Ｇ 雹 勿哦 遁 用 祝 就 浅谈变压器的损耗及其效率 长春羊草煤业股份有限公司 （吉林 １ ３０５０５） 牟香荣 【摘要】电力变压器损耗是指空载损耗Ｐ 和短 路损耗尸ｋ之和。当用额定电压施加于变压器的一个绕组 上，而其余的绕组均为开路时，变压器所吸收的有功功 率为空载损耗Ｐ ；对双绕组变压器来说，当以额定电流 通过变压器的一个绕组，另一个绕组短接时变压器所吸 收的有功功率为变压器的短路损耗Ｐ 。而变压器的附加 损耗直接影响变压器的运行效率和电网的经济效率。 【关键词】变压器损耗效率 一、刖吾 随着大型变压器内部结构的不断改进，变压器承 受过电流和过电压的能力得到了稳步提高。由于容量的 增大，电压等级的升高，大型电力变压器比中小型变压 器的铁心、绕组和绝缘都比较复杂。所以电力变压器的 各种损耗也相应较高，要想使电力变压器能够经济、高 效率地运行，则必然要降低变压器的各种损耗。 二 变压器损耗分类 （１）有功空载损耗Ｐ 使用由于变压器铁心的磁 化所引起的磁滞损耗和涡流损耗的统称，是固定损耗， 与负荷无关。另外，空载损耗使变压器在投运后时时刻 刻都产生能源的损失，因此把它控制在一定的范围内， 对变压器的经济运行和节约能源都有重要意义。空载损 耗主要包括铁心在变磁通作用下所产生的磁滞损耗和涡 流损耗。同时也包括空载电流流过绕组所产生的电阻损 耗和附加损耗，但由于这部分损耗所占的比例很小，所 以可忽略不计。 （２）有功负载损耗Ｐ 变压器的电阻损耗，随负 荷的平方变化。变压器的短路损耗也称为变压器的负载 损耗，是在变压器－Ｎ将绕组的线端短接，在另一侧供 给额定频率的额定电流，这时两侧的绕组都流过额定电 ６４ 年射溯 流，因而产生了漏磁通。绕组中除了有额定电流而产生 的电阻损耗外，漏磁通在绕组中和结构件中所产生的损 耗叫做附加损耗，合在一起称为负载损耗。 三 降低变压器的损耗 １．降低空载损耗的方法 要降低空载损耗，必须要降低铁心总量 、单位损 耗Ｐ 和工艺系数 。这就需要： １）采用性能优良的硅钢片。硅钢片（包括非晶合 金片）性能越好，单位损耗Ｐ 越小，从而空载损耗和铁 心重量都可以降低。 ２）改进铁心结构和工艺，降低工艺系数 。当硅 钢片性能一定时，单位损耗一定，而降低铁心总量时， 磁密增大，单位损耗成二次方增大，空载损耗反而上 升，故降低工艺系数比较好。 ３）每层即每一叠的片数，在工艺条件许可时应尽 可能少（一般采用２片或３片一叠）。 ４）每层叠片的片形，即片的种类，应尽可能地 少。 ５）片形尽可能简单，因为简单的片形，可以简化 生产流水线，便于调整和生产，减少工时，提高工效。 ６）必须保证铁心的机械强度。它取决于轭与柱叠 片之间搭接形式和搭叠的可靠性。 ７）尽可能节约材料，片形的选用为实现套裁提供 了方便。 ２．影响变压器的损耗的因素 变压器铁心的空载性能主要取决于所选硅钢片 的质量。目前大型电力变压器主要使用的硅钢片有２ 种：晶粒取向硅钢片、高导磁力取向硅钢片。其厚度 有０．２３ｍｍ、０．２７ｍｍ、０．３０ｍｍ。硅钢带（片）有２种损 耗：磁滞损耗和涡流损耗。磁滞损耗随着硅钢片的材料 系数、磁通密度、磁通变化频率及体积的增大而增加； 涡流损耗随着硅钢片的电导率、片厚的平方值、磁通密 度及体积增大而增加。采用薄硅钢片，不仅可有效地减 少涡流，而且能降低趋肤效应的不良影响。因此，要求 用薄的硅钢片来叠装铁心，硅钢片越薄，其效果越好。 但硅钢片越薄，加工这种硅钢片的工艺越复杂、成本越 高。在铁心制造中，硅钢片越薄，叠片越困难，而且硅 钢片间绝缘所占尺寸相对增加，使叠片系数下降，造成 合适，而对主变压器则应尽量按最大需求选择容量。