10KVA变压器损耗核算剖析
简介：负载曲线的均匀负载系数越高，为到达损耗电能越小，要选用损耗比越小的变压器；负载曲线的均匀负载系数越低，为到达损耗电能越小，要选用损耗比越大的变压器。将负载曲线的均匀负载系数乘以一个大于1的倍数，一般可取1-1.3，作为取得最佳功率的负载系数，然后按βb＝（1/R）1/2核算变压器应具有的损耗比。
1、变压器损耗核算公式
（1）有功损耗：ΔP＝P0＋KTβ2PK——-（1）
（2）无功损耗：ΔQ＝Q0＋KTβ2QK——-（2）
（3）归纳功率损耗：ΔPZ＝ΔP＋KQΔQ—-（3）
Q0≈I0％SN，QK≈UK％SN
式中：Q0——空载无功损耗（kvar）
P0——空载损耗（kW）
PK——额外负载损耗（kW）
SN——变压器额外容量（kVA）
I0％——变压器空载电流百分比。
UK％——短路电压百分比
β——均匀负载系数
KT——负载动摇损耗系数
QK——额外负载漏磁功率（kvar）
KQ——无功经济当量（kW／kvar）
上式核算时各参数的挑选条件：
（1）取KT＝1.05；
（2）对城市电网和工业企业电网的6kV～10kV降压变压器取体系最小负荷时，其无功当量KQ＝0．1kW／kvar；
（3）变压器均匀负载系数，关于农用变压器可取β＝20％；关于工业企业，实施三班制，可取β＝75％；
（4）变压器运转小时数T＝8760h，最大负载损耗小时数：t＝5500h；
（5）变压器空载损耗P0、额外负载损耗PK、I0％、UK％，见产品材料所示。
2、变压器损耗的特征
P0——空载损耗，首要是铁损，包含磁滞损耗和涡流损耗；
磁滞损耗与频率成正比；与最大磁通密度的磁滞系数的次方成正比。
涡流损耗与频率、最大磁通密度、矽钢片的厚度三者的积成正比。
PC——负载损耗，首要是负载电流经过绕组时在电阻上的损耗，一般称铜损。其巨细随负载电流而改变，与负载电流的平方成正比；（并用规范线圈温度换算值来表明）。
负载损耗还受变压器温度的影响，一起负载电流引起的漏磁通会在绕组内发生涡流损耗，并在绕组外的金属部分发生杂散损耗。
变压器的全损耗ΔP=P0 PC
变压器的损耗比=PC/P0
变压器的功率=PZ/（PZ ΔP），以百分比表明；其间PZ为变压器二次侧输出功率。
3、变压器节能技术推行
1）推行运用低损耗变压器；
（1）铁芯损耗的操控
变压器损耗中的空载损耗，即铁损，首要发生在变压器铁芯叠片内，首要是因交变的磁力线经过铁芯发生磁滞及涡流而带来的损耗。
最早用于变压器铁芯的材料是易于磁化和退磁的软熟铁，为了战胜磁回路中由周期性磁化所发生的磁阻损失和铁芯因为受交变磁通切开而发生的涡流，变压器铁芯是由铁线束制成，而不是由整块铁构成。
1900年左右，经研讨发现在铁中参加少数的硅或铝可大大下降磁路损耗，增大导磁率，且使电阻率增大，涡流损耗下降。经屡次改进，用0．35mm厚的硅钢片来替代铁线制造变压器铁芯。
近年来世界各国都在活跃研讨出产节能材料，变压器的铁芯材料已开展到现在最新的节能材料——非晶态磁性材料如2605S2，非晶合金铁芯变压器便应运而生。运用2605S2制造的变压器，其铁损仅为硅钢变压器的1／5，铁损大幅度下降。
（2）变压器系列的节能作用
上述非晶合金铁芯变压器，具有低噪音、低损耗等特色，其空载损耗仅为惯例产品的1／5，且全密封免维护，运转费用极低。
我国S7系列变压器是1980年后推出的变压器，其功率较SJ、SJL、SL、SL1系列的变压器高，其负载损耗也较高。
80年代中期又规划出产出S9系列变压器，其价格较S7系列均匀高出20％，空载损耗较S7系列均匀下降8％，负载损耗均匀下降24％，并且国家已明令在1998年末前筛选S7、SL7系列，推行应用S9系列。
S11是现在推行应用的低损耗变压器。S11型变压器卷铁心改变了传统的叠片式铁心结构。硅钢片接连卷制，铁心无接缝，大大减少了磁阻，空载电流减少了60～80，提高了功率因数，下降了电网线损，改进了电网的供电质量。接连卷绕充分运用了硅钢片的取向性，空载损耗下降20～35。运转时的噪音水平下降到30～45dB，维护了环境。
非晶合金铁心的S11系列配电变压器系列的空载损耗较S9系列下降75％左右，但其价格仅比S9系列均匀高出30％，其负载损耗与S9系列变压器持平。
2）挑选与负载曲线相匹配的变压器
事例剖析：配电变压器的容量挑选?お?
