维普资讯 http://www.cqvip.com 内 蒙古电力技术 ３１ ２００２年第２Ｏ卷增刊 ・ＩＮＮＥＲ Ｍ０ＮＧ０ＵＡ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ 技术改进・ 配电变压器负载率与容量的优化选取 张峰 ，郭忍全 。赵桂花。，张志强。 ７５０３００；２．内蒙古电力学校 呼和浩特鸟海０１６０００） ０１００１０； （１．内蒙古阿拉善电业局，内蒙古 阿拉善３．内蒙古鸟海市电业局，内蒙古 【摘要］文中采用综合损耗分析方法，既考虑变 压器无功损耗带来的有功损耗，又考虑变压器经济 当量，深入分析了变压器负载率、效率和有功损耗给 变压器运行带来的影响，提出变压器的经济运行方 式和容量的科学选取。 一负载范围内运行时，选取合适的损耗比以达到节 能目的。如何诠释损耗比，有下面两种概念： ２．１性能标准损耗比 指变压器性能标准中，负载损耗与空载损耗比 ｋ＝ＰＫ／Ｐ０，负载损耗ＰＫ为参考温度下，变压器绕组 的损耗，与负载电流平方成正比变化；空载损耗 为额定电压与额定频率下变压器铁心磁滞和涡流损 ［关键词］变压器；负载系数；损耗；温度；参数； 经济运行 【中图分类号］ＴＭ４２１ ［文献标识码］Ｂ 耗，与负载无关。式中计算损耗比时，所有负载损耗 必须依据参考温度折算。根据我国与ＩＥＣ标准规 定，各种变压器参考温度并不相同，因此对比该值 时，首先应查出该型变压器负载损耗的参考温度基 准（负载损耗标准值并不是变压器实际运行的负载 损耗值，因为变压器运行时的绕组温度不等于参考 温度）。表１根据ＩＥＣ７６—１与ＩＥＣ７６—２列出各类变 ［文章编号］１００８－６２１８（２００２）０３—００３１一Ｏ３ １ 配电变压器参数选取的误区 安全生产、降损节能和经济运行，是供用电企业 最为关注的问题。配电变压器是联系用户和输变电 系统的网络枢纽，数量众多、容量庞大。但在生产实 压器参考温度。计算损耗比时，参考表１加以修正。 表１ 各类电力变压器参考温度值 践中，由于认识的局限性，对它的负载率与容量的合 理选取存在以下误区： 奎 矍茎型 油浸自冷、风冷与强油冷却 强油循环导向冷却 — 兰 垦堕 ７５ ８Ｏ ８０ ９５ １００ １２０ １４５ １７０ （１）为降低设备初期投资，选用小容量的变压 器，使其尽可能接近负荷水平。 （２）变压器最佳负载率ｐ值，保持在Ｏ．７５左右 是最佳运行状态，此时的运行费用最低。 （３）本应２台或以上变压器并列运行，却只投 运１台，以降低运行费用。 ２．２Ａ级绝缘Ｅ级绝缘 Ｂ级绝缘 Ｆ级绝缘 Ｈ级绝缘 Ｃ级绝缘 式 压 器 综合损耗比 （４）为减少变压器有功损耗，盲目追求最佳负 载率，选用大容量变压器。 根据作者对呼市、乌海及阿拉善左旗１０ｋＶ， ３５ｋＶ配电变压器供用电情况调查统计，上述问题普 遍存在，尤其是在近期开展的城、农网改造中更为突 一负载损耗比是变压器设计制造的主要参数之 ，而变压器的经济负载要求考虑负荷实际情况，故 计算时须考虑变压器磁化过程中的空载无功损耗 和变压器绕组电抗中的负载无功损耗Ｑ 所带来 的有功损耗，计算时须将变压器无功损耗按一定的 经济当量Ｋ（ｋＷ／ｋＶＡ）折算成有功损耗Ｐ。 出。因此，深入分 变压器负载率、性能标准及经济 运行方式具有重要的现实指导意义。 经济当量Ｋ数值与国家、地区、电力系统结构 及变压器装设地点等有关，通常可以参照表２选取。 （１）变压器铜损耗应为在额定容量下相当于参 考温度时的负载损耗标准值ＰＫ再加上额定容量及 额定频率时的无功负载损耗，即： ２变压器的综合损耗比 变压器的损耗比，直接影响它的经济运行，在某 【收稿日期］２００２－０４－－０６ ［作者简介］张峰（１９５８－），男，山西人，内蒙古电视大学电力系统自动化专业毕业，工程师，现从事电气工程安装、设计工作。 