变压器佳经济运行状态的分析

济运行状态。

当变压器有载时aM了有固定的铁损外还有负blishing变压压器输出出功率与输入功率之比bookmark2变压器是工业企业内部供电网络中的主要设备，其电能损耗占企业内部供配电网络损耗的50~60因此，合理选择变压器容量与负载之间的匹配是确保企业供配电网络经济运行的关键，对节约能源具有重要意义。然而，这个问题一直被许多电气工作人员所忽视，他们常常以变压器是否“大马拉小车”这一简单的标准来判断变压器运行状态的优劣，错误地认为变压器容量利用率越高越好。实际上，从节电的角度来说，这是单一地强调铁损，而忽视了铜损这一重要因素，也就是说，没有从理论上弄清楚变压器损耗的概念，因此有时会出现错误，把浪费电能当成节约电能。要想使变压器处于佳经济运行状态，必须使变压器处于佳负荷系数下运行，也就是如何根据负荷选择变压器的经济容量，下面就这一问题作简要阐述。

1变压器的有关概念1.1变压器的损耗变压器的损耗主要由铁损和铜损两部分。变压器的铁损是指变压器运行时铁芯中的涡流损耗与磁滞损耗之和，用PFe表示。当变压器空载时，因其空载电流很小，故铜损也很小，所以此变压器的损耗（即空载损耗P0几乎等于铁损，在电源、电压和频率不变的情况下，铁损仅和磁通密度有关，而几乎与负载无关，所以，无论空载还是有载，变压器的铁损几乎不变，即PFe=P.载电流流过原、副线圈所产生的电阻损耗，即铜损Pcu其大小与负载电流平方成正比，即：分别为原、副线圈的电阻；K变比；R\’?折算到副边的等效电阻。

若变压器满载时副边额定电流为/2H而此变压器的铜损Pcu近似等于短路损耗PK故：将（2）式代入（1）式，即变压器任意负荷时的铜损：这样，变压器在不同负荷系数条件下的总有功损耗为：事实上，变压器在运行中无功损耗也是存在的。

1.2变压器的效率压器的效率。

损=PShciP+P+P2Pk故变压器的效率为：100中Sh为变压器的额定容量（kVA）；cosT为负载的功率因数。

显然，变压器的效率n是负荷率卩的函数。

2变压器的节电分析长期以来，人们以变压器容量的利用率是否低于某一数值作为划分变压器是否节能的标准，实际上有时这种标准不是在节约电能，而是在浪费电能。

产生这种错误的直接原因是由于当根据容量利用率的大小认为变压器“大马拉小车”时，必然要以利用率高的小容量变压器来代替大容量变压器，从而是单一地考虑了铁损而忽视了铜损。实际上，往往对于某一负载，小容量的有功损耗大于大容量变压器的有功损耗，故是浪费了电能。其正确的节约功率计算应由以下步骤导出：大容量变压器的有功损耗：?大容量变压器的负荷率；PDK?大容量变压器的短路损耗，kW.小容量变压器的有功损耗：某水泵房正常运行时有2台泵同时开动，每台泵由100kW电机带动，所以经常负荷为200kW，cST=0.9，原配备1台750kVA变压器，其容量利用率仅为34左右，视为“大马拉小车”，后换1台250kVA小变压器，利用率达将近100，但实测2台变压器的参数如表1表1实测变压器的参数容量（VA）铁损（W）铜损（W）首先，根据习惯计算方法（忽略铜损）得出节约功率：以上结果表明，大容量变压器的损耗小于小容量变压器的损耗，其实是浪费电能。

这即是把浪费电力当成节电之例，主要原因是习惯的计算方法忽略了铜损之故。

由上可见，从节电的角度来分析，在某些情况下，变压器“小马拉小车”不妣中马拉小车“，甚至反而不如”大马拉小马“，所以计算时一定要考虑变压器空载和负载两方面的损耗，在节电还是费电上才能正确地做出结论。根据负载率与变压器容量之间的关系得：3变压器佳负载率与节电将（9）式代入（8）式得：变压器的负载系数即变压器运行负载与额定容1现举例加以说明Acadc咖alElectrnk触趾地式两边对P求导令再将大容量变压器的有功损耗减去小容量变压器的有功损耗：即（7）式减去（10）式，求得计算节约变压器功率的完整式：当变压器运行损耗低、效率高时的负载系数为佳负载系数，变压器运行于当实际铜损等于铁损时效率高。

变压器的效率为：n=P2/P1X1o即当变压器的铜损等于铁损时，效率高，因此，变压器的佳负荷率为：0=p/PK考虑到变压器运行时无功在系统中传输所引起的有功损耗，佳负荷率修正为：由佳负荷率的公式可以看出，变压器的高效率并不出现在满载时，一般在50左右，但我们具体在选择变压器容量时，要根据负载情况和佳负荷率，选择合理的变压器，使变压器处于佳经济状态，达到节电目的。

4变压器经济容量的选择41选择变压器容量的经济运行原则选择变压器容量要从节能的目的出发，首先，应考虑使用环境及选用低损耗变压器；其次，根据生产要求计算出需要的大负载，再根据佳负荷率选择合适的变压器容量。

42变压器容量的选择方法根据生产工艺要求，求出变压器大计算负载Ss.从表2查出佳负载系数如，乘以0.55表26-10kV变压器部分佳负载系数容量，kVA型号（恒定或均衡负载取1，波动频繁，幅值较大的负载取大值，0.55为验算变压器容量，如果小于该值就是“大马拉小车”），即为经济运行区，所以变压器输出容量为：根据计算容量选择相近标准容量值的变压器。

4.3变压器容量损失对经济性的影响变压器在佳负载系数下运行时，实际负载仅为其额定容量的50左右，从建设投资来考虑并不理想，分析如下：变压器运行经济时，节电对损失容量投资的抵偿年限（即投资全部收回年限），据统计一般只需2-3.5年，多也不会超过5年。

从变压器使用寿命考虑，变压器的额定负载下长期连续运行的自然寿命为20年若过载时，绕组每升高6-8°C，寿命将减少一半，反之，若运行在佳负载系数或经济区，使用寿命可延长。

供电部门强调变压器负载系数应在70-80，用户根据生产需求并加一定的容量向供电部门申请用电容量，故实行运行负载系数比供电部门要求低，即接近佳负载系数。

无功功率的补偿。企业用电设备绝大多数是感性负载，因此，除消耗有功功率外，还要消耗一定的无功功率，对无功功率通常利用人工补偿以达到降低损耗提高电压，增大变压器输出能力，减少设备投资费用的目的。

通过运行的实践表明，一般功率因数保持在0.9-0.95之间为佳，当负载变化时，补偿电容量也跟着变化，才能保持佳的功率因数，取得较好的节电效果。

5结语综上所述，变压器容量与负载之间的合理选配，令其在佳负荷率下工作，并在节电计算中严密分析铁损和铜损两方面的因素，这将真正做到以理论分析为依据，使变压器在佳经济运行状态下运行，这对节约电能是具有现实意义的，而单纯地以变压器是否“大马拉小车”来判断是否节能是片面的。