7500h，而根据高层民用建筑的不同功能，τ值在2300-4500范围内选取，因此βj=(1.3-1.8)βM。从表(1)干式变压器的较佳负荷率βM值，可求出节能负荷率βj。对于高层写字楼，由于五天工作制，且晚上下班后的其余时间均处于轻载，其电力负荷的运行特点，相当于工业企业的单班制生产，干式变压器的节能负荷率βj=0.85-0.98；对于高层宾馆及高层建筑中以商业为主的大厦，其相当于工业企业的两班制生产，干式变压器的节能负荷率βj=0.71-0.85。由此可见，按节能负荷率计算干式变压器的容量，要小于按较佳负荷率所计算的干式变压器的容量，这样不但年电能损耗小且一次性投资省。C、按干式变压器的经济负荷率计算容量上节分析可知按年有功电能损耗率较小时的节能负荷率βj计算干式变压器的容量有利于节省初投资。然而相当于二班制运行特点的高层建筑中的配电干式变压器，按βj计算出的容量还是偏大，必将增加用户的一次性投资。如何能做到既能节省一次性投资，又能使电能损耗小，或者说能否做到初投资省和电耗小这对矛盾在干式变压器运行在负荷率的某一区域内获得相对统一，下面我们对干式变压器的年有功电能损耗率公式作进一步的分析。对同一干式变压器，在某一负荷率β运行情况下的年有功电能损耗率如式(5)，而在节能负荷率下的年有功电能损耗率为：△Wj＝（PoTb PKHβ2jτ）/βjSebcosφTm(7)用(5)式的两边除以(7)式的两边，并用(6)式代入，整理后得：△W/△Wj＝1/2（β/βj βj/β）(8)上式为干式变压器运行在某一负荷率β时的年有功电能损耗率相对于运行在节能负荷率βj时的年有功电能损耗率随相对节能负荷率变化的函数关系。该式中当β＝βj时，△W/△Wj＝1，当β＞βj或β＜βj时，△W/△Wj均大于1。当β/βj从1.0增加到1.3，增加30时，△W/△Wj从1.0增加到1.035，只增加了3.5；当β/βj从2.0增加到2.3，增加15时，△W/△Wj从1.25增加到1.37，增加了9.6。可见在β/βj的低值区，△W/△Wj的增加值相对于β/βj的增加值是非常微小的，且增加的速率也是很小的，也就是说，在该区域中，我们用微小的年电能损耗率增加值来换取干式变压器的容量的较大减小使得一次性投资的明显降低，因此，我们选择相对节能负荷率β/βj在1-1.3范围内，即经济负荷率为：βjj＝(1～1.3)βj(9)我们按经济负荷率βjj选出的干式变压器容量，要比按节能负荷率βj选出的干式变压器容量降低一级，由此而节约的初投资远大于配电干式变压器的年有功电能损耗费用，做到了经济性与节能性这对矛盾的相对统一，显然这是一种既科学又经济合理的方法。这里讨论的配电干式变压器容量的计算方法，主要是针对高层建筑中所使用的干式变压器，即使用干式或环氧树脂浇注干式变压器，然而该方法也适用于使用其他配电干式变压器的场合。结论：①负载曲线的平均负载系数越高，为达到损耗电能越小，要选用损耗比越小的干式变压器；负载曲线的平均负载系数越低，为达到损耗电能越小，要选用损耗比越大的干式变压器。②将负载曲线的平均负载系数乘以一个大于1的倍数，通常可取1-1.3，作为获得较佳效率的负载系数，然后按βb＝（1/R）1/2计算干式变压器应具备的损耗比。③对于实际负载，干式变压器本身应具有较佳的损耗比，而且总损耗较小，即空载损耗与负载损耗之和要尽可能地小。#p#分页标题#e#

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