負(fù)載損耗相關(guān)資料

變壓器的負(fù)載損耗與箱式變電站的箱殼級(jí)別

變壓器的負(fù)載損耗隨其運(yùn)行溫度的升高而增加。在同一負(fù)載條件下，運(yùn)行溫度每升高10℃，負(fù)載損耗增加約3.93%(對(duì)于銅質(zhì)繞組)或4.23%(對(duì)于鋁質(zhì)繞組)。這是因?yàn)樨?fù)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(chēng)歐變)的箱殼分為10級(jí)，20級(jí)，30級(jí)，其定義為:變壓器在外殼內(nèi)部的溫升超過(guò)同一變壓器在外殼外部測(cè)的溫升的差值，不應(yīng)大丁二外殼級(jí)別規(guī)定的數(shù)值，例如10k，20k，30 k(引自GBT l7467-1998《高壓低壓預(yù)裝式變電站》)。其物理含義為:一臺(tái)變壓器在同一負(fù)載條件下，當(dāng)其在歐變箱殼內(nèi)運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行溫度將被抬高10℃、20℃、或30℃。其負(fù)載損耗將分別增加約3.93%、7.86%或11.79%(對(duì)于銅質(zhì)繞組)。這是一個(gè)多么驚人的數(shù)字!

值得注意的是，目前我國(guó)電網(wǎng)中正在掛網(wǎng)運(yùn)行著幾萬(wàn)臺(tái)10級(jí)、20級(jí)、30級(jí)箱殼的歐式箱變。這些箱變不但造成大量的電能浪費(fèi)，而且存在著變壓器壽命降低的潛在危險(xiǎn)。因?yàn)殡S著運(yùn)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(dāng)溫度超過(guò)所允許的最高熱點(diǎn)溫度和最高油面溫度時(shí)，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(lái)的上述弊病呢?

對(duì)于干式變壓器，要盡量提高箱體的散熱性能，必要時(shí)配置風(fēng)機(jī)，盡量降低箱體內(nèi)部溫度。

對(duì)于油浸式變壓器，最佳方案是選用"零級(jí)箱殼"，如附圖所示，"零級(jí)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(yùn)行，恢復(fù)了最初設(shè)計(jì)的負(fù)荷系數(shù)、負(fù)載損耗和使用壽命，是變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要條件。

箱式變電站是20世80年代我國(guó)從歐盟國(guó)家引進(jìn)的，故又名"歐式箱變"，簡(jiǎn)稱(chēng)"歐變"。那么，歐盟國(guó)家是如何解決以上問(wèn)題的昵?

任何引進(jìn)的東西都有一個(gè)根據(jù)國(guó)情消耗吸收的過(guò)程，這里有幾個(gè)問(wèn)題沒(méi)有解決好:

其一，歐盟國(guó)家大力推廣"無(wú)油化"，鼓勵(lì)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(nèi)運(yùn)行，J{要?dú)んw的散熱級(jí)別足夠高既可。對(duì)丁少數(shù)配置油變的箱變，則用提高箱體散熱級(jí)別和變壓器"降荷運(yùn)行"的措施來(lái)控制變壓器的運(yùn)行溫度，而我國(guó)目前仍然大量選用油浸式變壓器。

其二，箱殼散熱級(jí)別問(wèn)題。生產(chǎn)歐變的國(guó)外大公司(例如施耐德、西門(mén)子等)，他們的歐變箱殼散熱性能較好，可達(dá)到10級(jí)。他們根據(jù)傳導(dǎo)、輻射和對(duì)流的熱力學(xué)原理，對(duì)箱殼的材料和結(jié)構(gòu)做科學(xué)設(shè)計(jì)，以達(dá)到最佳的散熱效果。歐變引入我國(guó)后，一些生產(chǎn)廠家以為箱殼"簡(jiǎn)單"，以為箱殼就是給變壓器做個(gè)"房子"，而且這個(gè)"房子"還需要"隔熱保溫"!片面地追求"外表美觀"、"園林化"，錯(cuò)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(mén)的材料，與輻射和傳導(dǎo)的散熱原理背道而馳。氣體對(duì)流散熱方面又缺乏科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這些廠家生產(chǎn)的箱變大都為20級(jí)，不少甚至是30級(jí)。在江南最熱季節(jié)，不少箱變聞變壓器室內(nèi)溫度過(guò)高而不得不打開(kāi)雙門(mén)，在室外另設(shè)大功率風(fēng)機(jī)吹風(fēng)散熱。

