变压器电能损耗计算方法.docx

变压器电能损耗计算方法.docx

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变压器电能损耗计算方法

变压器电能损耗计算方法

B1双绕组变压器损耗电量分两部分计算

　　B1.1铁心损耗电量

　　ΔAT=ΔP0（Un/Uf）2t（kW·h）（B1.1）

　　式中ΔAT——变压器铁心损耗电量，kW·h；

　　ΔP0——变压器空载损耗功率，kW；

　　Un——变压器额定电压，kV；

　　Uf——变压器分接头电压，kV；

　　t——接人系统时间或计算时段，h。

　　B1.2绕组损耗电量。

　　B1.2.1当采用变压器计算期均方根电流计算时有：

　　ΔAR=ΔPK（Ijf/Ie）2t

　　=ΔPK（Sjf/Se）2t（kW·h）（B1.2.1）

　　式中ΔAR——变压器绕组损耗电量，kW·h；

　　ΔPK——变压器短路损耗功率，kW；

　　Ie——变压器额定电流，应取与负荷电流同一电压侧的数值，A；

　　Sjf——变压器代表日（计算期），以视在功率表示的均方根值，kVA；

　　Se——变压器额定容量，kVA。

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　　B1.2.2当只具有变压器计算期平均电流时，有：

　　ΔAR=ΔPK（Ipj/Ie）2K2t

　　=ΔPK（Spj/Se）2K2t（kW·h）（B1.2.2）

　　式中Ipj——变压器计算期平均电流，A；

　　K——负荷曲线外形系数；

　　Spj——变压器代表日（计算期）以视在功率表示的平均负荷值，kVA。

　　B1.2.3当只具有变压器计算期的最大电流值时有：

　　ΔAR=ΔPK（Imax/Ie）2K2t

　=ΔPK（Smax/Se）2Ft（kW·h）（B1.2.3）

　　式中Imax——变压器计算期最大电流，A；

　　Smax——变压器计算期以视在功率表示的最大负荷值，kVA；

　　F——计算期负荷曲线的损失因数。

　　B1.3双绕组变压器的损耗电量

　ΔA=ΔAT+ΔAR（kW·h）（BI.3）

　　B2三绕组变压器的损耗电量亦分为两部分计算

　　B2.1三绕组变压器的铁心损耗电量计算同双绕组变压器。

　　B2.2绕组损耗电量计算。

来源:

输配电设备网

　三绕组变压器的绕组损耗电量计算，应根据各绕组的短路损耗功率及其通过的负荷，分别计算每个绕组的损耗电量，其总和即为三绕组变压器绕组损耗电量。

　　B2.2.1当采用变压器计算期均方根电流计算时有：

　　ΔAR=[ΔPK1（Ijf1/Ie1）2+ΔPK2（Ijf2/Ie2）2+ΔPK3（Ijf3/Ie3）2]t（kW·h）（B2.2.1-1）

　　ΔPK1=1/2[ΔPK（1-2）＋ΔPK（1-3）－ΔPK（2-3）]（kW）

　　ΔPK2=ΔPK（1-2）－ΔPK1（kW）

　　ΔPK3=ΔPK（1-3）－ΔPK1（kW）　（B2.2.1-2）

　　式中ΔAR——绕组损耗电量，kW·h；

　　ΔPK1，ΔPK2，ΔPK3——分别为三绕组变压器高、中、低压绕组的短路损耗功率，kW；

　　ΔPK（1-2），ΔPK（1-3），ΔPK（2-3）——分别为变压器额定容量的高一中压、高一低压、中一低压绕组短路损耗功率，kW；

　　Ie1，Ie2，Ie3——分别为三绕组变压器高、中、低压绕组的额定电流，A；

　　Ijf1，Ijf2，Ijf3——分别为三绕组变压器高、中、低压绕组的计算期（代表日）负荷电流的均方根值，A。

来源:

