变压器负载率.docx

变压器负载率 负载曲线的平均负载系数越高将负载曲线的平均负载系数乘以一个大于1的倍 数，变压器的平均负载率定义为：一定时间内，变压器平均输出的视在功率与变 压器额定容量之比目录1节能技术2损耗特征3损耗计算4数值结论1节能技术1）推广使用低损耗变压器（1） 铁芯损耗的控制变压器损耗中的空载损耗，即铁损，主要发生在变压器铁芯叠片内，主要是因交 变的磁力线通过铁芯产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，为了克服磁回路中由周 期性磁化所产生的磁阻损失和铁芯由于受交变磁通切割而产生的涡流，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，经研究发现在铁中加入少量的硅或铝可大大降低磁路损耗，增大 导磁率，且使电阻率增大，涡流损耗降低经多次改进，用0. 35mm厚的硅钢片 来代替铁线制作变压器铁芯1903来世界各国都在积极研究生产节能材料，变压器的铁芯材料已发展到现在 最新的节能材料一一非晶态磁性材料如2605S2，非晶合金铁芯变压器便应运而 生使用2605S2制作的变压器，其铁损仅为硅钢变压器的1/5,铁损大幅度降 低2） 变压器系列的节能效果上述非晶合金铁芯变压器，具有低噪音、低损耗等特点，其空载损耗仅为常规产 品的1/5,且全密封免维护，运行费用极低。

我国S7系列变压器是1980年后推出的变压器，其效率较SJ、SJL、SL、SL1系 列的变压器高，其负载损耗也较高80年代中期又设计生产出S9系列变压器，其价格较S7系列平均高出20%，空载 损耗较S7系列平均降低8%，负载损耗平均降低24%，并且国家已明令在1998 年底前淘汰S7、SL7系列，推广应用S9系列S11是推广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 结构硅钢片连续卷制，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，降低了电网线损，改善了电网的供电品质连续卷绕充分 利用了硅钢片的取向性，空载损耗降低20〜35运行时的噪音水平降低到30〜 45dB，保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系列降低75%左右， 但其价格仅比S9系列平均高出30%，其负载损耗与S9系列变压器相等2）选择与负载曲线相匹配的变压器 案例分析：配电变压器的容量选择?？A、按变压器效率最高时的负荷率BM来选择容量？ 当建筑物的计算负荷确定后，配电变压器的总装机容量为：？ S=Pjs/BbXcos6 2（KVA）（1）?式中Pjs?——建筑物的有功计算负荷KW； ?cos6 2——补偿后的平均功率因数，不小于0.9； ?Bb——变压器的负荷率。

因此，变压器容量的最终确定就在于选定变压器的负荷率Bb 我们知道，当变压器的负荷率为：？ Bb=Bm=（1/R） 1/2 时效率最高2） R=PKH/Po （即变压器损耗比）？ 式中Po——变压器的空载损耗；？PKH——变压器的额定负载损耗，或称铜损、短路损耗 以国产SGL型电力变压器为例，其最佳负荷率计算如下：？ 表国产SGL型电力变压器最佳负荷率Bm?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 2.62 2.69 3.13 3.20 3.283.37最佳负荷率Bm61.861.056.655.255.254.5由表可见，如果以Bm来计算变压器容量，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分钟平均最大负荷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Bm计算变压器容量则不 可能使变压器运行在最高效率Bm上，这样不仅不能节约电能且运行在低B值 上，则消耗更多的电能，因此按变压器的最佳负荷率Bm来计算变压器的容量是 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Bj计算容量？由于实际负荷总在变化，无法精确计算出变压器的电能损耗然而对于某类电力 用户，它的最大负荷利用小时数，最大负荷损耗小时数可依据同类用户统计数据 来近似计算变压器的年有功电能损耗可按下式估算？△Wb二PoTb PKH(Sjs/S2e)²；T=PoTb PKHB²；T(3)?式中B——计算负荷率，等于变压器的计算视在容量Sjs与额定容量Seb之比? Tb——变压器年投运时间？t—一年最大负荷损耗时间，可由年最大负荷利用时数Tm查Tm-T关系曲线 用户电力负荷消耗的年有功能为：？W=BSebcos4Tm(4)？则变压器的年有功电能消耗率为：？△W=AWb/W=(PoTb PKHB²；T)/BSebcos6Tm(5)？令 dAWdB=0？求出变压器年有功电能损耗率最小时的节能负荷率Bj； ？Bj=(PoTb/PKHT)1/2= (Tb/T)1/2*BM(6)？即配电变压器按照节能负荷率Bj计算容量时，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间有关，t越低Bj越 高然而由于Tm值及Tm值所对应的t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，t值在2300-4500范围内选取，因此Bj=(1.3-1.8)BM从表(1)干式 变压器的最佳负荷率BM值，可求出节能负荷率Bj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，变压器的节能负荷率 Bj=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，变压器的节能负荷率Bj=0.71-0.85由此可见，按节能负荷率计算变压器的容量，要小于按最佳负荷率所计算的变压 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最小时的节能负荷率Bj计算变压器的容量 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变压器，按 B?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，下面我们对变压器的年有功 电能损耗率公式作进一步的分析对同一变压器，在某一负荷率B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 PKHB2jT)/BjSebcos6Tm(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/AWj=1/2(B/Bj Bj/B) (8)?上式为变压器运行在某一负荷率B时的年有功电能损耗率相对于运行在节能负 荷率Bj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B = B j时，△W/^Wj=1，当B>Bj或B

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，主要是负载电流通过绕组时在电阻上的损耗，一般称铜损其 大小随负载电流而变化，与负载电流的平方成正比；(并用标准线圈温度换算值 来表示)负载损耗还受变压器温度的影响，同时负载电流引起的漏磁通会在绕组内产生涡 流损耗，并在绕组外的金属部分产生杂散损耗变压器的全损耗^P=P0 PC变压器的损耗比二PC/P0变压器的效率二PZ/ (PZ AP)，以百分比表示；其中PZ为变压器二次侧输出功 率损耗计算(1) 有功损耗：△P=P0+KTB2PK (1)(2) 无功损耗：AQ=Q0+KTB2QK (2)(3) 综合功率损耗：APZ=AP+KQAQ—— (3)Q0eI0%SN,QKeUK%SN式中：Q0 空载无功损耗(kvar)P0——空载损耗(kW)PK——额定负载损耗(kW)SN——变压器额定容量(kVA)I0%——变压器空载电流百分比UK%——短路电压百分比B——平均负载系数KT——负载波动损耗系数QK 额定负载漏磁功率(kvar)KQ——无功经济当量(kW/kvar)上式计算时各参数的选择条件：(1) 取 KT=1.05(2) 对城市电网和工业企业电网的6kV〜10kV降压变压器取系统最小负荷时， 其无功当量KQ=0.1kW/kvar(3) 变压器平均负载系数，对于农用变压器可取3=20%；对于工业企业，实行 三班制，可取3=75%(4) 变压器运行小时数T=8760h，最大负载损耗小时数：t=5500h(5) 变压器空载损耗P0、额定负载损耗PK、I0%、UK%，见产品资料所示。

4数值结论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 得最佳效率的负载系数，然后按3b=(1/R) 1/2计算变压器应具备的损耗比③ 对于实际负载，变压器本身应具有较佳的损耗比，而且总损耗最小，即空载损 耗与负载损耗之和要尽可能地小。