（中电投新疆能源化工集团五彩湾发电有限责任公司）
摘要：目前，我国变压器在使用过程中难免会耗损，并且大多数单位所使用的是低损耗节能型变压器，但是与国外的先进变压器相比，依旧存在很大差距。变压器损耗电能较大，变压器损耗在输配电系统中也占有一定比重，几乎占全国用电量5%以上，因此，如何有效降低变压器损耗是一项尤为关键的问题。变压器的自身总损耗包括空载损耗、负载损耗和辅机损耗，而辅机损耗较小，主要是空载损耗和负载损耗。本文旨在研究影响变压器损耗的原因，以及降低变压器的空载损耗和负载损耗所采取的有效措施。
关键词：变压器损耗，损耗因素，降低损耗，技术性措施
一、影响变压器损耗的原因
1.1变压器的空载损耗
在定义上，铁芯的磁滞损耗、涡流损耗以及铁芯附加损耗均属于空载损耗的范围。
1.2磁滞损耗
磁滞损耗与铁芯材料、电源频率、铁芯重量和磁通密度是息息相关的，例如在磁通密度相同的情况下，硅钢片牌号不同的话，它的铁损值也是不一样的。常用电工钢片单位铁损（W/kg）如下表：
表1 常用电工钢片单位铁损（W/kg）
1.3涡流损耗
电源频率、磁通密度、硅钢片的厚度以及硅钢片的电阻率等都会影响涡流损耗，其中与硅钢片的电阻率密切相关的是硅钢片漆膜的均匀程度。
1.4附加损耗
附加损耗实际上是与铁芯结构和加工技艺相关，主要体现在如下方面：
1.5铁芯结构
心柱铁轭有没有冲孔、角部接缝形状（比如对接、搭接以及多级搭接等等）、铁芯整体上的紧固结构（因漏磁产生涡流会形成闭合回路的）和每叠片数等等。
1.6加工技艺
加工技艺包含有冲剪加工的尺寸精度（因为会影响接缝的大小）、毛刺的大小、磁伤（是否发生弯曲变形）、漆膜是否完整（搬运叠装的过程中漆膜是不是损坏了、储存保护做好了没是否发生锈蚀、加工叠装过程中是否有混片），通过诸多实践证明，低牌号的片里面如果出现了性能较高的牌号片的话，也难以保障整体性能会得到提高。
变压器的空载损耗公式为：PO=kpopcGc（其中，kpo是表示制作工艺的空载损耗附加系数，它和企业的生产工艺水平是直接相关的，冷轧电工钢片是取自1.1~1.25，铁芯直径小的话要取最大值；pc是表示电工钢片的单位重量损耗（W/kg），Gc是代表铁芯的重量）
二、降低损耗的技术性措施
2.1降低空载损耗
2.1.1采用新型导磁材料
这包括高导磁取向硅钢片、激光照射硅钢片以及非晶合金磁性材料。高导磁取向硅钢片最早是在日本试制成功，高导磁硅钢片的厚度逐渐向薄型甚至是超薄型过渡。研究表明，高导磁硅钢片的厚度达到0.15~0.Zmm时，损耗单位最小。用激光照射硅钢片，会让它的表层瞬间蒸发，通过硅钢片微小变形实现1800磁畴幅度减小，这样一来，使用激光照射硅钢片控制了磁畴，让硅钢片铁损降到最低。如日本采用ZDKH一0.23的高导磁硅钢片来制造150okVA的变压器，比用0.3mm的G6H硅钢片制造相同的产品，其空载损耗相对可以减少15%。非晶合金磁性材料是由铁、镍、钻、硅、硼、碳等元素综合而成。与其他材料相比较，它最大的特点就是铁损很低。以美国GE公司三相非晶合金铁芯变压器与我国目前生产的S：、59系列变压器相比，空载损耗下降80%；负载损耗也大幅度降低（详见表2）。
表2 CE公司三相非晶合金变压器与S7、S9系列变压器损耗对比表
2.1.2采用新颖的铁芯结构
针对中小型变压器，利用卷绕式铁芯结构会大大降低变压器的空载损耗。因为卷绕式铁芯结构的铁芯磁路与冷轧硅钢片的压延方向完全平行，可以充分发挥硅钢片的导磁力，使铁芯损耗明显地降低。
阶梯接缝铁芯叠片是把相邻两层叠片的接缝互相错开微小的尺寸，使分级式接缝结构出现，每7片互相错缝的叠片为一组，若干组叠成一个铁芯，在利用阶梯式接缝叠片时，将铁芯中磁力线在接缝处成阶梯形穿越，这样一来降低了接缝处空气间隙对它的影响，降低交错处的磁饱和，使磁路导间状况得到改善，从而使空载损耗也得到较大的降低。
2.1.3采用不盛上铁扼新工艺
