变压器漏磁的影响和减少漏磁的方法
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降低电力变压器损耗的方法电力变压器是电力系统中最重要的设备之一,是保证供电可靠性的基础。
随着整个国民经济的高速发展,对变压器的需求量还将不断增加。
然而随着电力变压器装机量的增加,其自身所消耗的能量也越来越大,这与我国提倡建设节能性社会是不相符合的,有必要采取相应的技术措施来减少变压器自身的损耗,因此研究如何降低变压器铁损的方法就变得非常有必要了。
1、电力变压器的空载损耗电力变压器的损耗主要包含空载损耗与负载损耗两部分。
变压器的空载损耗主要包括铁心材料的磁滞损耗、涡流损耗以及附加损耗几部分,又因为变压器的空载损耗属于励磁损耗,所以与负载无关。
(1)磁滞损耗是铁磁材料在反复磁化过程中由于磁滞现象所产生的损耗。
磁滞损耗的大小与磁滞回线的面积成正比。
(2)涡流损耗。
由于铁心本身为金属导体,所以由于电磁感应现象所产生的电动势将在铁心内产生环流,即为涡流。
由于铁心中有涡流流过,而铁心本身又存在电阻,故引起了涡流损耗。
(3)附加铁损。
附加铁损是不完全决定于变压器材料本身,而主要与变压器的结构及生产工艺等有关。
通常引起附加铁损的原因主要有:磁通波形中有高次谐波分量,它们将引起附加涡流损耗;由于机械加工所引起的磁性能变坏所导致损耗增大;在铁心接缝以及芯柱与铁轭的T型区等部位所出现的局部损耗的增大等。
2、降低空载损耗的方法由于空载损耗是变压器的重要参数,仅占变压器总损耗的20%——30%,要降低空载损耗,必须要降低铁心总量、单位损耗和工艺系数。
降低空载损耗的主要方法如下:(1)采用高导磁硅钢片和非晶合金片。
普通硅钢片厚度0.3——0.35 mm,损耗低,可用0.15——0.27 mm。
同时,若采用阶梯叠积,则又可减少铁损8%左右。
用激光照射、机械压痕和等离子处理可使高导磁硅钢片损耗更低。
而非晶合金片和按速冷原理制成的含硅量为6.5%的硅钢片,其涡流损耗部分比一般高导磁硅钢片小。
(2)减少工艺系数。
工艺损耗系数与硅钢片材料、冲剪设备是否退火、夹紧程度等诸多因素有关。
如何减小变压器漏感
线圈所产生的磁力线不能都通过次级线圈,因此产生漏磁的电感称为漏感。
指变压器初次级在耦合的过程中漏掉的那一部份磁通。
漏感是开关变压器的一项重要指标,对开关电源性能指标的影响很大,漏感的存在,当开关器件截止瞬间会产生反电动势,容易把开关器件过压击穿;漏感还可以与电路中的分布电容以及变压器线圈的分布电容组成振荡回路,使电路产生振荡并向外辐射电磁能量,造成电磁干扰。
因此有时我们需要采用尽可能多的办法来降低漏感所带来的危害。
如何减小变压器漏感
1、减小初级绕组的匝数NP;
2、增大绕组的宽度(例如选EE型磁芯,以增加骨架宽度b);。
减小开关变压器漏感的方法
开关变压器漏感是指变压器在工作时,由于电磁感应作用而产生的漏磁通量,在传输过程中会有一定的损耗和浪费。
如果能够减小开关变压器的漏感,就能提高变压器的效率,降低能耗。
以下是减小开关变压器漏感的方法:
1. 采用高磁导材料:高磁导材料可以有效地提高变压器的磁通量,从而减小漏感。
常用的高磁导材料有铁素体材料和铁氧体材料。
2. 使用磁屏蔽:在变压器的绕组周围加上磁屏蔽,可以防止漏磁通量的泄漏,从而降低漏感。