其三，歐盟國(guó)家以"變壓器降荷運(yùn)行"的措施來(lái)彌補(bǔ)箱殼造成的溫升，而我國(guó)在實(shí)際運(yùn)行中，并沒(méi)有完全做到"變壓器降荷運(yùn)行"。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBffl7467--1998《高壓低壓預(yù)裝式變電站》附錄D中規(guī)定:與預(yù)裝式變電站額定最大容量對(duì)應(yīng)的變壓器，對(duì)于小同的外殼級(jí)別和周?chē)鷾囟龋軌驇Р煌呢?fù)荷。也就是說(shuō)，如果變壓器被配置在個(gè)殼體內(nèi)運(yùn)行，則變壓器應(yīng)該降荷選用。外殼中油浸式變壓器的負(fù)載系數(shù)如附表所示。

在實(shí)際應(yīng)用中，歐變箱殼中的變壓器并未做到"降荷選用"。這是因?yàn)樽儔浩魅萘棵吭龃笠患?jí)，電站設(shè)備成本將隨之增加許多。不僅是變壓器本身價(jià)格增加，系統(tǒng)其他費(fèi)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(guān)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(huì)造成負(fù)荷率下降，變壓器運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行范圍之外(負(fù)載率60%~70%范圍內(nèi)，變壓器運(yùn)行最經(jīng)濟(jì))，無(wú)載損耗(鐵損)增加。這樣，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，查表后如果不足以增大一級(jí)，則變壓器容量并不按照"增大一級(jí)"選用。此外，我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展時(shí)期。隨著負(fù)載需求的迅速需求，變壓器的實(shí)際負(fù)荷在短期內(nèi)迅速超過(guò)最初設(shè)計(jì)負(fù)荷，這就造成了變壓器"未降荷運(yùn)行"的客觀事實(shí)，造成高出正常溫度20~30℃運(yùn)行的現(xiàn)狀，造成不應(yīng)發(fā)生的極大的電網(wǎng)損耗及變壓器壽命的降低。

油浸式變壓器進(jìn)入箱殼以后，其運(yùn)行條件(環(huán)境溫度)變的異常惡劣了。目前有幾萬(wàn)臺(tái)油變?cè)诰W(wǎng)上負(fù)重工作，忍受著高溫的煎熬。應(yīng)該盡快地將它們"解放"出來(lái)，盡快地將它們從20級(jí)、30級(jí)箱殼中"回歸自然"，為節(jié)約型社會(huì)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)!

無(wú)負(fù)載損耗也叫空載電流，是指車(chē)載電源在無(wú)負(fù)載的情況下，自身消耗的最小電流，目前車(chē)載電源的空載電流一般小于0.5安培。這個(gè)參數(shù)描述了車(chē)載電源在沒(méi)有接任何用電器時(shí)自身消耗能量的大小，這個(gè)數(shù)值越小越好。需要說(shuō)明的是，當(dāng)車(chē)載電源連接了用電器，并且給用電器提供電能時(shí)自身消耗的電能可能比無(wú)負(fù)載損耗大的多，此時(shí)車(chē)載電源自身消耗能量的程度取決于車(chē)載電源的轉(zhuǎn)換效率。

變壓器空負(fù)載損耗測(cè)試儀

1 、本儀器通過(guò)空載損耗負(fù)載損耗及阻抗電壓的測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)照儀器內(nèi)部存儲(chǔ)的國(guó)標(biāo)進(jìn)行變壓器容量。

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

3 、可不接調(diào)壓器直接取用市電三相電源 (400V) 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試.并自動(dòng)歸算出 10/0.4kV 各種型號(hào)的電力變壓器在額定條件下的空載損耗、空載電流、負(fù)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(jìn)入電網(wǎng)運(yùn)行.節(jié)能降損。

