負載損耗基本原理

干式變壓器的參考溫度都按公式算出，參考溫度等于允許溫升加20℃，其物理概念是絕緣材料的年平均溫度。A級絕緣材料的參考溫度為60℃加20℃等于80℃，它與油浸式(同為A級絕緣材料)的參考溫度75℃差5℃。干式變壓器的E級絕緣材料參考溫度為95℃，B級為100℃，F(xiàn)級為120℃，H級145℃，C級為170℃。負載損耗只是衡量產品損耗水平的一個參數(shù)，或者說是考核產品合格與否的一參數(shù)，而不是運行中的實際損耗值。運行中溫度是變量，負載電流也是變量，所以運行中負載損耗不是變壓器名牌上標定的負載損耗值，主要是運行溫度不等到于參考溫度。

另外，對比產品損耗水平時，尤其干式變壓器，一定要在規(guī)定參考溫度下對比。反過來，如B級與H級干式變壓器有相同負載損耗，因為參考溫度是在溫升限值的基礎上加以規(guī)定的，在實際運行中如都是額定負載，實際負載也接近相同。

在溫度換算時應注意，電阻損耗與溫度成正比，負載損耗中附加損耗與溫度成反比。所以應將負載損耗分解成二部分后再換算。在溫度換算時，對銅導線而言，參考溫度應按規(guī)定35加規(guī)定參考溫度值計算，測量負載損耗時溫度也應加35后再換算。

低損耗變壓器的負載損耗的功率因數(shù)較低，所以測量系統(tǒng)與測量設備與儀表的選取用與以前提到的測量空載損耗的要求相同。

負載損耗的計算值、標準值、保證值與實測的概念也與空載損耗相同。但是在實際測量中，所加電流不能低于50%額定電流。這是新標準的要求，否則實測值不能換算，即使換算也無效。負載損耗的評價值比空載損耗要低些，但負載損耗的絕對值大，如超出同樣的百分數(shù)，或同樣的測量誤差，其z絕對值還是大的。

空載損耗與溫度基本無關，而負載損耗是溫度的函數(shù)。

這里還要強調一下，如果產品要進行型式試驗，空載損耗是指沖擊試驗后的實測值，如果硅鋼片的漆膜質量不好，沖擊試驗后空載損耗會增加。測負載損耗時，繞組溫度應接近外圍溫度，在干燥出爐后不久，或注油的油溫比室溫高時不宜立即測量負載損耗，因為負載損耗是溫度的函數(shù)。另外，測負載損耗的時間要短，時間一長，繞組溫度會變。用作短接繞組的短路工具要有足夠的導電截面，短接大電流繞組時必須用螺栓擰緊。否則短路工具聯(lián)接不好時會在聯(lián)接處產生局部過熱，這部分熱量倒涌入繞組時會影響測量精度。

對有載調壓變壓器而言，在新標準里還有新的要求，除保證額定電流下，即主分接位置下的負載損耗外，還要保證最大與最小分接位置的負載損耗。對最大或最小分接位置的負載損耗，應通相應的分接電流。如最小分接位置不能保證滿容量而要降容量時，應取得用戶同意，或向用戶說明是按哪個標準或技術條件執(zhí)行。

附機的損耗，不包括在空載損耗與負載損耗中。這種損耗如風扇電機、潛油泵、有載分接開關操動機構中的電機等。這種損耗雖不加考核，但應盡量的低。如強油風冷卻器的風機與泵的損耗一般應在散熱功率的5%以下。即100kW以下。

對多繞組變壓器而言，負載損耗的保證值是指具有最大負載損耗的一對繞組在運行或繞組復合運行時的最大負載損耗。復合運行的繞組必須在技術條件上規(guī)定，即哪些繞組對哪些繞組供電。

大容量變壓器應計及橫向漏磁引起的渦流損耗，故導線不宜過寬，螺旋式繞組的也不宜在均勻間隔內換位，繞組兩端的換位間應略大些。

當變壓器二次繞組短路(穩(wěn)態(tài))，一次繞組流通額定電流時所消耗的有功功率稱為負載損耗。算法如下:

負載損耗=最大的一對繞組的電阻損耗+附加損耗

附加損耗=繞組渦流損耗+并繞導線的環(huán)流損耗+雜散損耗+引線損耗

阻抗電壓:當變壓器二次繞組短路(穩(wěn)態(tài))，一次繞組流通額定電流而施加的電壓稱阻抗電壓Uz。通常Uz以額定電壓的百分數(shù)表示，即uz=(Uz/U1n)*100%

匝電勢:

u=4.44*f*B*At,V

其中:B-鐵心中的磁密，T

At-鐵心有效截面積，平方米

可以轉化為變壓器設計計算常用的公式:

