变压器损耗计算

1、变压器损耗计算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。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，然后按卩b=(l/R)1/2计算变压器应具备的损耗比。1、变压器损耗计算公式有功损耗：AP=PO+KT卩2PK(1)无功损耗：AQ=QO+KT卩2QK(2)综合功率损耗：APZ=AP+KQAQ-(3)QOIO%SN,QKUK%SN式中：QO空载无功损耗(kvar)PO空载损耗(kW)PK额定负载损耗(kW)SN变压器额定容量(kVA)IO%变

2、压器空载电流百分比。UK%短路电压百分比卩平均负载系数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：取KT=1.O5；对城市电网和工业企业电网的6kV1OkV降压变压器取系统最小负荷时，其无功当量KQ=O.1kW/kvar；变压器平均负载系数，对于农用变压器可取卩=2O%；对于工业企业，实行三班制，可取卩=75%；变压器运行小时数T=876Oh，最大负载损耗小时数：t=55OOh；变压器空载损耗PO、额定负载损耗PK、IO%、UK%，见产品资料所示。2、变压器损耗的特征PO空载损耗，主要是铁损，包括磁滞损耗和涡流损耗；磁滞损耗

3、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AP=PO+PC变压器的损耗比=PC/PO变压器的效率=PZ/(PZ+AP),以百分比表示；其中PZ为变压器二次侧输出功率。3、变压器节能技术推广1)推广使用低损耗变压器；铁芯损耗的控制变压器损耗中的空载损耗，即铁损

4、，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

5、的变压器，其铁损仅为硅钢变压器的1/5，铁损大幅度降低。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，

6、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3045dB，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卩M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/卩bxcos申2(KVA)(1)式中Pjs建筑物的有功计算负荷KW；c

7、os申2补偿后的平均功率因数，不小于0.9；卩b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卩b。我们知道，当变压器的负荷率为：卩b=m=(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Pm容量（千伏安）500630800100012501600空载损耗（瓦）185021002400280033503950负载损耗（瓦）48505650750092001100013300损耗比R2.622.69

8、3.133.203.283.37最佳负荷率Pm61.861.056.655.255.254.5由表可见，如果以Pm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Pm计算变压器容量则不可能使变压器运行在最高效率Pm上,这样不仅不能节约电能且运行在低卩值上，则消耗更多的电能，因此按变压器的最佳负荷率Pm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Pj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

9、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=PoTbPKH(Sjs/S2e)2T=PoTbPKHP2t(3)式中P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=pSebcos申Tm(4)则变压器的年有功电能消耗率为：W=AWb/W=(PoTbPKHP2t)/pSebcos申Tm(5)令dAWdp=0求出变压器年有功电能损耗率最小时的节能负荷率Pj；Pj=(PoTb/PKHT)l/2=(Tb/T

10、)1/2*PM(6)即配电变压器按照节能负荷率Pj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Pj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Pj=(1.3-1.8)PM。从表(1)干式变压器的最佳负荷率PM值，可求出节能负荷率Pj。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Pj=0.85-0.9

11、8；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Pj=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Pj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Pj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

12、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P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=(PoTbPKHP2jT)/PjSebcos申Tm(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(P/PjPj/P)(8)上式为变压器运行在某一负荷率P时的年有功电能损耗率相对于运行在节能负荷率Pj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P=Pj时，W/AWj=1,当PPj或Ppj或pvpj时，AW/AWj均大于1。当p/pj从1.0增加到1.3，增加30时，AW/AWj从1.0

13、增加到1.035,只增加了3.5；当p/pj从2.0增加到2.3,增加15时，W/Wj从1.25增加到1.37,增加了9.6。可见在p/pj的低值区，AW/AWj的增加值相对于p/pj的增加值是非常微小的，且增加的速率也是很小的，也就是说，在该区域中，我们用微小的年电能损耗率增加值来换取变压器的容量的较大减小使得一次性投资的明显降低，因此，我们选择相对节能负荷率p/pj在1-1.3范围内，即经济负荷率为：口0jj=(11.3)0j(9)口我们按经济负荷率pjj选出的变压器容量，要比按节能负荷率pj选出的变压器容量降低一级，由此而节约的初投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

14、能性这对矛盾的相对统一，显然这是一种既科学又经济合理的方法。口这里讨论的配电变压器容量的计算方法，主要是针对高层建筑中所使用的变压器，即使用干式或环氧树脂浇注变压器，然而该方法也适用于使用其他配电变压器的场合。结论：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。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0b=(1/R)1/2计算变压器应具备的损耗比。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

15、可能地小。10KVA变压器损耗的计算方法。简介：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。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0b=(1/R)1/2计算变压器应具备的损耗比。1、变压器损耗计算公式TOC o 1-5 h z有功损耗：APuPO+KTPK(1)无功损耗：Q=Q0+KTB2QK(2)综合功率损耗：APZuAP+KQAQ(3)QOuIO%SN,Q3UK%SN式中：QO空载无功损耗(kvar)PO一一空载损耗(kW)PK