　　B2.2.2当采用变压器计算期平均电流计算时有：

　　ΔAR=[ΔPK1（Ipj1/Ie1）2+ΔPK2（Ipj2/Ie2）2+ΔPK3（Ipj3/Ie3）2]t（kW·h）（B2.2.2）

　　式中Ipj1，Ipj2，Ipj3——分别为三绕组变压器高、中、低压绕组计算期（代表日）负荷电流的平均值，A；

　　K1，K2，K3——分别为三绕组变压器高、中、低压绕组计算期（代表日）负荷曲线外形系数（计算同附录A）。

　　B2.2.3当采用变压器计算期最大电流计算时有：

　　ΔAR=[ΔPK1（Imax1/Ie1）2F1+ΔPK2（Imax2/Ie2）2F2+ΔPK3（Imax3/Ie3）2F3]t（kW·h）

　　式中，Imax1，Imax2，Imax——分别为三绕组变压器高、中、低压绕组计算期（代表日）负荷电流的最大值，A；

　F1，F2，F3——分别为三绕组变压器高、中、低压绕组计算期（代表日）负荷

曲线的损失因数（计算同附录A）。

　　B3自耦变压器电能损耗计算同三绕组变压器     

变压器损耗计算方法

　　当变压器的初级绕组通电后，线圈所产生的磁通在铁心流动，因为铁心本身也是导体，在垂直于磁力线的平面上就会感应电势，这个电势在铁心的断面上形成闭合回路并产生电流，好象一个旋涡所以称为“涡流”。

这个“涡流”使变压器的损耗增加，并且使变压器的铁心发热变压器的温升增加。

由“涡流”所产生的损耗我们称为“铁损”。

另外要绕制变压器需要用大量的铜线，这些铜导线存在着电阻，电流流过时这电阻会消耗一定的功率，这部分损耗往往变成热量而消耗，我们称这种损耗为“铜损”。

所以变压器的温升主要由铁损和铜损产生的。

由于变压器存在着铁损与铜损，所以它的输出功率永远小于输入功率，为此我们引入了一个效率的参数来对此进行描述，η=输出功率/输入功率。

　　变压器的损耗-变压器损耗计算公式

　　变压器损耗可以分为空载损耗和负载损耗两部分。

在工程计算中，我们设定电网电压大小、波形恒定，这样当某一台变压器的空载损耗P0为一定值，其负载损耗PZ则与负荷平方成正比，即：

　　PZ=（S/SZ）2Pkn

（1）

式

（1）中，S—变压器的实际负荷；

　SZ—变压器的额定容量；

　　Pkn—变压器在额定电流下的短路损耗。

　　这样，单台变压器的总损耗为：

P=P0＋PZ=P0＋（S/SZ）2Pkn

（2）

　　当两台变压器并列运行时，各变压器的负载分配与该变压器的额定容量成正比，与短路电压成反比，即：

　　S=S1＋S2（3）

　　S1:

S2=（Sn1/Uk1）:

