变损和线损计算.doc

变损和线损计算　变损和线损计算变压器损耗计算公式　　（１）有功损耗：ΔＰ＝Ｐ０＋ＫＴβ２ＰＫ-------（１）　 　　（２）无功损耗：ΔＱ＝Ｑ０＋ＫＴβ２ＱＫ-------（２）　 　　（３）综合功率损耗：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 　　β——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β＝２０％；对于工业企业，实行三班制，可取β＝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。

　变压器损耗的特征　　Ｐ０——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，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ΔＰ=Ｐ０ ＰC 　　变压器的损耗比=ＰC/Ｐ０ 　　变压器的效率=ＰＺ/（ＰＺ ΔＰ），以百分比表示；其中ＰＺ为变压器二次侧输出功率　变压器节能技术推广　　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　　近年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——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是目前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βM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/βbcosφ2(KVA)(1)? 　　式中Pjs?——建筑物的有功计算负荷KW；　cosφ2——补偿后的平均功率因数，不小于0.9；　βb——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βb　我们知道，当变压器的负荷率为：　βb＝βm＝（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　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，如果以βm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βm计算变压器容量则不可能使变压器运行在最高效率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，因此按变压器的最佳负荷率βm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βj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＝PoTb PKH(Sjs/S2e)sup2;τ＝PoTb PKHβsup2;τ(3)　式中β——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　τ——年最大负荷损耗时间，可由年最大负荷利用时数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)　则变压器的年有功电能消耗率为： 　　△W＝△Wb/W＝（PoTb PKHβsup2;τ）/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)　即配电变压器按照节能负荷率βj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，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)干式变压器的最佳负荷率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，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，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　线路1．单相供电线路 　（1）一个负荷路末端时： 　（2）多个负荷时，并假设均匀分布： 　2．33供电线路 　（1）一个负荷点路末端 　（2）多个负荷点，假设均匀分布且无大分支线 　3．34相供电线路 　（1）A、B、C三相负载平衡时，零线电流IO=0，计算方法同33相线路。

　由表6-2可见，当负载不平衡度较小时，a值接近1，电能损失与平衡线路接近，可用平衡线路的计算方法计算　4．各参数取值说明 　（1）电阻R为线路总长电阻值　（2）电流为线路首端总电流可取平均电流和均方根电流取平均电流时，需要用修正系数K进行修正平均电流可实测或用电能表所计电量求得　（3）在电网规划时，平均电流用配电变压器二次侧额定值，计算最大损耗值，这时K=1　（4）修正系数K随电流变化而变化，变化越大，K越大；反之就小它与负载的性质有关　复杂线路的损失计算 　0．4kV线路一般结构比较复杂在三相四线线路中单相、三相负荷交叉混合，有较多的分支和下户线，在一个台区中又有多路出线为便于简化，先对几种情况进行分析　1．分支对总损失的影响 　假设一条主干线有n条相同分支线，每条分支线负荷均匀分布主干线长度为ι　则主干电阻Rm=roL 　分支电阻Rb=roι 　总电流为I，分支总电流为Ib=I/n 　（1）主干总损失Pm 　（2）各分支总损失Pb 　（3）线路全部损失 　（4）分支与主干损失比 　也即，分支线损失占主干线的损失比例为ι/nL一般分支线小于主干长度，ι/nL＜1/n 　2．多分支线路损失计算 　3．等值损失电阻Re 　4．损失功率 　5．多线路损失计算 　配变台区有多路出线（或仅一路出线，在出口处出现多个大分支）的损失计算。

　设有m路出线，每路负载电流为I1，I2，…，Im 　台区总电流I=I1+I2…+Im 　每路损失等值电阻为Re1，Re2，…，Rem 　则 　P=△P1+△P2+…+△Pm=3（I21Re1+I22Re2+…+I2mRem） 　如果各出线结构相同，即I1=I2=…=Im 　Re1=Re2=…=Rem 　6．下户线的损失 　主干线到用各个用户的线路称为下户线下户线由于线路距离短，负载电流小，其电能损失所占比例也很小，在要求不高的情况下可忽略不计　取：下户线平均长度为ι，有n个下户总长为L，线路总电阻R=roL，每个下户线的负载电流相同均为I　（1）单相下户线 　P=2I2R=2I2roL 　（2）三相或三相四线下户 　P=3I2R=3I2roL 　电压损失计算 　电压质量是供电系统的一个重要的质量指标，如果供到客户端的电压超过其允许范围，就会影响到客户用电设备的正常运行，严重时会造成用电设备损坏，给客户带来损失，所以加强电压管理为客户提供合格的电能是供电企业的一项重要任务　电网中的电压随负载的变化而发生波动国家规定了在不同电压等级下，电压允许波动范围国电农（1999）652号文对农村用电电压做了明确规定： 　（1）配电线路电压允许波动范围为标准电压的7%。

　（2）低压线路到户电压允许波动范围为标准电压的10%　电压损失。