16、额定负载损耗(kW)SN一一变压器额定容量(kVA)10%变压器空载电流百分比。UK%一一短路电压百分比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一一无功经济当量(kW/kvar)上式计算时各参数的选择条件：(1)取KTu1.05；(2)对城市电网和工业企业电网的6kV10kV降压变压器取系统最小负荷时，其无功当量KQu01kW/kvar；(3)变压器平均负载系数，对于农用变压器可取B=20%；对于工业企业，实行三班制,可取B=75%；变压器运行小时数T=8760h，最大负载损耗小时数：t=5500h；变压器空载损耗P0、额定负载损耗PK、IO%、UK%，见产品资料

17、所示。2、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AP=P0PC变压器的损耗比=PC/P0变压器的效率=PZ/(PZAP)，以百分比表示；其中PZ为变压器二次侧输出功率。3、变压器节

18、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

19、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15，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15，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

20、前推广应用的低损耗变压器0S11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6080,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2035。运行时的噪音水平降低到3045dB,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？指？1250A、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

21、的总装机容量为：?S=Pjs/Bbxcosp2(KVA)(1)?式中Pjs?建筑物的有功计算负荷KW；?cos2一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Bb0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)50063080010001600空载损耗（瓦）1850210024

22、00280033503950负载损耗（瓦）48505650750092001100013300损耗比R?豹豹豹豹?2.622.693.133.203.283.37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

23、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=PoTbPKH(Sjs/S2e)2T=PoTbPKHB2t(3)?式中B一计算负荷率，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=BSebcosTm(4)?则变压器的年有功电能消耗率为：?W=AWb/W=(Po

24、TbPKHR2t)/gSebcosTm(5)?令dAWdB=O?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

25、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?璲计算出的容量还是偏大，

26、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=(PoTbPKHB2jT)/BjSebcospTm(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/BjBj/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

27、节能负荷率变化的函数关系。?该式中当B=Bj时，w/wj=i,当BBj或BBj或BBj时，Aw/wj均大于1。当B/Bj从1.0增加到1.3,增加30时，AW/AWj从1.0增加到1.035,只增加了3.5；当B/Bj从2.0增加到2.3，增加15时，AW/AWj从1.25增加到1.37，增加了9.6。可见在B/Bj的低值区，AW/Wj的增加值相对于B/Bj的增加值是非常微小的，且增加的速率也是很小的，也就是说，在该区域中，我们用微小的年电能损耗率增加值来换取变压器的容量的较大减小使得一次性投资的明显降低，因此，我们选择相对节能负荷率B/Bj在1T.3范围内，即经济负荷率为：Bjj=(11.3

28、)Bj(9)我们按经济负荷率Bjj选出的变压器容量，要比按节能负荷率Bj选出的变压器容量降低一级，由此而节约的初投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矛盾的相对统一，显然这是一种既科学又经济合理的方法。这里讨论的配电变压器容量的计算方法，主要是针对高层建筑中所使用的变压器，即使用干式或环氧树脂浇注变压器，然而该方法也适用于使用其他配电变压器的场合。结论：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。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

29、为获得最佳效率的负载系数，然后按Bb=(1/R)1/2计算变压器应具备的损耗比。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。来源：中国自动化为什么负荷增大，线路的电压损耗会增大负荷P增大，电压U不变入所以总电流I=P/U增大，线路电阻R不变入所有线损P=IA2*R变大。配电变压器低压三相负荷严重不衡的危害及采取措施汪卫国I2008-08-12丨阅读418次一台变压器的低压负荷要做到绝对三相负载对称是不可能的,在正常情况下：单相负载连接时，三相负载分配很难做到平衡,即使在连接时三相负载分配很均衡，但各个用户负载运行、停止时间也不可能做到同步，

30、加上负荷的变化等。在不正常情况下三相负荷严重不均衡:配电变压器高压侧线路发生一相或两相断线以及接地故障，变压器的调压分接开关接触不良、或高低压侧接头绕组故障，高低压侧一相或两相熔断器熔断，低压电网一相或两相线路发生接地或断线故障，三相线路阻抗不相等或电动机三相绕中有一相或两相发生故障等这些都是形成三相负载不对称的主要原因。三相负载不对称对电网及设备影响很大，一是变压器损耗增大，变压器的损耗包括空载损耗和负载损耗，正常情况下变压器运行电压基本不变，即空载损耗是一个垣量，而负载损耗则随变压器运行负荷的变化而变化，且与负载电流的平方成正比。当变压器输出相同容量的情况下，不对称运行使变压器有功损耗增大。二是降低变压器的出力由于变压器绕组结构是按对称运行情况设计的，三相绕组结构性能一致，其最大允许出力受每相额定容量的限制，当不对称运行时，负载轻的相就有富裕容量，从而使变压器出力降低，由于输出容量降低，变压器的备用容量亦相应减