常用的磁屏蔽材料有镍铁合金和铁氧体材料。
3. 优化绕组结构:通过设计优化绕组结构,可以减小漏感。
例如,采用交错绕组、漏磁补偿绕组等方式都可以减小漏感。
4. 采用磁芯的预紧设计:在变压器的磁芯上采用预紧设计,可以减小磁芯的振动和噪音,从而降低漏感。
5. 采用新型材料:近年来,一些新型材料的出现,如纳米晶铁芯、非晶合金等,具有良好的磁导率和磁饱和度,可以有效地减小漏感。
总之,减小开关变压器漏感是一个复杂的过程,需要综合考虑多种因素。
通过上述方法的应用,可以有效地降低漏感,提高变压器的效率和性能。
变压器额定负载漏磁功率【原创实用版】目录一、变压器额定负载漏磁功率的定义与计算方法1.额定负载漏磁功率的定义2.额定负载漏磁功率的计算方法二、变压器额定负载漏磁功率的影响因素1.变压器的结构和设计2.变压器的负载情况3.变压器的工作环境三、如何降低变压器额定负载漏磁功率1.优化变压器的结构和设计2.合理选择变压器的负载3.对变压器进行定期维护和检查正文一、变压器额定负载漏磁功率的定义与计算方法变压器额定负载漏磁功率是指在变压器的额定负载下,由于铁芯磁化不完整,导致磁场发生畸变,从而产生的漏磁功率。
在变压器运行过程中,这部分漏磁功率会转化为热能,导致变压器温度升高,影响其使用寿命。
计算变压器额定负载漏磁功率的公式为:额定负载漏磁功率 = 变压器额定容量×空载电流百分比×短路电压百分比×负载波动损耗系数其中,变压器额定容量、空载电流百分比、短路电压百分比和负载波动损耗系数都需要根据变压器的具体参数进行测量和计算。
二、变压器额定负载漏磁功率的影响因素1.变压器的结构和设计:变压器的铁芯结构、绕组设计、绝缘材料等都会影响额定负载漏磁功率的大小。
2.变压器的负载情况:在实际运行中,变压器的负载波动会影响额定负载漏磁功率。
负载越大,漏磁功率越大;负载波动幅度越大,漏磁功率波动幅度也越大。
3.变压器的工作环境:变压器的工作温度、湿度、海拔高度等环境因素也会影响额定负载漏磁功率。
三、如何降低变压器额定负载漏磁功率1.优化变压器的结构和设计:通过优化变压器的铁芯结构、绕组设计、绝缘材料等,可以降低额定负载漏磁功率。
2.合理选择变压器的负载:在实际运行中,合理选择变压器的负载,使其工作在最佳负载范围内,可以降低额定负载漏磁功率。
高频变压器之漏感篇
近些年,这些厂家(驱动电源,LED灯,手机充电器,音响等等)对高频变压器的要求越来越高,漏电感是其中之一,高端的高频变压器是他们的首选。
今天由三芯小编为您详细讲解高频变压的漏电感高频变压漏电感定义:
变压器的漏感是指线圈所产生的磁力线不能都通过次级线圈,因此产生漏磁的电感称为漏感。
高频变压器漏电感产生的原因:
漏感的产生是由于某些初级(次级)磁通没有通过磁芯耦合到次级(初级),而是通过空气闭合返回到初级(次级)。
影响高频变压器漏电感的因素:
1变压器磁的绕法工艺;
2.变压器磁芯的质量;
3.变压器磁材的气隙,越大的话,漏感越大;
4.变压器绕组宽度和匝数,对漏感也有些影响。
5.工作频率越高,相对漏感越小。
减少高频变压器漏感的主要方法:
1每一组绕组都要绕紧,并且要分布平均
2引出线的地方要中规中矩,尽量成直角,紧贴骨架壁
3未能绕满一层的要平均疏绕满一层
4绝缘层尽量减少,满足耐压要求及可