维普资讯 http://www.cqvip.com ３２ 内蒙古电力技术 ２００２年第２０卷增刊 表２经济当量Ｋ 变压器装设地点特征ｌ（／ｋＷ・ｋＶＡ 变压器由发电厂＆１０ ｋＶ母线直接供电０．０２－０．０４ 变压器由１１０～２２０ ｋＶ／１０－３５ ｋＶ区域变电所供电０．０６～０．０８ 变电所装设同步补偿机或静止补偿器 等 皇 詈 。 ０．０６￣ｏ一．０ ８ 变压器由城市配电站３５－Ｉ１０ ｋＶ／６～１０ ｋＶ供电０．１０－－０．１２ ３５ ｋＶ时取０．０６－－０．０８ ｋＷ／ｋＶＡ。 ＰＫ ＝即ＫＱＫ， （１） 式中Ｑｘ＝ＵＫ％Ｓ ，是变压器额定负载时漏磁通产生 的无功损耗，随负载平方变化， 。 一额定容量额定 频率时，阻抗电压电抗分量的百分数，可近似按阻抗 电压百分数计算（可从性能标准查出）；Ｓ 为额定 容量；Ｋ一为经济当量。 （２）变压器铁损耗应为变压器在额定电压和额 定频率下的空载损耗标准值Ｐ０加上额定电压下的 励磁无功损耗，即 ｏｔ ＝Ｐ０＋ＫＱ０， （２） 式中Ｑｏ＝Ｉｏ％Ｓ ，是变压器额定负载时建立主磁通所 需的无功损耗，与负载关； 一空载电流励磁分量 占额定电流的百分数，可近似按空载电流占额定电 流百分数计算（可从性能表查出）。 （３）整体考虑上述因素，得出损耗比，并假定变 压器在额定负载状态，得出总损耗分别为： Ｋ＝ＰＫ ／Ｐ０ （３） ＥＰ＇＝Ｐｏ ＋ＰＫ ＝（ｔｏ＋Ｋ ／Ｑ０）＋（Ｐｒ＋Ｋ ／Ｑ０）， （４） 式中Ｋ 一变压器损耗比；ＥＰ 一变压器满载时总 损耗。 ３运行效率、负载率及有功损耗分析 ３．１运行效率 实际上变压器原、副边绕组的有功损耗是随负 载电流平方成正比变化的，满载情况较少。因此，必 须按变压器运行时的实际负载状态分析： ８＝Ｉ／ＩＮ， ５ 式中 一负载系数。 考虑变压器 际负载情况，其效率计算公式为： 两 届５＾ｃｏｓ‘ｐ＋Ｐ０ ＋ ＋ＰＫ ’， （６） （６）式表明运行效率＇７与 和ｃｏｓＴ有关，当负载性 质为一恒定值（ｃｏｓＴ为常数），效率只与负载大小有 关，且是一条具有最大值的曲线，取＇７对 的微分， 其值为零时，得到最高效率时的负载系数： 心ＰＫ ＝Ｐ０ 或 ＝、／ ， （７） Ｊ （７）式说明出现最高效率的负载率与功率因数无蓑， 只与、／ 有关，即与损耗比有关。但最高效率 的绝对值与功率因数有关。 将（７）式表代入（６）式得： ＇７ⅡＥｘ ｓ ０ｓ‘ｐ＋２、／ ｏｓ‘ｐ ’ （８） 上式表明，对不同负载＇７一最大值出现在Ｐ０ 与ＰＫ 相等时，按照ＪＢ／Ｔ３８３７－１９９９标准的附录Ａ１性能 代号水平，我国９０年代以后生产的节能变压器 为０．７左右，铁损耗和铜损耗比ＧＢ／Ｔ６４５１组平均 下降１５％左右，从节能考虑应尽量使变压器负载率 接近 值运行为佳。 ３．２有功损耗、损耗率与效率的计算公式 设某一额定容量的变压器参数为常数，负载变 化时，不同损耗比的变压器有功损耗、损耗率和效率 计算公式： ＝ ＋ ２ＰＫ （９） ０） ＇７ ＝（１一 ）１ｏ０％ （１１） 式中 ＡＰ＇一综合有功损耗； ％一综合有功损耗 率；Ｐ２一输出有功功率；＇７ 一综合效率。 ４变压器参数比较分析 将两种情况下变压器的参数及运行效率在一相 同负荷及功率因数情况下进行计算分析。以ＧＢ／ Ｔ６４５１－１９９９标准系列，１ ｏ００／１０变压器为例，ＹＹ加 联结组，Ｐ０＝１．６５ ｋＷ，ＰＫ＝１１．６０ ｋＷ，设ｃｏｓｑ￣－－０．９０，Ｋ＝ ０．１０。分别用性能标准参数和综合损耗法分析计算。 ４．１ 变压器性能标准参数法计算结果见表３。 表３ １ ０００／１０变压器性能参数的有功损耗及效率 ４．２综合损耗法计算结果见表４。 ４－３计算结果分析 （１）比较表３、表４有功损耗△Ｐ与△Ｐ 看出，表４ 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００２年第２０卷增刊 内蒙古电力技术 ３３ 表４ １０ｏｏ／１０变压器综合损耗的有功损耗及效率 值偏大，以表３的△Ｊ９为标称基值，负载率／３＝０－３时， 相对百分数差值１８．７５，当负载／３＝０．８时，相差 ３２．８４ 且随着负载增加，相差越大。 （２）表４效率值均低于表３，负载率为／３＝０．５ 时，相对百分数差值０．２７，／３＝０．６时，相差０．３１，理 论上已超出工程技术允许０．３％范围。 （３）出现最大效率 的最佳负载率 亦不 相同，表３值在０．４附近，表４在０．３附近，明显低于 表３值。 （４）从经济运行考虑，选２台同容量变压器并 联运行，各自负载率均为０．５，从表４知，选２台时变 压器的损耗小于１台变压器在负载率为１时运行的 损耗（／３－－０．５，２ ＝１１．５６，／３＝１， ＝１７．８５）。 ５负荷容量为恒定值时，变压器容量选择 选用下面计算实例分析说明：设用户负荷容量 ２００ ｋＶＡ，ｃｏｓｑ￣－－－Ｏ．９，经济当量Ｋ＝０．１，选用ＧＢ／ ６４５１—１９９９标准，Ｙ 联结组，双绕组无励磁调压变 压器计算分析，见表５。从表５数据可以看出： 表５不同容量下变压器综合有功损耗及相关参数 （１）当用电负荷一定时，不同容量变压器中损 耗最小的为８００ ｋＶＡ，其负载率为０．２５，并非某变压 器本身最佳负载率０．４５左右。 （２）若用电负荷在变压器负载率０．２－１范围内 选择变压器时，经计算大容量变压器损耗小于小变 压器。此时若有２台不同容量变压器时，须考虑投入 大变压器，这样可以降低损耗，节约电能。 （３）过去普遍认为，负载系数小于０．３，会导致 效率下降，浪费电能。实算中／３－－０．２时的损耗小于／３＝ ０．６３５，且效率达９８％以上。因此，进行城、农网改造 中，勿轻易将变压器容量换小，若仅从基本电费和设 备初期投资角度考虑，尚需探讨研究。 （４）应用中，若在负荷可以调整、转移的情况下， 应避免轻负载率０．２以下或重负载率０．８以上运行。 ６结论 ６．１ 通常计算变压器的总损耗只计算空载损耗Ｐ０ 和负载损耗ＰＫ，分析认为还必须考虑变压器磁化过 程中，空载无功损耗Ｑ。与负载无功损耗Ｑｘ将其折算 为有功损耗，即按综合损耗计算。从计算实例看出， 两者损耗值相差一倍以上。否则产生很大误差。 ６．２供用电企业配电变压器容量通常约１２５－６００ ｋＶＡ，一般由１０－３５ ｋＶ变、配电站供电。根据在呼市 等地区调查统计，静电电容器大部分装在低压侧，变 压器所需滞后的无功功率均由系统供给。因此，经济 当量Ｋ值较大，约为０．１左右，这对变压器容量选择 和经济运行有很大影响。 ６．３影响变压器容量选择和经济运行的主要因素 是负载损耗和空载损耗比，根据在上述地区调查统 计，中小型变压器的负载率大多为７０％－８０％以上， 不是经济运行，低损耗变压器此问题尤为突出，造成 长期电能浪费。建议设计生产或修造时，适当降低变 压器电流密度，以便提高效率。 ６．４确定变压器容量时，须考虑过负载能力。如：一 般变压器满载运行，它的Ａ级绝缘经常保持９５℃ 时，寿命为２０ ａ左右。事实上，昼夜间和冬夏季负载 变动较大，并非全部时间满载运行。对日负载曲线的 负载率小于１００％时，负载率每降１０％，则可用３％ 规则，即允许过载３％。夏季最高负载低于额定负载 时，每低１％，可用１％规则，冬季允许过载１％，但不 得超过１５％。两种规则可以合并使用，但总数对户 内变不得超过２０％，户外变不得超过３０％。 ［参考文献］ 【１】刘松才．工厂供￣ｇ［Ｍ１．机械工业出版社，１９９０． ［２］中华人民共和国标准ＧＢ１０９４．１－５－８５电力变压器标准． ［３］杨置业．变压器试验技术［Ｊ］．变压器，２０００．（３）． 编辑：刘宇萍