（Sn2/Uk2）（4）

式（4）中，S—总负荷；

　　Uk—变压器的短路电压。

　　这时两台变压器并列运行的总损耗Pb为：

　　Pb=P1＋P2=PO1＋PO2＋（S1/Sn1）2Pkn1＋（S2/Sn2）2Pkn2（5）

将（3）式代入为：

　　Pb=PO1+PO2+[（Pkn1Uk22+Pkn2Uk12）/（Sn2Uk1+Sn1Uk2）2]S2（6）

式（6）中，P的单位为kW，S的单位为MVA。

变压器损耗计算（经典）

∙简介：

变压器经济运行与否，是由所带负荷大小、本身能耗的功率以及变压器在磁化过程中引起的空载无功损耗、绕组电抗中的短路无功损耗等因素决定的。

∙关键字：

电力变压器,损耗,经济运行

．前言

　　电力变压器作为电力系统电压变换的主要设备，被广泛应用于输电和配电领域，变压器容量的选择直接影响到电网的运行和投资。

对供电部门的公用变压器而言，会使低压网络变大造成过多地消耗有色金属；选择容量过大的变压器会很快满载，甚至过载，将会限制负荷的发展。

变压器经济运行与否，是由所带负荷大小、本身能耗的功率以及变压器在磁化过程中引起的空载无功损耗、绕组电抗中的短路无功损耗等因素决定的。

　　变压器在变换电压及传递功率的过程中，自身将会产生有功功率损耗和无功功率损耗。

变压器的有功功率和无功功率损耗又与变压器的技术特性有关，同时又随着负载的变化而产生非线性的变化。

因此，必须根据变压器的有关技术参数，通过合理地选择运行方式，加强变压器的运行管理，充分利用现有的设备条件，以达到节约电能的目的。

2．变压器的负载与损耗的关系

　　电力变压器的有功功率损耗包含变压器空载损耗和变压器负载损耗两部分，在一定的负载下，变压器的有功功率损耗可用下式表示：

　　P=Pn+Pl2－1

　　P--总的有功功率损耗；Pn--空载有功功率损耗；Pl--在一定负载下的负载有功功率损耗

　　Pn=Pt+KQt=Pt+K（I0%Se/100）2－2

　　Pl=Pf+KQf=Pf+K（Ud%Se/100）2－3

　　Pt为变压器额定空载有功损耗即变压器铁耗。

　　Qt为变压器变压器额定励磁功率

　　I0%为变压器空载电流

　　Pf为变压器额定负载有功损耗即变压器铜损

　　Ud%为变压器阻抗电压

　　K为无功经济当量，按变压器在电网中的位置取值，一般可取k=0.1kW/kvar

　　Se变压器额定容量

　　空载损耗Pt是只与变压器铁芯相关的常数，它不随变压器负载的变化而变化。

而负载损耗Pf则为变压器绕组中的铜线圈电流损耗，根据P=I2R故Pf与负载电流的平方成正比。

I0%、Ud%为变压器一个固定参数，它们由变压器铭牌或变压器技术参数说明书提供，故变压器损耗主要受负荷变化影响的铜耗决定。

　　由此根据公式2－2、2－3可以计算出一台30KVA和一台100KVA变压器的有功功率损耗如下：

3．相同负荷情况下变压器的选择

　　由表2－1、表2－2的数据可以得出，当三台30KVA（合计容量为90KVA）的变压器在利用率为50％～70％情况下并列运行，三台变压器的总损耗P1大于一台100KVA在相同利用率情况下的总损耗P2。

因此两台及以上容量变压器较相应容量的一台的损失大，同时三台变压器的价格比一台相同容量的更高。

同时变压器越大也并不一定就越经济，单从变压器损耗看那是可能的，但负荷越大外端输出电流也越大，外线线路线径就需要越大，初期造价也相应增加。

　　所以在相同负荷情况下变压器选择需要考虑一下几点：

（1）、在综合了解用户负荷前提下，尽量根据变压器工作在50％～70％利用率情况下选择变压器容量。

（2）、变压器长期固定运行情况下可以考虑损耗较小的新型变压器。

虽然新型变压器初期价格高，但是新型变压器和高能耗变压器价格差一般能在变压器2~3年的运行中得到弥补。

　　（3）、根据现场供电情况，变压器安装应选择在供电负荷重心区域。

同时尽量保证三相变压器负荷平衡，减少负序电压损耗。

　　（4）、变压器的选择应根据变压器损耗和外接线路的投资来充分比较考虑，尽量达到线路初期投资小和变压器损耗低的优化方案。

4、结论：

   对于变压器的经济运行应根据变压器现有的技术参数结合实际负荷情况及现场情况，选择合理的变压器运行方式及变压器容量，以便能够实现变压器的经济运行，减少变压器的有功功率损耗。