4 、在現(xiàn)場(chǎng)缺乏三相電源時(shí).可采用單相法進(jìn)行輪相試驗(yàn).儀器自動(dòng)將試驗(yàn)結(jié)果歸算到三相標(biāo)準(zhǔn)條件下.方便現(xiàn)場(chǎng)使用。試驗(yàn)后保留測(cè)試原始數(shù)據(jù).以備對(duì)測(cè)試過(guò)程及測(cè)試時(shí)的各種相關(guān)條件進(jìn)行查詢(xún).驗(yàn)證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

5 、本儀器采用超小型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).標(biāo)準(zhǔn)型塑殼機(jī)箱.體積小.重量輕.便攜式.測(cè)量范圍寬.精度高.抗干擾能力強(qiáng).性?xún)r(jià)比高。

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

儀器有十種測(cè)量方式供試驗(yàn)時(shí)選擇.顯示與試驗(yàn)的對(duì)應(yīng)關(guān)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(fù)載試驗(yàn)。

2) 三相變壓器加壓側(cè)接線為丫 n 連接組.采用三表法測(cè)量方式進(jìn)行變壓器空載及負(fù)載試驗(yàn)。

3) 三相變壓器加壓側(cè)接線為 Y/ 0 連接組采用二表法測(cè)量方式進(jìn)行變壓器空載及負(fù)載試驗(yàn)。

4) 三相變壓器加壓側(cè)接線為丫域 Yn 連接組別.使用單相電源進(jìn)行輪相試驗(yàn)后規(guī)算至三相標(biāo)準(zhǔn)下的空載及負(fù)載試驗(yàn)。

5) 三相變壓器加壓側(cè)接線為△連接組.采用單相電源進(jìn)行輪相試驗(yàn)后規(guī)算至三相標(biāo)準(zhǔn)下的空載及負(fù)載試驗(yàn)。

7 、儀器具有量程自動(dòng)切換和完善的自動(dòng)保護(hù)功能并可外接 CT, PT 進(jìn)行大容量變壓器的測(cè)試.所有測(cè)量數(shù)據(jù)顯示直讀值。

8 、 DK-45R 測(cè)試儀采用大屏幕液晶顯示功能菜單全部漢化、操作簡(jiǎn)單、顯示直觀。

9、 內(nèi)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(lái)更穩(wěn)定、更精確的測(cè)量數(shù)據(jù)，同時(shí)方便開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)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(shè)計(jì)，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(zhǔn)的軟件算法，測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性進(jìn)一步提高。

12、 大規(guī)模存貯器可存儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)多達(dá) 1000 條。

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

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

負(fù)載損耗=最大的一對(duì)繞組的電阻損耗+附加損耗

附加損耗=繞組渦流損耗+并繞導(dǎo)線的環(huán)流損耗+雜散損耗+引線損耗

阻抗電壓:當(dāng)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(chēng)阻抗電壓Uz。通常Uz以額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示，即uz=(Uz/U1n)*100%

匝電勢(shì):

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(zhuǎn)化為變壓器設(shè)計(jì)計(jì)算常用的公式:

當(dāng)f=50Hz時(shí):u=B*At/450*10^5,V

當(dāng)f=60Hz時(shí):u=B*At/375*10^5,V

如果已知道相電壓和匝數(shù)，匝電勢(shì)等于相電壓除以匝數(shù)。

負(fù)載損耗的計(jì)算值、標(biāo)準(zhǔn)值、保證值與實(shí)測(cè)的概念也與空載損耗相同。但是在實(shí)際測(cè)量中，所加電流不能低于50%額定電流。這是新標(biāo)準(zhǔn)的要求，否則實(shí)測(cè)值不能換算，即使換算也無(wú)效。負(fù)載損耗的評(píng)價(jià)值比空載損耗要低些，但負(fù)載損耗的絕對(duì)值大，如超出同樣的百分?jǐn)?shù)，或同樣的測(cè)量誤差，其z絕對(duì)值還是大的。