不叠上铁扼新工艺，有单柱叠装法和“山”字形叠装法。在对铁芯进行叠装工作时，，比传统工艺少了一道折叠上铁扼工序，也就是说不预先叠上铁扼，这样能够极大减少硅钢片的撞击和硅钢片表面磷化膜损伤。
2.1.4使用先进加工设备 强化工艺管理水平
实践证明，高精度的先进设备加工硅钢片可以减少剪切内应力，而且可使剪切毛刺小。有相关资料表示，论配电和电力变压器的冲剪生产线来说，联邦德国乔格厂所具有的条件是最好的，其剪切毛刺限制在0.02mm以内，剪切公差在士0.Zmm，角度公差小于士0.0050。因为晶粒取向的硅钢片.特别是高导磁硅钢片不能经受变形，会引起励磁电流增大以及加大空载损耗。所以，硅钢片在生产过程中必须有科学的工艺规程和严格的工艺纪律。
2.2降低负载损耗
2.2.1降低电阻损耗
目前国内外都在采用电阻率小的导线材料，可能相对来说，外国使用的更加广泛，并且大多数使用的是电阻率较低的无氧铜导线，因为它在20℃时的电阻率为0.016n.mmZ/m，是电解铜电阻率的92%~94%，因此采用无氧铜导线，就可以让电阻损耗降低6%~8%，效果显著。无氧铜导线是热受追捧的，同时应用超导体技术又能使变压器的电阻损耗降低。
2.2.2采用新型线圈结构
中小型变压器线圈可采用箔式线圈。箔式线圈实际是层式线圈的一种，其优点是填充系数较高，机械强度高，冲击电压梯度分布均匀.可改善冷却条件；但绕制设备较复杂，投资费用也较高。
2.3缩减导线长度以及缩短线圈平均匝长一方面是利用改型设计来缩小铁芯直径，提高铁芯填充系数，另外还借助一些工具例如小油隙、薄纸筒等，其原理是用绝缘隔板将油隙分小，从而实现缩短线圈的平均匝长。还有一种是利用组合导线和换位导线，把并联导线间的绝缘关键减少，这样一来线圈平均匝长会减少，电阻损耗自然得到降低。
2.4降低附加损耗
降低涡流损耗线圈导线的附加损耗，主要还是减少涡流损耗和不完全换位附加损耗（环流损耗）。漏磁场在导线中产生的涡流损耗的大小和垂直于漏磁方向的导线尺寸的平方成正比。所以，减小涡流损耗应限制导线的尺寸不能太大，而想要降低端部线段中的涡流损耗，可以再线圈两端采用双连续式、双纠结式并联线段。
2.4.2降低不完全换位产生的环流损耗
在变压器使用过程中，常会出现多根导线并联绕制线圈，由此则需要进行换位。在多根导线并联时要降低环流损耗，需采用完全换位方式；如果采用换位导线的话，环流损耗会降低20%~30%，并且在绕制线圈时也不用换位，绕线工时得到缩短，线圈的可靠性得到切实提高。
2.4.3降低引线偏磁通引起的附加损耗
引线的漏磁场和线圈的漏磁场是并存的，引线的漏磁场会在其附近的钢结构件上产生附加损耗，占杂散损耗的5%~10%。所以，一是引线到油箱壁及钢夹件等的距离应不小于铜排的宽度。二是铜排相互间的距离应尽可能的缩短，三是将相邻引线应避免瞬间电流产生的漏磁相互叠加，将合成磁势化为零，从而减少附加损耗。另外可将低压套管并列，互相补偿电流，同时要降低箱盖的附加损耗，注意避免安装套管部位的金属处出现过热的现象。
三、结语
综上所述，在整个电力网中，配电网的损耗比重很大。在国外，配电网损耗比重约为整个电网损耗的40%，而我国配电网的损耗比重约为50%。变压器是量大而广的供用电设备。显而易见，在目前国家能源十分紧缺的情况下，有效把握影响变压器损耗的多重因素，并且研究出变压器的降损的措施具有重要现实意义。
参考文献：
[1]张连机.降低变压器损耗的探讨[J].广西电力技术.2016-08-04
[2]卢本平.降低配电网变压器损耗的几个问题[J].节能技术，2014-09-10.
[3]周正勇.降低变压器损耗的途径_[J].能源工程，2017-07-03.
论文作者:王建宁
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/4
标签：硅钢片论文; 变压器论文; 导线论文; 铁芯论文; 线圈论文; 涡流论文; 电阻率论文; 《电力设备》2018年第28期论文;