A、按变压器功率最高时的负荷率βM来挑选容量??
当建筑物的核算负荷确认后，配电变压器的总装机容量为：??
S＝Pjs/βb×cosφ2(KVA)(1)??
式中Pjs??——建筑物的有功核算负荷KW；??
cosφ2——补偿后的均匀功率因数，不小于0.9；??
βb——变压器的负荷率。??
因而，变压器容量的终究确认就在于选定变压器的负荷率βb。??
咱们知道，当变压器的负荷率为：??
βb＝βm＝（1/R）1/2时功率最高。(2)
R=PKH/Po（即变压器损耗比）??
式中Po——变压器的空载损耗；??
PKH——变压器的额外负载损耗，或称铜损、短路损耗。??
以国产SGL型电力变压器为例，其最佳负荷率核算如下：??
表国产SGL型电力变压器最佳负荷率βm??
容量(千伏安)
500
630
800
1000
1250
1600
空载损耗(瓦)
1850
2100
2400
2800
3350
3950
负载损耗(瓦)
4850
5650
7500
9200
11000
13300
损耗比R?豹豹豹豹?
2.62
2.69
3.13
3.20
3.28
3.37
最佳负荷率βm
61.8
61.0
56.6
55.2
55.2
54.5
由表可见，假如以βm来核算变压器容量，必将形成容量过大，运用户初期出资很多添加。其原因Pjs是30分钟均匀最大负荷P30的核算值，例如民用建筑的用电大部分时刻实践负荷均小于核算负荷Pjs，假如按βm核算变压器容量则不或许使变压器运转在最高功率βm上，这样不只不能节省电能且运转在低β值上，则耗费更多的电能，因而按变压器的最佳负荷率βm来核算变压器的容量是不合理的。??
B、按变压器的年有功电能损耗率最小时的节能负荷率βj核算容量??
因为实践负荷总在改变，无法准确核算出变压器的电能损耗。但是关于某类电力用户，它的最大负荷运用小时数，最大负荷损耗小时数可依据同类用户核算数据来近似核算。??
变压器的年有功电能损耗可按下式预算??
△Wb＝PoTb PKH(Sjs/S2e)²τ＝PoTb PKHβ²τ(3)??
式中β——核算负荷率，等于变压器的核算视在容量Sjs与额外容量Seb之比??
Tb——变压器年投运时刻??
τ——年最大负荷损耗时刻，可由年最大负荷运用时数Tm查Tm-τ联系曲线。??
用户电力负荷耗费的年有功用为：??
W＝βSebcosφTm(4)??
则变压器的年有功电能耗费率为：??
△W＝△Wb/W＝（PoTb PKHβ²τ）/βSebcosφTm(5)??
令d△Wdβ＝0??