當f=50Hz時:u=B*At/450*10^5,V

當f=60Hz時:u=B*At/375*10^5,V

如果已知道相電壓和匝數(shù)，匝電勢等于相電壓除以匝數(shù)。

變壓器空負載損耗測試儀

1 、本儀器通過空載損耗負載損耗及阻抗電壓的測試數(shù)據對照儀器內部存儲的國標進行變壓器容量。

2 、可測量變壓器空載損耗、空載電流負載損耗、阻抗電壓及短路阻抗等參數(shù).同時測量三相電壓、電流真有效值和有功功率值。

3 、可不接調壓器直接取用市電三相電源 (400V) 現(xiàn)場測試.并自動歸算出 10/0.4kV 各種型號的電力變壓器在額定條件下的空載損耗、空載電流、負載損耗、阻抗電壓及短路阻抗等參數(shù).防止不合格變壓器進入電網運行.節(jié)能降損。

4 、在現(xiàn)場缺乏三相電源時.可采用單相法進行輪相試驗.儀器自動將試驗結果歸算到三相標準條件下.方便現(xiàn)場使用。試驗后保留測試原始數(shù)據.以備對測試過程及測試時的各種相關條件進行查詢.驗證測試結果的準確性。

5 、本儀器采用超小型結構設計.標準型塑殼機箱.體積小.重量輕.便攜式.測量范圍寬.精度高.抗干擾能力強.性價比高。

6 、根據變壓器不同的接線組別選擇不同的接線.可進行三相三表法三相兩表法和單相法試驗。

儀器有十種測量方式供試驗時選擇.顯示與試驗的對應關系如下所述:

1) 單相變壓器(互感器)或三相變壓器的單相法(分析)空載及負載試驗。

2) 三相變壓器加壓側接線為丫 n 連接組.采用三表法測量方式進行變壓器空載及負載試驗。

3) 三相變壓器加壓側接線為 Y/ 0 連接組采用二表法測量方式進行變壓器空載及負載試驗。

4) 三相變壓器加壓側接線為丫域 Yn 連接組別.使用單相電源進行輪相試驗后規(guī)算至三相標準下的空載及負載試驗。

5) 三相變壓器加壓側接線為△連接組.采用單相電源進行輪相試驗后規(guī)算至三相標準下的空載及負載試驗。

7 、儀器具有量程自動切換和完善的自動保護功能并可外接 CT, PT 進行大容量變壓器的測試.所有測量數(shù)據顯示直讀值。

8 、 DK-45R 測試儀采用大屏幕液晶顯示功能菜單全部漢化、操作簡單、顯示直觀。

9、 內部具有大功率的鋰電池作為儀器工作電源，純凈的電源帶來更穩(wěn)定、更精確的測量數(shù)據，同時方便開展現(xiàn)場檢定工作。

10、 采用 640 × 480 高分辨率大屏幕液晶顯示，具有人性化的界面及操作設計，使用觸摸屏輔助操作，使操作變的更加方便、快捷。

11、 采用精準的軟件算法，測量數(shù)據的準確性進一步提高。

12、 大規(guī)模存貯器可存儲現(xiàn)場測試數(shù)據多達 1000 條。

13、采用工程塑料模具機箱防震、防壓，保障現(xiàn)場操作人員的安全和設備安全。

無負載損耗也叫空載電流，是指車載電源在無負載的情況下，自身消耗的最小電流，目前車載電源的空載電流一般小于0.5安培。這個參數(shù)描述了車載電源在沒有接任何用電器時自身消耗能量的大小，這個數(shù)值越小越好。需要說明的是，當車載電源連接了用電器，并且給用電器提供電能時自身消耗的電能可能比無負載損耗大的多，此時車載電源自身消耗能量的程度取決于車載電源的轉換效率。

變壓器的負載損耗與箱式變電站的箱殼級別

變壓器的負載損耗隨其運行溫度的升高而增加。在同一負載條件下，運行溫度每升高10℃，負載損耗增加約3.93%(對于銅質繞組)或4.23%(對于鋁質繞組)。這是因為負載損耗與繞組的電阻成正比，而繞組的電阻隨著溫度的升高而增加。例如銅的電阻溫度系數(shù)為0.003 93℃，鋁為0.00423℃。

箱式變電站(又稱歐變)的箱殼分為10級，20級，30級，其定義為:變壓器在外殼內部的溫升超過同一變壓器在外殼外部測的溫升的差值，不應大丁二外殼級別規(guī)定的數(shù)值，例如10k，20k，30 k(引自GBT l7467-1998《高壓低壓預裝式變電站》)。其物理含義為:一臺變壓器在同一負載條件下，當其在歐變箱殼內運行時，運行溫度將被抬高10℃、20℃、或30℃。其負載損耗將分別增加約3.93%、7.86%或11.79%(對于銅質繞組)。這是一個多么驚人的數(shù)字!

