电机学变压器报告

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变压器节能降耗技术调研

一．电网损耗的构成

电能是由一次能源转换而得的二次能源，它可以很方便的转化为机械能，热能，磁能，光能，化学能，等等。随着社会的发展，电能的应用已经深入到生产，生活的每一领域，电能已成为国民经济的命脉。世界上科技水平较高的国家都比较重视电能的开发、利用、节约、管理。通过各种技术手段降低电能损耗，节约能源，以最大的电能利用率进行生产活动。

电力系统是由发电，供电，用电三个部分组成，所以电力系统的电能损失也包含发电，供电，用电设备的全部损失。就变压器损耗部分展开讨论。

二．变压器的基本作用原理与理论分析

1.电力变压器的基本结构

通常的电力变压器大部分为油浸式，铁心和绕组都浸放在盛满变压器油的油箱中。主要由五个部分组成：铁芯，带有绝缘的绕组，变压器油，油箱，绝缘套管。

2.变压器的技术参数

（1）额定值

变压器的铭牌标注的额定值，额定容量S N ，就是总容量；

额定电压是由制造厂商规定的，是变压器在空载时额定分接头

上的电压保证值U 1N ,U 2N ；额定电流是额定容量除以各绕组的

额定电压所计算出来的线电流值，空载电流（励磁电流）。

空载电流的作用是在变压器空载运行时建立主磁通，因此

空载电流又称为励磁电流。

（2）空载损耗（铁芯损耗）

空载损耗是在变压器接入额定电压条件下，铁芯内由励磁电流引起周期性变化时产生的损耗，也称铁芯损耗。

（3）短路阻抗（短路电压）

变压器的短路电压是指在副绕组短路时在原绕组施加额定频率的低电压。当副绕组

流过额定电流时，原绕组所施加的电压U K称为变压器的短路电压，又称阻抗电压。短

路阻抗与变压器的结构密切相关，其值的大小主要取决于原、副绕组的几何尺寸，例如

直径，绕组厚度，绕组高度，原、副绕组的距离等。

（4）额定负载损耗（短路损耗）

当变压器在额定负载运行时，原、副绕组流过额定电流，此时绕组中所产生的损耗称为额定负载损耗。

三．变压器综合功率损耗

综合功率损耗的概念：综合功耗是指变压器有功功率损耗和无功功率的损耗之和。

计算式

△p z=△P+K Q△或△p z=p0z+β2p kz

K Q——无功经济当量

p0z——空载综合功率损耗

p kz——额定负载综合功率损耗

K Q， p0z ，p kz计算式

K Q=△p c

△`Q

p0z = p0 +K Q Q0

p kz=P+K Q Q0k

式中△p c——变压器联接系统的有功功率损耗下降值

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△`Q——变压器无功功率需用减少值

四．变压器效率和损耗

1.铜耗

铜耗是原、副线圈绕组中的电流流过相应的电阻形成的，一般认为

P cu=(r1

K2

+r2)I22

P cu=(I2

I2N

)2p cuN=β2p cuN

β=I2/I2N负载系数

p cuN——变压器额定运行时的铜耗

2.铁耗

空载损耗是在变压器接入额定电压条件下，铁芯内由励磁电流引起磁通周期性变化时产生的损耗，也称铁芯损耗。铁耗包括基本铁耗和附加铁耗。基本能铁耗是变压器铁芯中的磁滞损耗Ph和旋涡流损耗Pb。附加铁耗Ps包括铁芯叠片间由于绝缘部分引起的局部涡流损耗主磁通在结构部件中引起的涡流损耗及高压变压器中的介质损耗等

3.总损耗

铁耗近似等于空载损耗也可叫做不变损耗，把铜耗叫做可变损耗，此外其他的损耗计算时忽略不计,则变压器的总损耗为：

∑p=p cu+p Fe

效率为：

η=p2

p1=p1−∑p

p1

=1-∑p

p2+∑p

4.综上所述

η=βS N cosθ2

βS N cosθ2+β2P KN+P0

P0不变损耗，不随负载电流变化

β2P KN可变损耗，随负载电流二次方变化

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式子说明在可变损耗等于不变损耗时效率达到最大，即最大效率发生在

β=√P0

P KN

五．提高功率因数降低损耗

1.提高功率因数能降低变压器的有功功率损耗和无功功率损耗。

在变压器负载有功功率不变的情况下，不同的负载功率因数所引起的变压器的有功损耗和无功损耗也不同，即随着负载功率因数的提高，变压器的有功损耗和无功需用都要下降。

由式子

η=βS N cosθ

βS N cosθ+β2P KN+P0

可知，如果增大功率因数cosθ，那么效率η将增大，变相的可以认为，效率提高，则减少了电能的损失，减少损耗，达到了变压器节能降耗的目的。

设变压器的原平均负载效率为η1、原功率因数为cosθ1，提高后的功率因数为cosθ2，（β1<β2）效率为η2，则：

η1=βS N cosθ1

βS N cosθ1+β2P KN+P0

η2=βS N cosθ2

βS N cosθ2+β2P KN+P0

η1η2=

βS N cosθ1

βS N cosθ1+β2P KN+P0

βS N cosθ2

βS N cosθ2+β2P KN+P0

=βS N cosθ2+β2P KN+P0

βS N cosθ1+β2P KN+P0

（cosθ1

cosθ2

） <1

即η1 < η2说明提高功率因数后，变压器的损耗降低，也就变相的达到了节能降耗的目的。

2.提高功因数的方法

充分利用变电设备的容量和匹配合适电压。电力变压器不宜长期轻载运行，当变压器的负荷率小于30%时，应当更换较小容量的变压器。当变压器一次侧运行电压超过变压器电压分接头额定工作电压时，变压器励磁电流就急剧升高，将使变压器所消耗的无功功率大幅度增加。为此，应尽量使配电变压器的一次侧电压和分接头的额定工作电压基本相符。

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