电力变压器负载损耗的特性分析与降低措施

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1、电力变压器负载损耗的特性分析与降低措施　　电力变压器负载损耗的特性分析与降低措施　　一、文章前言　　变压器是电能的传输设备，在变压器运行的过程中，其空载损耗与负载损耗始终存在并消耗掉一　　定的电能。为了适应远距离传输电的要求，现代变压器的发展趋势是向超高压、超大容量变压器方向　　发展，其损耗的绝对值是很大的，因此，降低变压器的空载、负载损耗，改善性能指标，提高运行效　　率来达到节能增效的目的为越来越多的变压器生产、使用厂家和单位所重视。　　变压器负载运行时，绕组内通过电流，由于导线存在电阻，因此将在导线及引线中产生直流电阻　　损耗，同时，由于漏磁场的存在，漏磁通将在线圈的

2、导线中产生杂散损耗(包括导线的涡流损耗及不完　　全换位引起的环流损耗)，及其他钢铁结构件中的杂散损耗。变压器的负载损耗即包括以上几部分。　　因变压器空载损耗与铁心硅钢片的材质及叠片方式有关，且有很多著作对其进行了分析，本文不　　再论述。下面从如何降低变压器的负载损耗方面做了初步的分析与探讨，并提出了一些相应的工艺方　　法。　　二、线圈及引线电阻损耗　　1.线圈导线的电阻损耗：其值按下式计算：　　Pr=mI2RW(1)　　对于小容量配电变压器来说，负载损耗主要是绕组和引线的直流电阻损耗，由漏磁场引起的杂散　　损耗比例很小，计算式如下：　　Pf=Pr×Kf/100W(2)　　

3、Kf为杂散损耗百分数，其值选取3%--8%。有时其杂散损耗可忽略不计。　　2.引线电阻损耗　　当电流通过引线时，由于引线有电阻，从而产生引线损耗，它可用占线圈电阻损耗的百分数表示　　：　　Py=Pr×Ky/100W(3)　　式中Pr为线圈直流电阻损耗(W)，Ky为引线损耗百分数，当电流较大时，引线经过的铁件内会产生　　较大的涡流损耗，其损耗值需要我们注意。　　三、线圈附加损耗的分析、计算　　1.涡流损耗　　变压器绕组通过电流时，除了在铁心中产生链接主、副绕组的主磁通外，还产生只链接自身的漏　　磁通，这部分漏磁通过空气铁心或其他金属件闭合。大容量变压器运行时，绕组的安匝会产

4、生很大的　　漏磁场。此时绕组的导线均处在漏磁场中，根据楞次定律，在闭合回路中产生感应电流(称为涡流)，　　从而在导线中产生涡流损耗。在绕组范围内，漏磁通大部分是轴向分布的，但在绕组端部及安匝不平　　衡部分，也有幅向分量，这两个分量均会在绕组导线内产生涡流损耗。　　1.1轴向漏磁涡流损耗　　当不考虑涡流影响时，我们假定轴向漏磁通密度随绕组宽度成线性分布如图(1)，因纵向漏磁分布　　与线圈的几何尺寸有关，即在线圈端部及外径侧，漏磁不按直线分布，而是发散，而且线圈外部磁路　　具有一定的磁阻，较大轴向漏磁通密度也将减小，因此工程计算中，用下面公式表示：　　Bm=1.78×IWρ/

5、Hx×10–4T(4)　　式中，ρ—洛氏系数，IW为安匝数，Hx为线圈电抗高度(cm)。　　上式中是假定在绕组所占的空间里，轴向漏磁通是相等的，因此轴向漏磁通在绕组中产生的涡流　　损耗与导线厚度的平方成正比。　　　　应当注意，如果变压器为三绕组变压器，且运行方式为内—外绕组运行时，虽然中间绕组没有电　　流流过，由于它处于内—外绕组的主漏磁空道之中，即位于较大纵向漏磁场位置处，也存在涡流损耗　　。该处的磁场与图1不同，不是斜线分布，而是可近似看成均匀分布，根据推导，其涡流损耗为按斜线　　分布时的3倍。　　1.2幅向漏磁涡流损耗　　由于漏磁通是由二次线圈磁势和与其相平衡的一次

6、线圈磁势负载分量共同产生。根据变压器的磁　　势平衡定律可知，变压器的磁势总是平衡的，但由于纵绝缘结构要求线圈的起始部分加强绝缘，或有　　调压线段，使一、二次线圈在整个高度上的安匝分布并不完全处于平衡状态。即在一些区域里，一次　　线圈的安匝数大于二次线圈的安匝数，而在另一些区域里，二次线圈的安匝数大于一次线圈的安匝数　　。每一区域里的一二次线圈等效安匝相平衡，而平衡的磁势将产生漏磁通，所以在一二次线圈所占据　　的空间里还有一种流通方向与线圈轴向方向相垂直的漏磁通，称为幅向漏磁通，它在线圈的导线中也　　产生涡流损耗　　幅向漏磁通比纵向漏磁通小很多，但在特大容量变压器中，幅向漏

7、磁通要占一定的比例，因此由　　它产生的涡流损耗也不可忽视。工程上的计算也可参照纵向漏磁的计算方法。　　kfw=k×102(bBr/δ)2×(f/50)2(5)　　式中b——导线宽度(mm)　　δ——导线中的电流密度(A/mm2)　　Br——主漏磁空道磁密幅值(T)　　文献[3]针对变压器不平衡安匝对幅向漏磁产生的影响做了分析。可知，除绕组端部外，纵向漏磁　　分布与不平衡安匝相似。同时高低压绕组的幅向漏磁分布在主空道内存在一个分界带，分界带两侧的　　幅向漏磁各自闭合。即低压绕组的幅向漏磁由心柱及上下铁轭闭合，并对其漏磁起主要作用