陈宁 康彦丽
（国网邯郸供电公司 河北 邯郸）
摘要：随着电力系统的发展及“城乡电网改造”，我国的配电网络迅速扩大，配电网的建设、管理和技术发展越来越受到重视，配电网新设备、新技术的应用，对电网建设、技术管理必将起到举足轻重的作用，也必然是历史发展的趋势。对于配电网的降损耗方面也有了长足的进步，如高能耗变压器的改造、节能产品的应用，以及对不合理网络结构的治理、整改和无功优化、自动无功跟随器补偿装置的采用，都较大地降低了配电网的损耗，提高了经济效益，然而目前配网中仍存在许多高耗能供配电设备，造成了电能的极大浪费。本文仅针对淘汰高耗能变压器对配电网损耗的积极影响进行简单的分析。
关键字：变压器损耗、铁损、铜损、高耗能变压器、经济性
1．变压器损耗
变压器的一次绕组从电源侧获得有功功率P1，除了一小部分消耗于内部损耗外，全部转换为输出功率P2。变压器的效率相对来说是很高的，在运行中的损耗包括：变压器铁损和铜损两部分。
1.1 变压器的铁损P0
当一次测加有交变电压时，铁芯中产生交变磁通，从而在铁芯中产生的磁滞与涡流损耗，总称铁损。
当变压器二次测开路，一次测施加额定电压时，变压器的损耗：
P0=I02R1+△P0
由于空载电流I0与一次绕组电阻R1都比较小，所以I02R1可忽略不计，因而变压器的空载损耗基本上等于铁损。当电源电压一定时，铁损基本上是一个恒定值，与负载电流大小和性质无关。
1.2 变压器的铜损PK
由于变压器的一、二次绕组都有一定的电阻（R1、R2），当电流流过时，就要产生一定的功率和电能损耗，这就是铜损。
由于铜损PK=I12R1+I22R2，因而变压器的铜损主要取决于负载电流的大小。
又由于PK=I12R1+I22R2＝（I2/Ie2）2PKe
式中PKe——变压器在额定负载时的铜损，其值近似为变压器的短路损耗，可用短路试验测出。
设变压器的负载系数KFZ=I2/Ie2（任一负载下二次电流与二次额定电流之比），则将上式改写为
PK=KFZ2Pke
由上式可知，变压器分铜损与负载系数的平方成正比，因而变压器的铜损与负载的大小和性质有关。只要知道负载电流的大小，就可以算出这一负载时变压器的铜损。
2．变压器的利用率
因变压器所带负荷的多少不同，变压器本身的损耗因此也随之改变。所以根据当地的负荷情况来选择效率最优的变压器及容量，来最大化的降低变压器损耗，是从实际运用中来解决变压器损耗的又一突破口。变压器的利用率一般应在额定容量的70％左右，较为经济可靠。单从变压器功率损失来看，利用率在50％－70％间最好。
因此，要最大化的利用好变压器，使损耗达到最小，在这方面要根据实际带负荷的情况来选择相匹配容量的变压器。不过实际情况表明，具体的运行负载的大小不确定，是个变量，因此根据某一时段的的负载来选择变压器容量就不切实际了，在此我们很容易想到根据当地负荷的平均大小来选择变压器的容量相对来说还是可以的。
3．变压器的效率
变压器的输出功率P2和输入功率P1的百分比，称为变压器的效率η,即
η＝P2/P1×100%
又因为输入功率P1=P2+P0+PK，所以变压器的效率一般在95％以上。
当负载的功率因数cosφ为一定值时，变压器的效率与负载系数的关系，称为变压器的效率曲线。
当变压器输出为零时，效率也为零；输出增大时效率开始很快上升，直到最大值，然后又下降。这是因为变压器的铁损基本不随负载变化，这部分损耗占的比重大，因而效率低，又因铜损与负载电流的平方成正比，当负载增大到一定程度后，铜损增大很快，使效率又降低。
4.对目前运行变压器比较分析
配电网的损耗在整个电网的损耗中所占的比例甚大，由于损耗还往往伴随着电压质量的下降，特别是在农村电网，配电网的损耗尤其突出，因而在配电网中如何有效的降低损耗，提高电压质量直接关系着供电企业的效益。另外变压器的选择也影响着配网的经济运行性。随着配网改造的进行，SJ\SL7、S7、S9等损耗大的变压器目前已不再生产，只有少量还在使用。目前以S11、SBH15系列变压器为主。
变压器的自身损耗，主要来源于变压器的铁芯材质和结构设计。经比较SJ\SL型变压器、S7型电力变压器属于高耗能变压器，经比较其内部材质和设计可得出，SJ型变压器的铁芯选用热轧3.0硅钢片，结构设计采用直角接缝工艺，材质差，设计不合理，损耗高。S7型变压器的铁芯选用冷扎3.0硅钢片，结构设计采用斜角接缝工艺，损耗比SJ型低20％左右。S9系列变压器采用铜芯导线。选用取向冷扎硅钢片作为铁芯材料，取全斜接缝方式拼装，钢片厚度由0.35mm改为0.3mm，已适应国外发展趋向。经比较，S7系列变压器平均损耗比SJ系列变压器损耗低20％左右，S9系列变压器平均比S7系列变压器空载损耗低7％，负载损耗低21％，总损耗低20％。
由此可见，随着科学技术的不断进步，新产品代替旧产品是历史发展的趋势，高耗能变压器也不例外，必将被耗能少，经济运行性高的变压器所代替。
5.经济性
在保证供电可靠性的前提下来分析变压器损耗，配电变压器的经济高效运行在于如下几点：
1、因变压器的损耗是由变压器铁芯材质和结构设计所决定的，所以在我们实际运用中应尽量选用性价比高、高效、可靠，目前广泛使用的S11及以上系列的低耗能变压器，并且随着科学技术的不断进步给予更新换代。
2、由上文得知，变压器的利用率在50％-70％间时，变压器的功率损失较小，又因当铜损和铁损相等时，变压器的效率达到最大值，这时的负载系数KFZ在0.5-0.6之间，所以经变压器的利用率和效率结合、比较可得出，当变压器所带负荷在50％-60%间时，符合变压器的实际高效节能运行情况，此状态的运行方式损耗较小。所以我们应根据当地实际负荷的多少，并结合变压器所带负荷的经济运行区间来选择相应容量的变压器。
另外，对变压器的损耗的评估，除有功损耗，即空载损耗和负载损耗的总和之外，还应考虑无功损耗。在这方面目前采用的铁芯多级接缝工艺，可将空载电流降至较低水平，卷铁心的变压器空载电流也很低，具有一定优势，阻抗电压一般变化不大，对无功损耗影响不大，可不予考虑。对变压器而言，有功损耗所占比例较大，是影响变压器损耗的主要方面。
论文作者:陈宁,康彦丽
论文发表刊物:《电力设备》2016年第12期
论文发表时间:2016/8/29
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