5如空间有余,可考虑加长型的骨架,尽量减少厚度
6推荐三明治绕制方法(二次绕组与一次绕组交错绕制),漏感下降很多很多,大概到原来的1/3还不到。
漏感的测量:
测量漏感的一般方法是将次级(初级)绕组短路,测量初级(次级)绕组的电感,所得的电感值就是初级(次级)到次级(初级)的漏感。
漏磁电动势一、漏磁电动势的概念漏磁电动势是指变压器中由于磁路不完整而产生的电动势,它是变压器中除了互感电动势之外的另一种电动势。
漏磁电动势与铁心中的磁通量和绕组中的匝数有关。
二、漏磁电动势产生的原因在变压器中,由于铁心和绕组之间存在空气隙,使得部分磁通量不能通过绕组,而是通过空气隙散失到空气中。
这些散失到空气中的磁通量就会在绕组上产生感应电动势,即漏磁电动势。
三、漏磁电动势的计算方法1. 漏抗法根据变压器等效电路模型,将变压器看作一个理想变压器和一个等效串联漏抗元件组成的模型。
利用该模型可以计算出理想变压器和等效串联漏抗元件上的感应电动势。
2. 等效传递比法将变压器看作两个互相耦合但有不同匝数比例的理想变压器组成。
根据传递比的概念和理想变压器的电动势公式,可以计算出漏磁电动势。
四、漏磁电动势的影响因素1. 空气隙大小:空气隙越大,漏磁电动势越大。
2. 铁心材料:铁心磁导率越小,漏磁电动势越大。
3. 绕组匝数:绕组匝数越多,漏磁电动势越大。
4. 频率:频率越高,漏磁电动势越大。
五、漏磁电动势对变压器的影响1. 降低变压器效率:由于漏磁电动势会产生额外的损耗,从而降低了变压器的效率。
2. 增加变压器温度升高:由于额外损耗产生的热量会导致变压器温度升高。
3. 影响变压器输出波形:在高频情况下,漏磁电动势会影响输出波形。
六、减少漏磁电动势的方法1. 优化铁心结构:通过改善铁心结构,减小空气隙大小,从而减少漏磁电动势。
2. 优化绕组结构:通过改善绕组结构,使得磁通量更容易通过绕组而不是散失到空气中,从而减少漏磁电动势。
3. 优化材料选择:选择磁导率高的铁心材料,可以降低漏磁电动势。
4. 降低变压器工作频率:由于漏磁电动势与频率有关,降低变压器工作频率可以减小漏磁电动势。
漏磁场引起的变压器附加损耗
变压器的漏磁场在绕组导线里感应出电势,该电势作用下产生的电流,在各导线内部闭合,也在绕组各并联导线之间闭合,它与负载电流不同,并不流出绕组以外去。
这就使得电流沿绕组导线截面的分布及并联导线间电流分布变得不均匀了。
此即所谓排挤效应,随着导线所处漏磁场位置的不同,电流排挤效应也不相同。
1.绕组中的纵向涡流附加损耗
绕组套在铁芯柱外,处在纵向漏磁场中,由纵向漏磁产生纵向涡流损耗。
纵向涡流损耗的大小与导线尺寸有关,还与纵向漏磁场磁通密度有关。
一般情况下,漏磁密B m应控制在0.16T一下,特大型变压器可能超过上述数值,此时应采取措施,钢压板用层压木板或玻璃钢压板代用,油箱内壁采用磁屏蔽或电磁屏蔽等。
一般情况下,涡流损耗以电阻损耗百分数表示。
2.绕组中横向涡流损耗
在具体设计中,由于高、低(中)压绕组在同一区域内,不可能使安匝完全平横,会产生横向漏磁,使得导线在横向(宽度)有漏磁通通过,而产生涡流损耗。
横向涡流损耗和纵向涡流损耗产生机理是完全相同的。
由于横向漏磁密比纵向漏磁密小得多,所以横向涡流损耗比较小,通常对大容量变压器才考虑横向涡流损耗的计算。
3.绕组并联导线间的环流损耗