ｌ ２）用技术经济比较法来选变压器。在额定电压允 许情况下，提高引入的高压电压等级，是降低线损率的 有效措施，一般在３５ｋＶ及以上供电电网中，每提高运 行电压１％，可降损１．２％。 ３）采用节能型无功补偿装置，实现无功分散和就 地补偿。采用无功自动补偿装置提高负载的功率因数， 减少无功损耗，提高运行效率。无功补偿就是借助于无 磁通密度增高。因此，硅钢片又不宜过薄。综合利弊， 目前变压器一般选用的硅钢片厚度为０．２３～０．３５ｍｍ， 个别地方（如铁心油道）用０．５０ｍｍ。 ３．空载损耗和空载电流的影响因素 １）直接缝和斜接缝铁心转角处影响。空载电流随 铁心转角处磁通方向与硅钢片轧制方向间夹角增大而增 大。 ２）铁心叠片剪切、运输和撞击时会使空载损耗和 空载电流增大，最大值有时分别可达５％￣Ｈ １０％。 ３）滚毛刷时在硅钢片中产生剩余机械应力使硅钢 片结构发生变化，导致空载损耗和空载电流增大，它们 分别增大７％￣７５０％～６０％。 ４）在铁心夹紧叠片时，由于夹紧压力和叠片弯曲 或者在强行整平时，在硅钢片中产生附加的机械应力， 致使硅钢片的磁性能变坏。 ５）当铁轭截面的形状不与铁心柱截面形状相同 时，空载损耗增大系数为１．０５，铁轭截面形状与铁心柱 截面形状相同的结构比三级铁轭和多级铁心柱结构空载 损耗减少１０％。上铁轭插片工序因引起绝缘损伤、接缝 变坏等因素造成空载损耗和空载电流增加５％～１０％。 ６）材料和生产工艺过程中的错误会引起Ｐ 增大， 如硅钢片材料不良、毛刺大、绝缘不好、铁心中某一部 分短路。碰撞、弯曲、摔打、传递、剪切、叠板、起立 以及插板等应有合适的装备，要求细致操作和有经验， 否则损耗增大。 四 降低负载损耗 １）当用电负荷一定时，选用不同容量变压器条件 下的有功损耗、损耗率和效率。变压器传递功率过程中 要产生损耗，分别为空载损耗和负载损耗，在确保变压 器安全和可靠运行的基础上，要选用损耗低的变压器。 一般认为配电变压器负荷率为额定容量的７０％～８０％较 功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因 数，降低能耗。 ４）平衡三相负载可以降低变压器的损耗，变 压器最高负荷和最低负荷，控制过载、轻载和空载现 象。经过计算，常用节能型Ｓ７变压器的最高效率相对 应的负荷率大致都在０．５左右，满载时，运行效率将下 降０．３５％～０．５６％：如果过载运行，运行效率将明显下 降。下调变压器负荷的不对称度，力求三相负荷平衡， 以减少负荷不对称产生的附加铜损。 ５）提高功率因数需要增加电容器容量，根据要 求，配电变压器的功率因数应为０．９０～０．９６，一般并联 电容器的装设容量数为变压器容量数的１５％～３０％。当 功率因数偏低时，装设电容器的容量 Ｃ＝（Ｐ／２丌 ×（ｔａｎ（ｐ１一ｔａｎｇｏ２） 式中 卜有功功率，单位为ｗ； （７＿＿－一电压，单位为Ｖ； ——提高前功率因数角角度，单位为（。）； 提高后功率因数角角度，单位为（。）； 厂——频率，单位为Ｈｚ。 提高后的功率因数一般不宜超过０．９６，达到０．９０～ ０．９６时为最佳效果。 五、结语 变压器是电网中的主要电力设备之一，其损耗的 大小直接影响电力变压器的运行率和整个电网的运行费 用，而对于变压器的损耗主要以空载损耗和负载损耗为 主。而对于空载损耗主要体现在变压器的铁心方面，所 以从铁心材料的选择加工等方面加以说明，负载损耗主 要从平衡低压侧负载等方面说明来降低变压器的损耗， 从而提高电力变压器的运行效率和电网的经济效率。 ＧＭ （收稿日期：２０１３／０６／１７） 麓２０１３￣籼第８期 Ⅵｗｗ．ｅ ｘ． ｃｏｎｒ 咆 勿 税 胍