求出变压器年有功电能损耗率最小时的节能负荷率βj；??
βj＝（PoTb/PKHτ）1/2＝（Tb/τ）1/2*βM(6)??
即配电变压器依照节能负荷率βj核算容量时，其年有功电能损耗率最小。
由式(6)可见，变压器的节能负荷率与年最大负荷损耗时刻有关，τ越低βj越高。但是因为Tm值及Tm值所对应的τ值，关于高层民用建筑还没有这方面的核算材料，可参阅工业企业的相似材料。Tb按7500h，而依据高层民用建筑的不同功用，τ值在2300-4500范围内选取，因而βj=(1.3-1.8)βM。从表(1)干式变压器的最佳负荷率βM值，可求出节能负荷率βj。
关于高层写字楼，因为五天工作制，且晚上下班后的其他时刻均处于轻载，其电力负荷的运转特色，相当于工业企业的单班制出产，变压器的节能负荷率βj=0.85-0.98；
关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出产，变压器的节能负荷率βj=0.71-0.85。
由此可见，按节能负荷率核算变压器的容量，要小于按最佳负荷率所核算的变压器的容量，这样不光年电能损耗小且一次性出资省。
C、按变压器的经济负荷率核算容量??
上节剖析可知按年有功电能损耗率最小时的节能负荷率βj核算变压器的容量有利于节省初出资。但是相当于二班制运转特色的高层建筑中的配电变压器，按β?璲核算出的容量仍是偏大，必将添加用户的一次性出资。怎么能做到既能节省一次性出资，又能使电能损耗小，或者说能否做到初出资省和电耗小这对对立在变压器运转在负荷率的某一区域内取得相对一致，下面咱们对变压器的年有功电能损耗率公式作进一步的剖析。??
对同一变压器，在某一负荷率β运转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)式的两头除以(7)式的两头，并用(6)式代入，收拾后得：??
△W/△Wj＝1/2（β/βj βj/β）(8)??
上式为变压器运转在某一负荷率β时的年有功电能损耗率相关于运转在节能负荷率βj时的年有功电能损耗率随相对节能负荷率改变的函数联系。??
该式中当β＝βj时，△W/△Wj＝1，当β＞βj或β＜βj时，△W/△Wj均大于1。?サ宝?/βj从1.0添加到1.3，添加30时，△W/△Wj从1.0添加到1.035，只添加了3.5；当β/βj从2.0添加到2.3，添加15时，△W/△Wj从1.25添加到1.37，添加了9.6。
可见在β/βj的低值区，△W/△Wj的添加值相关于β/βj的添加值是十分细小的，且添加的速率也是很小的，也就是说，在该区域中，咱们用细小的年电能损耗率添加值来交换变压器的容量的较大减小使得一次性出资的显着下降，因而，咱们挑选相对节能负荷率β/βj在1-1.3范围内，即经济负荷率为：??
βjj＝(1～1.3)βj(9)??
咱们按经济负荷率βjj选出的变压器容量，要比按节能负荷率βj选出的变压器容量下降一级，由此而节省的初出资远大于配电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对立的相对一致，明显这是一种既科学又经济合理的办法。??
这儿评论的配电变压器容量的核算办法，首要是针对高层建筑中所运用的变压器，即运用干式或环氧树脂浇注变压器，但是该办法也适用于运用其他配电变压器的场合。
定论：
①负载曲线的均匀负载系数越高，为到达损耗电能越小，要选用损耗比越小的变压器；负载曲线的均匀负载系数越低，为到达损耗电能越小，要选用损耗比越大的变压器。
②将负载曲线的均匀负载系数乘以一个大于1的倍数，一般可取1-1.3，作为取得最佳功率的负载系数，然后按βb＝（1/R）1/2核算变压器应具有的损耗比。
③关于实践负载，变压器自身应具有较佳的损耗比，并且总损耗最小，即空载损耗与负载损耗之和要尽或许地小。