如果绕组各并联导线在漏磁场中所交链的漏磁链不相等,那么漏磁通在各并联导线中感应漏抗电压也不相等。
在各并联导线漏抗电压之差
的作用下,各并联导线间将有环流产生,从而引起环流损耗。
4.结构件中损耗
结构损耗是由漏磁通经过钢结构件的零部件而产生的损耗。
在同心式绕组中,此种损耗是由横向和纵向的漏磁场所产生的。
变压器漏磁通表达式1.引言1.1 概述概述部分应包括对变压器漏磁通表达式这一主题的简要介绍,可以涵盖以下内容:变压器是电力系统中常见的电力设备之一,它用于将输电线路输送的高压电能变换为适合分配和使用的低压电能。
变压器在电力系统中发挥着至关重要的作用,其中包括将电能从发电厂输送到用户的过程中所产生的各种损耗,其中最重要的是铁损耗和铜损耗。
其中铁损耗是指变压器中磁场对铁芯材料产生的损耗,而铜损耗则是指通过变压器的电流在导线内产生的热量。
然而,在实际的变压器工作过程中,还会产生一种称为漏磁通的情况。
漏磁通是指磁场未完全集中在铁芯中,而经过了周围的空气或其他非磁性材料。
由于周围空气或其他非磁性材料的磁导率远远小于铁芯材料的磁导率,这些漏磁通会导致变压器的能量损耗和温升,从而影响变压器的效率和性能。
为了有效地分析和计算变压器中的漏磁通,我们需要建立相应的数学表达式。
这些表达式可以描述漏磁通的大小和分布,以及其对变压器性能的影响。
一般来说,变压器漏磁通表达式可以通过电磁场理论、磁路分析和磁通平衡等方法来推导和求解。
本文将重点介绍变压器漏磁通表达式的研究和应用。
首先,我们将对变压器漏磁通的定义和作用进行详细阐述,为后续内容的理解和分析打下基础。
接下来,我们将介绍变压器漏磁通表达式的推导和求解方法,包括磁通平衡方程和漏抗等的应用。
最后,我们将总结变压器漏磁通表达式的研究成果,并展望其在变压器设计和运行中的应用前景。
通过对变压器漏磁通表达式的深入研究和应用,我们可以更好地理解变压器的工作原理和性能特点,从而为变压器的设计和优化提供可靠的理论依据。
此外,对变压器漏磁通的研究还可以为电力系统的稳定运行和能源效率提升提供技术支持。
文章结构部分的内容可以如下所示:1.2 文章结构本篇文章主要分为三个部分:引言、正文和结论。
在引言部分中,我们将概述本文的主题,并介绍变压器漏磁通的定义和作用。
接下来会给出本文的结构安排,并说明本文的目的,以使读者能够清晰地理解文章的内容和意图。
简介:负载曲线的平均负载系数越高,为达到损耗电能越小,要选用损耗比越小的变压器;负载曲线的平均负载系数越低,为达到损耗电能越小,要选用损耗比越大的变压器。
将负载曲线的平均负载系数乘以一个大于1的倍数,通常可取1-1.3,作为获得最佳效率的负载系数,然后按βb=(1/R)1/2计算变压器应具备的损耗比。
关键字:变压器1、变压器损耗计算公式(1)有功损耗:ΔP=P0+KTβ2PK-------(1)(2)无功损耗:ΔQ=Q0+KTβ2QK-------(2)(3)综合功率损耗:ΔPZ=ΔP+K QΔQ----(3)Q0≈I0%SN,QK≈UK%SN式中:Q0——空载无功损耗(kvar)P0——空载损耗(kW)PK——额定负载损耗(kW)SN——变压器额定容量(kVA)I0%——变压器空载电流百分比。