导线安全截流量"计算口诀

10下五，100上二，16、25四，35、50三，70、95两倍半。

穿管、温度八、九折，裸线加一半。

铜线升级算。

（70,95的铜线乘以3倍;35,50的乘4倍.......）

口诀中的阿拉伯数字与倍数的排列关系如下：

对于1.5、2.5、4、6、10mm2的导线可将其截面积数乘以5倍。

对于16、25mm2的导线可将其截面积数乘以4倍。

对于35、50mm2的导线可将其截面积数乘以3倍。

对于70、95mm2的导线可将其截面积数乘以2.5倍。

对于120、150、185mm2的导线可将其截面积数乘以2倍。

电缆截面的选取

[转贴]电缆截面估算方法一二

先估算负荷电流

1．用途

这是根据用电设备的功率（千瓦或千伏安）算出电流（安）的口诀。

电流的大小直接与功率有关，也与电压、相别、力率（又称功率因数）等有关。

一般有公式可供计算。

由于工厂常用的都是380/220伏三相四线系统，因此，可以根据功率的大小直接算出电流。

2.口诀

低压380/220伏系统每千瓦的电流，安。

千瓦、电流，如何计算？

电力加倍，电热加半。

①

单相千瓦，4.5安。

②

单相380，电流两安半。

③

3．说明

口诀是以380/220伏三相四线系统中的三相设备为准，计算每千瓦的安数。

对于某些单相或电压不同的单相设备，其每千瓦的安数，口诀另外作了说明。

①这两句口诀中，电力专指电动机。

在380伏三相时（力率0.8左右）,电动机每千瓦的电流约为2安.即将”千瓦数加一倍”（乘2）就是电流，安。

这电流也称电动机的额定电流。

【例1】5.5千瓦电动机按“电力加倍”算得电流为11安。

【例2】40千瓦水泵电动机按“电力加倍”算得电流为80安。

电热是指用电阻加热的电阻炉等。

三相380伏的电热设备，每千瓦的电流为1.5安。

即将“千瓦数加一半”（乘1.5）就是电流，安。

【例1】3千瓦电加热器按“电热加半”算得电流为4.5安。

【例2】15千瓦电阻炉按“电热加半”算得电流为23安。

这句口诀不专指电热，对于照明也适用。

虽然照明的灯泡是单相而不是三相，但对照明供电的三相四线干线仍属三相。

只要三相大体平衡也可这样计算。

此外，以千伏安为单位的电器（如变压器或整流器）和以千乏为单位的移相电容器（提高力率用）也都适用。

即时说，这后半句虽然说的是电热，但包括所有以千伏安、千乏为单位的用电设备，以及以千瓦为单位的电热和照明设备。

【例1】12千瓦的三相（平衡时）照明干线按“电热加半”算得电流为18安。

【例2】30千伏安的整流器按“电热加半”算得电流为45安（指380伏三相交流侧）。

【例3】320千伏安的配电变压器按“电热加半”算得电流为480安（指380/220伏低压侧）。

【例4】100千乏的移相电容器（380伏三相）按“电热加半”算得电流为150安。

②在380/220伏三相四线系统中，单相设备的两条线，一条接相线而另一条接零线的（如照明设备）为单相220伏用电设备。

这种设备的力率大多为1，因此，口诀便直接说明“单相（每）千瓦4.5安”。

计算时，只要“将千瓦数乘4.5”就是电流，安。

同上面一样，它适用于所有以千伏安为单位的单相220伏用电设备，以及以千瓦为单位的电热及照明设备，而且也适用于220伏的直流。

【例1】500伏安（0.5千伏安）的行灯变压器（220伏电源侧）按“单相千瓦、4.5

安”算得电流为2.3安。

【例2】1000瓦投光灯按“单相千瓦、4.5安”算得电流为4.5安。

对于电压更低的单相，口诀中没有提到。

可以取220伏为标准，看电压降低多少，电流就反过来增大多少。

比如36伏电压，以220伏为标准来说，它降低到1/6，电流就应增大到6倍，即每千瓦的电流为6*4.5=27安。

比如36伏、60瓦的行灯每只电流为0.06*27=1.6安，5只便共有8安。

③在380/220伏三相四线系统中，单相设备的两条线都是接到相线上的，习惯上称为单相380伏用电设备（实际是接在两相上）。

这种设备当以千瓦为单位时，力率大多为1，口诀也直接说明：

“单相380，电流两安半”。

它也包括以千伏安为单位的380伏单相设备。

计算时，只要“将千瓦或千伏安数乘2.5”就是电流，安。