空載損耗與溫度基本無(wú)關(guān)，而負(fù)載損耗是溫度的函數(shù)。

這里還要強(qiáng)調(diào)一下，如果產(chǎn)品要進(jìn)行型式試驗(yàn)，空載損耗是指沖擊試驗(yàn)后的實(shí)測(cè)值，如果硅鋼片的漆膜質(zhì)量不好，沖擊試驗(yàn)后空載損耗會(huì)增加。測(cè)負(fù)載損耗時(shí)，繞組溫度應(yīng)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(shí)不宜立即測(cè)量負(fù)載損耗，因?yàn)樨?fù)載損耗是溫度的函數(shù)。另外，測(cè)負(fù)載損耗的時(shí)間要短，時(shí)間一長(zhǎng)，繞組溫度會(huì)變。用作短接繞組的短路工具要有足夠的導(dǎo)電截面，短接大電流繞組時(shí)必須用螺栓擰緊。否則短路工具聯(lián)接不好時(shí)會(huì)在聯(lián)接處產(chǎn)生局部過(guò)熱，這部分熱量倒涌入繞組時(shí)會(huì)影響測(cè)量精度。

對(duì)有載調(diào)壓變壓器而言，在新標(biāo)準(zhǔn)里還有新的要求，除保證額定電流下，即主分接位置下的負(fù)載損耗外，還要保證最大與最小分接位置的負(fù)載損耗。對(duì)最大或最小分接位置的負(fù)載損耗，應(yīng)通相應(yīng)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(shí)，應(yīng)取得用戶同意，或向用戶說(shuō)明是按哪個(gè)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)條件執(zhí)行。

附機(jī)的損耗，不包括在空載損耗與負(fù)載損耗中。這種損耗如風(fēng)扇電機(jī)、潛油泵、有載分接開(kāi)關(guān)操動(dòng)機(jī)構(gòu)中的電機(jī)等。這種損耗雖不加考核，但應(yīng)盡量的低。如強(qiáng)油風(fēng)冷卻器的風(fēng)機(jī)與泵的損耗一般應(yīng)在散熱功率的5%以下。即100kW以下。

對(duì)多繞組變壓器而言，負(fù)載損耗的保證值是指具有最大負(fù)載損耗的一對(duì)繞組在運(yùn)行或繞組復(fù)合運(yùn)行時(shí)的最大負(fù)載損耗。復(fù)合運(yùn)行的繞組必須在技術(shù)條件上規(guī)定，即哪些繞組對(duì)哪些繞組供電。

大容量變壓器應(yīng)計(jì)及橫向漏磁引起的渦流損耗，故導(dǎo)線不宜過(guò)寬，螺旋式繞組的也不宜在均勻間隔內(nèi)換位，繞組兩端的換位間應(yīng)略大些。

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(jí)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(jí)絕緣材料)的參考溫度75℃差5℃。干式變壓器的E級(jí)絕緣材料參考溫度為95℃，B級(jí)為100℃，F(xiàn)級(jí)為120℃，H級(jí)145℃，C級(jí)為170℃。負(fù)載損耗只是衡量產(chǎn)品損耗水平的一個(gè)參數(shù)，或者說(shuō)是考核產(chǎn)品合格與否的一參數(shù)，而不是運(yùn)行中的實(shí)際損耗值。運(yùn)行中溫度是變量，負(fù)載電流也是變量，所以運(yùn)行中負(fù)載損耗不是變壓器名牌上標(biāo)定的負(fù)載損耗值，主要是運(yùn)行溫度不等到于參考溫度。

另外，對(duì)比產(chǎn)品損耗水平時(shí)，尤其干式變壓器，一定要在規(guī)定參考溫度下對(duì)比。反過(guò)來(lái)，如B級(jí)與H級(jí)干式變壓器有相同負(fù)載損耗，因?yàn)閰⒖紲囟仁窃跍厣拗档幕A(chǔ)上加以規(guī)定的，在實(shí)際運(yùn)行中如都是額定負(fù)載，實(shí)際負(fù)載也接近相同。

在溫度換算時(shí)應(yīng)注意，電阻損耗與溫度成正比，負(fù)載損耗中附加損耗與溫度成反比。所以應(yīng)將負(fù)載損耗分解成二部分后再換算。在溫度換算時(shí)，對(duì)銅導(dǎo)線而言，參考溫度應(yīng)按規(guī)定35加規(guī)定參考溫度值計(jì)算，測(cè)量負(fù)載損耗時(shí)溫度也應(yīng)加35后再換算。

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