UK%——短路电压百分比β——平均负载系数KT——负载波动损耗系数QK——额定负载漏磁功率(kvar)KQ——无功经济当量(kW/kvar)上式计算时各参数的选择条件:(1)取KT=1.05;(2)对城市电网和工业企业电网的6kV~10kV降压变压器取系统最小负荷时,其无功当量KQ=0.1kW /kvar;(3)变压器平均负载系数,对于农用变压器可取β=20%;对于工业企业,实行三班制,可取β=75%;(4)变压器运行小时数T=8760h,最大负载损耗小时数:t=5500h;(5)变压器空载损耗P0、额定负载损耗PK、I0%、UK%,见产品资料所示。
2、变压器损耗的特征P0——空载损耗,主要是铁损,包括磁滞损耗和涡流损耗;磁滞损耗与频率成正比;与最大磁通密度的磁滞系数的次方成正比。
涡流损耗与频率、最大磁通密度、矽钢片的厚度三者的积成正比。
PC——负载损耗,主要是负载电流通过绕组时在电阻上的损耗,一般称铜损。
其大小随负载电流而变化,与负载电流的平方成正比;(并用标准线圈温度换算值来表示)。
负载损耗还受变压器温度的影响,同时负载电流引起的漏磁通会在绕组内产生涡流损耗,并在绕组外的金属部分产生杂散损耗。
减少漏磁的方法一、从磁路设计角度出发。
1.1 优化磁路形状。
磁路的形状对于漏磁有着很大的影响。
咱们打个比方,就像水流在河道里流动一样,如果河道弯弯曲曲,那水就容易到处乱溅,磁路要是设计得七拐八拐的,那磁就容易“漏出去”。
所以呢,要尽量把磁路设计得规整、流畅,让磁能沿着咱们期望的路径走。
比如说变压器的铁芯,要是设计成圆形或者方形这种比较规则的形状,磁就比较听话,漏磁就会减少。
这就好比给磁流修了一条宽敞笔直的高速公路,它就不会到处乱跑啦。
1.2 增加磁路的磁导率。
磁导率这个概念呢,就像是磁路的“畅通程度”。
磁导率越高,磁在这个材料里就越容易走,就像人在平坦的大路上走得快一样。
咱们可以选择磁导率高的材料来做磁路,像硅钢片这种材料,它的磁导率就比较高。
这就相当于给磁找了一个“绿色通道”,磁都愿意从这里走,漏磁自然就少了。
这就跟大家都愿意走宽敞的大路,而不愿意去走那些坑坑洼洼的小路一样,磁也挑好走的路走,漏磁就少啦。
二、从屏蔽措施方面考虑。
2.1 采用磁性屏蔽材料。
这就像是给磁源穿上一件“防护服”。
比如说,用铁、坡莫合金等材料来做屏蔽罩。
这些材料就像磁的“吸铁石”,磁到了这里就被它们吸引住了,很难漏出去。
这就好比一群调皮的孩子(磁),被一个有吸引力的大人(屏蔽材料)管住了,只能在一定范围内活动,漏出去的就少了。
这是一种很有效的减少漏磁的办法,就像给磁源盖了一个严实的“小房子”,磁只能在房子里活动,想漏出去可没那么容易。
2.2 合理设计屏蔽结构。
屏蔽结构要是不合理,就像房子盖得歪歪扭扭的,那磁还是会找到漏洞跑出去。
咱们得把屏蔽结构设计得严丝合缝。
比如说,对于一个多部件的设备,要确保各个屏蔽部件之间连接紧密,不能有缝隙。
这就好比砌墙,要是砖头之间有大缝,那风(磁)就能吹进来(漏出去)。
所以呢,要把屏蔽结构设计得像一个密不透风的堡垒,让磁无缝可钻。
三、在元件布局与装配方面下功夫。
3.1 合理布局元件。
元件布局就像排兵布阵一样重要。
简介:负载曲线的平均负载系数越高,为达到损耗电能越小,要选用损耗比越小的变压器;负载曲线的平均负载系数越低,为达到损耗电能越小,要选用损耗比越大的变压器。
将负载曲线的平均负载系数乘以一个大于1的倍数,通常可取1-1.3,作为获得最佳效率的负载系数,然后按βb=(1/R)1/2计算变压器应具备的损耗比。
