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變壓器的空載損耗與空載電流以及短路損耗與短路阻抗的區別

閱讀次數:2562    發(fā)布時(shí)間: 2020-02-28 14:45:00

Po空載損耗,即指當以額定頻率的額定電壓施加于變壓器一個(gè)繞組的端子上,其余各繞組開(kāi)路時(shí),變壓器所吸收的有功功率,又稱(chēng)為鐵損(忽略空載運行狀態(tài)下的施壓繞組的電阻損耗)。其數值反映變壓器空載時(shí)所消耗的能量,包括磁滯損耗和渦流損耗,磁滯損耗與頻率成正比,與最大磁通密度的磁滯系數的次方成正比;渦流損耗與頻率、最大磁通密度、矽鋼片的厚度三者的積成正比。變壓器鐵芯用硅鋼片材料特性、厚度及疊片方式、工藝等直接影響Po數值的大小,Po與參考溫度無(wú)關(guān)。

Io空載電流,指當向變壓器的一個(gè)繞組施加額定頻率的額定電壓時(shí),其它繞組開(kāi)路,流經(jīng)該繞組線(xiàn)路端子的電流,是變壓器不帶負載時(shí)從電網(wǎng)吸收的電流。對于三相變壓器,是流經(jīng)三相端子電流的算術(shù)平均值。其中,較小的有功分量Io(r)用以補償鐵心的損耗,即空載損耗Po,其較大的無(wú)功分量Io(x)用于勵磁,以平衡鐵芯的磁壓降。

通常Io以額定電流的百分數表示:Io%=(Io/In)*100= 0.1~3%

空載損耗的大小和空載電流的大小沒(méi)有固定的必然聯(lián)系。對于同規格的同一批次生產(chǎn)的兩臺變壓器空載損耗可以基本相等,而空載電流可以相差很大,從變壓器的角度來(lái)講,空載電流對變壓器的可靠性基本沒(méi)有影響,對運行成本稍有增加,但非常小,但是空載電流大的變壓器往往噪音比較大,因為變壓器鐵心的接縫比較大,空載電流的大小主要取決于接縫的大小和變壓器的材質(zhì)好壞??蛰d損耗主要取決于材質(zhì)和設計時(shí)的磁通密度。
Pk短路損耗,又稱(chēng)額定負載損耗,指當變壓器二次繞組短路,一次繞組施加電壓使其電流達到額定值時(shí),變壓器從電源吸收的有功功率稱(chēng)為短路損耗,短路損耗也叫銅損。
Uk短路電壓,又稱(chēng)阻抗電壓、短路阻抗,指當變壓器二次繞組短路,一次繞組流通額定電流而需施加的電壓。通常Uk以額定電壓的百分比表示,即Uk=(Uk/Un)×100% 。

阻抗電壓表示變壓器內阻抗的大小,是變壓器在運行中繞組通過(guò)額定電流時(shí),本身阻抗所產(chǎn)生的電壓降。

變壓器的阻抗電壓百分比是一個(gè)很重要的數值,是計算短路電流的依據。它表明變壓器在滿(mǎn)載(額定負荷)運行時(shí)變壓器本身的阻抗壓降大小,對于變壓器二次測發(fā)生突然短路時(shí),將會(huì )產(chǎn)生多大的短路電流有決定性的意義,對于變壓器并聯(lián)運行也有重要的意義。
一般來(lái)說(shuō),當變壓器容量小時(shí),阻抗電壓百分比數也??;變壓器容量大時(shí),阻抗電壓百分比數應較大。我國生產(chǎn)的電力變壓器,阻抗電壓百分比一般在4~24%的范圍內。
阻抗電壓是涉及變壓器成本、效率及運行的重要經(jīng)濟技術(shù)指標。同容量的變壓器,阻抗電壓小的成本低,效率高,價(jià)格便宜(正常的變壓器,很小時(shí)例外),另外運行時(shí)的壓降及電壓變化率也小,電壓質(zhì)量容易得到控制和保證。從變壓器運行條件出發(fā),希望阻抗電壓小一點(diǎn)好。從限制變壓器短路電流條件出發(fā),希望阻抗電壓大一些好,以免電氣設備如斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電纜等在運行中經(jīng)受不住短路電流的作用而損壞,所以在制造變壓器時(shí),必須根據滿(mǎn)足設備運行條件來(lái)設計阻抗電壓,且應盡量小一些。

下面簡(jiǎn)單介紹一下電力變壓器的損耗組成及計算方法。

電力變壓器損耗分為鐵損、銅損及附加損耗。鐵損又可以叫空載損耗(忽略空載電流引起的電阻損耗),是不變損耗,實(shí)際是鐵芯所產(chǎn)生的損耗,而銅損也叫負載損耗(忽略勵磁電流在勵磁電阻上產(chǎn)生的鐵損耗),是可變損耗,指變壓器初、次級線(xiàn)圈中電流在電阻上產(chǎn)生的銅損耗。附加損耗包括附加鐵損及附加銅損,由于這兩種損耗數量很小,又難以測定,可以不計。

1、電力變壓器損耗計算公式

(1)有功損耗:ΔP=Po+KT β2 Pk

(2)無(wú)功損耗:ΔQ=Qo+KT β2 Qk

(3)綜合功率損耗:ΔPz=ΔP+KQΔQ

Qo≈Io%Sn,Qk≈Uk%Sn

式中:Qo——空載無(wú)功損耗(kvar)

Po——空載損耗(kW)

Pk——額定負載損耗(kW)

Sn——變壓器額定容量(kVA)

Uk%——短路電壓百分比

β ——負載系數,為負載電流與額定電流之比。

KT——負載波動(dòng)損耗系數

Qk——額定負載漏磁功率(kvar)

KQ——無(wú)功經(jīng)濟當量(kW/kvar)

上式計算時(shí)各參數的選擇條件:

(1)取KT=1.05;

(2)對城市電網(wǎng)和工業(yè)企業(yè)電網(wǎng)的6kV~10kV降壓變壓器取系統最小負荷時(shí),其無(wú)功當量KQ=0.1kW/kvar;

(3)變壓器平均負載系數,對于農用變壓器可取β=20%;對于工業(yè)企業(yè),實(shí)行三班制,可取β=75%;

(4)變壓器運行小時(shí)數T=8760h,最大負載損耗小時(shí)數:t=5500h;

(5)變壓器空載損耗Po、額定負載損耗Pk、Io%、Uk%,見(jiàn)產(chǎn)品出廠(chǎng)資料所示。


2、電力變壓器損耗的特征

Po——空載損耗,主要是鐵損,包括磁滯損耗和渦流損耗;

磁滯損耗與頻率成正比;與最大磁通密度的磁滯系數的次方成正比。

渦流損耗與頻率、最大磁通密度、矽鋼片的厚度三者的積成正比。

Pc——負載損耗,主要是負載電流通過(guò)繞組時(shí)在電阻上的損耗,一般稱(chēng)銅損。其大小隨負載電流而變化,與負載電流的平方成正比;(并用標準線(xiàn)圈溫度換算值來(lái)表示)。

負載損耗還受變壓器溫度的影響,同時(shí)負載電流引起的漏磁通會(huì )在繞組內產(chǎn)生渦流損耗,并在繞組外的金屬部分產(chǎn)生雜散損耗。

變壓器的全損耗ΔP=Po+Pc

變壓器的損耗比=Pc /Po

變壓器的效率=Pz/(Pz+ΔP),以百分比表示;其中Pz為變壓器二次側輸出功率。

(來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ),版權歸原作者)


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