【例1】32千瓦钼丝电阻炉接单相380伏，按“电流两安半”算得电流为80安。

【例2】2千伏安的行灯变压器，初级接单相380伏，按“电流两安半”算得电流为5安。

【例3】21千伏安的交流电焊变压器，初级接单相380伏，按“电流两安半”算得电流为53安。

估算出负荷的电流后在根据电流选出相应导线的截面,选导线截面时有几个方面要考虑到一是导线的机械强度二是导线的电流密度（安全截流量）,三是允许电压降

电压降的估算

１．用途

根据线路上的负荷矩，估算供电线路上的电压损失，检查线路的供电质量。

２．口诀

提出一个估算电压损失的基准数据，通过一些简单的计算，可估出供电线路上的电压损失。

压损根据“千瓦．米”，2.5铝线20—1。

截面增大荷矩大，电压降低平方低。

①

三相四线6倍计，铜线乘上1.7。

②

感抗负荷压损高，10下截面影响小，若以力率0.8计，10上增加0.2至1。

③

３．说明

电压损失计算与较多的因素有关,计算较复杂。

估算时，线路已经根据负荷情况选定了导线及截面，即有关条件已基本具备。

电压损失是按“对额定电压损失百分之几”来衡量的。

口诀主要列出估算电压损失的最基本的数据，多少“负荷矩”电压损失将为1%。

当负荷矩较大时，电压损失也就相应增大。

因些，首先应算出这线路的负荷矩。

所谓负荷矩就是负荷（千瓦）乘上线路长度（线路长度是指导线敷设长度“米”，即导线走过的路径，不论线路的导线根数。

），单位就是“千瓦．米”。

对于放射式线路，负荷矩的计算很简单。

如下图1，负荷矩便是20*30=600千瓦．米。

但如图2的树干式线路，便麻烦些。

对于其中5千瓦

设备安装位置的负荷矩应这样算：

从线路供电点开始，根据线路分支的情况把它分成三段。

在线路的每一段，三个负荷（10、8、5千瓦）都通过，因此负荷矩为：

第一段：

10*（10+8+5）=230千瓦．米

第二段：

5*（8+5）=65千瓦．米

第三段：

10*5=50千瓦．米

至5千瓦设备处的总负荷矩为：

230+65+50=345千瓦．米

下面对口诀进行说明：

①首先说明计算电压损失的最基本的根据是负荷矩：

千瓦．米

接着提出一个基准数据：

2.5平方毫米的铝线，单相220伏，负荷为电阻性（力率为1），每20“千瓦．米”负荷矩电压损失为1%。

这就是口诀中的“2.5铝线20—1”。

在电压损失1%的基准下，截面大的，负荷矩也可大些，按正比关系变化。

比如10平方毫米的铝线，截面为2.5平方毫米的4倍，则20*4=80千瓦．米，即这种导线负荷矩为80千瓦．米，电压损失才1%。

其余截面照些类推。

当电压不是220伏而是其它数值时，例如36伏，则先找出36伏相当于220伏的1/6。

此时，这种线路电压损失为1%的负荷矩不是20千瓦．米，而应按1/6的平方即1/36来降低，这就是20*（1/36）=0.55千瓦．米。

即是说，36伏时，每0.55千瓦．米（即每550瓦．米），电压损失降低1%。

“电压降低平方低”不单适用于额定电压更低的情况，也可适用于额定电压更高的情况。

这时却要按平方升高了。

例如单相380伏，由于电压380伏为220伏的1.7倍，因此电压损失1%的负荷矩应为20*1.7的平方=58千瓦．米。

从以上可以看出：

口诀“截面增大荷矩大，电压降低平方低”。

都是对照基准数据“2.5铝线20—1”而言的。

【例1】一条220伏照明支路，用2.5平方毫米铝线，负荷矩为76千瓦．米。

由于76是20的3.8倍（76/20=3.8），因此电压损失为3.8%。

【例2】一条4平方毫米铝线敷设的40米长的线路，供给220伏1千瓦的单相电炉2只，估算电压损失是：

先算负荷矩2*40=80千瓦．米。

再算4平方毫米铝线电压损失1%的负荷矩，根据“截面增大负荷矩大”的原则，4和2.5比较，截面增大为1.6倍（4/2.5=1.6），因此负荷矩增为

20*1.6=32千瓦．米（这是电压损失1%的数据）。

最后计算80/32=2.5，即这条线路电压损失为2.5%。

②当线路不是单相而是三相四线时，（这三相四线一般要求三相负荷是较平衡的。

它的电压是和单相相对应的。

如果单相为220伏，对应的三相便是380伏，即380/220伏。

）同样是2.5平方毫米的铝线，电压损失1%的负荷矩是①中基准数据的6倍，即20*6=120千瓦．米。