值得注意的是，目前我國電網中正在掛網運行著幾萬臺10級、20級、30級箱殼的歐式箱變。這些箱變不但造成大量的電能浪費，而且存在著變壓器壽命降低的潛在危險。因為隨著運行溫度的升高，變壓器的絕緣材料將迅速老化，變壓器的使用壽命降低。特別是當溫度超過所允許的最高熱點溫度和最高油面溫度時，變壓器壽命將以溫度每上升6℃，變壓器壽命降低一倍的速度而急劇下降。

如何避免歐式箱變所帶來的上述弊病呢?

對于干式變壓器，要盡量提高箱體的散熱性能，必要時配置風機，盡量降低箱體內部溫度。

對于油浸式變壓器，最佳方案是選用"零級箱殼"，如附圖所示，"零級箱殼"將變壓器的散熱片直接暴露在大氣中，如同柱上變壓器一樣，變壓器在最佳的散熱條件下運行，恢復了最初設計的負荷系數(shù)、負載損耗和使用壽命，是變壓器經濟運行的必要條件。

箱式變電站是20世80年代我國從歐盟國家引進的，故又名"歐式箱變"，簡稱"歐變"。那么，歐盟國家是如何解決以上問題的昵?

任何引進的東西都有一個根據國情消耗吸收的過程，這里有幾個問題沒有解決好:

其一，歐盟國家大力推廣"無油化"，鼓勵盡可能選用干式變壓器，少用或不選用油浸式變壓器。而干式變壓器必須在殼體內運行，J{要殼體的散熱級別足夠高既可。對丁少數(shù)配置油變的箱變，則用提高箱體散熱級別和變壓器"降荷運行"的措施來控制變壓器的運行溫度，而我國目前仍然大量選用油浸式變壓器。

其二，箱殼散熱級別問題。生產歐變的國外大公司(例如施耐德、西門子等)，他們的歐變箱殼散熱性能較好，可達到10級。他們根據傳導、輻射和對流的熱力學原理，對箱殼的材料和結構做科學設計，以達到最佳的散熱效果。歐變引入我國后，一些生產廠家以為箱殼"簡單"，以為箱殼就是給變壓器做個"房子"，而且這個"房子"還需要"隔熱保溫"!片面地追求"外表美觀"、"園林化"，錯誤地選用夾層彩鋼板、石棉夾層鋼(鋁)板及所謂"非金屬材料"作為箱殼及門的材料，與輻射和傳導的散熱原理背道而馳。氣體對流散熱方面又缺乏科學的結構設計。這些廠家生產的箱變大都為20級，不少甚至是30級。在江南最熱季節(jié)，不少箱變聞變壓器室內溫度過高而不得不打開雙門，在室外另設大功率風機吹風散熱。

其三，歐盟國家以"變壓器降荷運行"的措施來彌補箱殼造成的溫升，而我國在實際運行中，并沒有完全做到"變壓器降荷運行"。

國家標準GBffl7467--1998《高壓低壓預裝式變電站》附錄D中規(guī)定:與預裝式變電站額定最大容量對應的變壓器，對于小同的外殼級別和周圍溫度，能夠帶不同的負荷。也就是說，如果變壓器被配置在個殼體內運行，則變壓器應該降荷選用。外殼中油浸式變壓器的負載系數(shù)如附表所示。

在實際應用中，歐變箱殼中的變壓器并未做到"降荷選用"。這是因為變壓器容量每增大一級，電站設備成本將隨之增加許多。不僅是變壓器本身價格增加，系統(tǒng)其他費用也要增大。變壓器容量增大后，回路短路電流增大，回路中相關電器的性能參數(shù)隨之增大，工程成本隨之增加。此外，變壓器容量偏大會造成負荷率下降，變壓器運行在經濟運行范圍之外(負載率60%~70%范圍內，變壓器運行最經濟)，無載損耗(鐵損)增加。這樣，在實際工程設計中，查表后如果不足以增大一級，則變壓器容量并不按照"增大一級"選用。此外，我國正處于經濟迅速發(fā)展時期。隨著負載需求的迅速需求，變壓器的實際負荷在短期內迅速超過最初設計負荷，這就造成了變壓器"未降荷運行"的客觀事實，造成高出正常溫度20~30℃運行的現(xiàn)狀，造成不應發(fā)生的極大的電網損耗及變壓器壽命的降低。

油浸式變壓器進入箱殼以后，其運行條件(環(huán)境溫度)變的異常惡劣了。目前有幾萬臺油變在網上負重工作，忍受著高溫的煎熬。應該盡快地將它們"解放"出來，盡快地將它們從20級、30級箱殼中"回歸自然"，為節(jié)約型社會做出應有的貢獻!