至于截面或电压变化，这负荷矩的数值，也要相应变化。

当导线不是铝线而是铜线时，则应将铝线的负荷矩数据乘上1.7，如“2.5铝线20—1”改为同截面的铜线时，负荷矩则改为20*1.7=34千瓦．米，电压损失才1%。

【例3】前面举例的照明支路，若是铜线，则76/34=2.2，即电压损失为2.2%。

对电炉供电的那条线路，若是铜线，则80/（32*1.7）=1.5，电压损失为1.5%。

【例4】一条50平方毫米铝线敷设的380伏三相线路，长30米，供给一台60千瓦的三相电炉。

电压损失估算是：

先算负荷矩：

60*30=1800千瓦．米。

再算50平方毫米铝线在380伏三相的情况下电压损失1%的负荷矩：

根据“截面增大荷矩大”，由于50是2.5的20倍，因此应乘20，再根据“三相四线6倍计”，又要乘6，因此，负荷矩增大为20*20*6=2400千瓦．米。

最后1800/2400=0.75，即电压损失为0.75%。

③以上都是针对电阻性负荷而言。

对于感抗性负荷（如电动机），计算方法比上面的更复杂。

但口诀首先指出：

同样的负荷矩——千瓦．米，感抗性负荷电压损失比电阻性的要高一些。

它与截面大小及导线敷设之间的距离有关。

对于10平方毫米及以下的导线则影响较小，可以不增高。

对于截面10平方毫米以上的线路可以这样估算：

先按①或②算出电压损失，再“增加0.2至1”，这是指增加0.2至1倍，即再乘1.2至2。

这可根据截面大小来定，截面大的乘大些。

例如70平方毫米的可乘1.6，150平方毫米可乘2。

以上是指线路架空或支架明敷的情况。

对于电缆或穿管线路，由于线路距离很小面影响不大，可仍按①、②的规定估算，不必增大或仅对大截面的导线略为增大（在0.2以内）。

【例5】图1中若20千瓦是380伏三相电动机，线路为3*16铝线支架明敷，则电压损失估算为：

已知负荷矩为600千瓦．米。

计算截面16平方毫米铝线380伏三相时，电压损失1%的负荷矩：

由于16是2.5的6.4倍，三相负荷矩又是单相的6倍，因此负荷矩增为：

20*6.4*6=768千瓦．米600/768=0.8

即估算的电压损失为0.8%。

但现在是电动机负荷，而且导线截面在10以上，因此应增加一些。

根据截面情况，考虑1.2，估算为0.8*1.2=0.96，可以认为电压损失约1%。

又比额定电压高5%（400/230伏），因此从变压器开始至用电设备的整个线路中，理论上共可损失5%+5%=10%，但通常却只允许7~8%。

这是因为还要扣除变压器内部的电压损失以及变压器力率低的影响的缘故。

）不过这7~8%是指从配电变压器低压侧开始至计算的那个用电设备为止的全部线路。

它通常包括有户外架空线、户内干线、支线等线段。

应当是各段结果相加，全部约7~8%。

二、估算电压损失是设计的工作，主要是防止将来使用时出现电压质量不佳的现象。

由于影响计算的因素较多（主要的如计算干线负荷的准确性，变压器电源侧电压的稳定性等），因此，对计算要求很精确意义不大，只要大体上胸中有数就可以了。

比如截面相比的关系也可简化为4比2.5为1.5倍，6比2.5为2.5倍，16比2.5倍为6倍。

这样计算会更方便些。

三、在估算电动机线路电压损失中，还有一种情况是估算电动机起动时的电压损失。

这是若损失太大，电动机便不能直接起动。

由于起动时的电流大，力率低，一般规定起动时的电压损失可达15%。

这种起动时的电压损失计算更为复杂，但可用上述口诀介绍的计算结果判断，一般截面25平方毫米以内的铝线若符合5%的要求，也可符合直接起动的要求：

35、50平方毫米的铝线若电压损失在3.5%以内，也可满足；70、95平方毫米的铝线若电压损失在2.5%以内，也可满足；而120平方毫米的铝线若电压损失在1.5以内。

才可满足。

这3.5%，2.5%，1.5.%刚好是5%的七、五、三折，因此可以简单记为：

“35以上，七、五、三折”。

四、假如在使用中确实发现电压损失太大，影响用电质量，可以减少负荷（将一部分负荷转移到别的较轻的线路，或另外增加一回路），或者将部分线段的截面增大（最好增大前面的干线）来解决。

对于电动机线路，也可以改用电缆来减少电压损失。

当电动机无法直接启动时，除了上述