关键字:变压器1、变压器损耗计算公式(1)有功损耗:ΔP=P0+KTβ2PK-------(1)(2)无功损耗:ΔQ=Q0+KTβ2QK-------(2)(3)综合功率损耗:ΔPZ=ΔP+K QΔQ----(3)Q0≈I0%SN,QK≈UK%SN式中:Q0——空载无功损耗(kvar)P0——空载损耗(kW)PK——额定负载损耗(kW)SN——变压器额定容量(kVA)I0%——变压器空载电流百分比。
UK%——短路电压百分比β——平均负载系数KT——负载波动损耗系数QK——额定负载漏磁功率(kvar)KQ——无功经济当量(kW/kvar)上式计算时各参数的选择条件:(1)取KT=1.05;(2)对城市电网和工业企业电网的6kV~10kV降压变压器取系统最小负荷时,其无功当量KQ=0.1kW /kvar;(3)变压器平均负载系数,对于农用变压器可取β=20%;对于工业企业,实行三班制,可取β=75%;(4)变压器运行小时数T=8760h,最大负载损耗小时数:t=5500h;(5)变压器空载损耗P0、额定负载损耗PK、I0%、UK%,见产品资料所示。
2、变压器损耗的特征P0——空载损耗,主要是铁损,包括磁滞损耗和涡流损耗;磁滞损耗与频率成正比;与最大磁通密度的磁滞系数的次方成正比。
涡流损耗与频率、最大磁通密度、矽钢片的厚度三者的积成正比。
PC——负载损耗,主要是负载电流通过绕组时在电阻上的损耗,一般称铜损。
其大小随负载电流而变化,与负载电流的平方成正比;(并用标准线圈温度换算值来表示)。
负载损耗还受变压器温度的影响,同时负载电流引起的漏磁通会在绕组内产生涡流损耗,并在绕组外的金属部分产生杂散损耗。
变压器的全损耗ΔP=P0 PC变压器的损耗比=PC/P0变压器的效率=PZ/(PZ ΔP),以百分比表示;其中PZ为变压器二次侧输出功率。
3、变压器节能技术推广1)推广使用低损耗变压器;(1)铁芯损耗的控制变压器损耗中的空载损耗,即铁损,主要发生在变压器铁芯叠片内,主要是因交变的磁力线通过铁芯产生磁滞及涡流而带来的损耗。
最早用于变压器铁芯的材料是易于磁化和退磁的软熟铁,为了克服磁回路中由周期性磁化所产生的磁阻损失和铁芯由于受交变磁通切割而产生的涡流,变压器铁芯是由铁线束制成,而不是由整块铁构成。
1900年左右,经研究发现在铁中加入少量的硅或铝可大大降低磁路损耗,增大导磁率,且使电阻率增大,涡流损耗降低。
经多次改进,用0.35mm厚的硅钢片来代替铁线制作变压器铁芯。
近年来世界各国都在积极研究生产节能材料,变压器的铁芯材料已发展到现在最新的节能材料——非晶态磁性材料如2605S2,非晶合金铁芯变压器便应运而生。
使用2605S2制作的变压器,其铁损仅为硅钢变压器的1/5,铁损大幅度降低。
(2)变压器系列的节能效果上述非晶合金铁芯变压器,具有低噪音、低损耗等特点,其空载损耗仅为常规产品的1/5,且全密封免维护,运行费用极低。
我国S7系列变压器是1980年后推出的变压器,其效率较SJ、SJL、SL、SL1系列的变压器高,其负载损耗也较高。
80年代中期又设计生产出S9系列变压器,其价格较S7系列平均高出20%,空载损耗较S7系列平均降低8%,负载损耗平均降低24%,并且国家已明令在1998年底前淘汰S7、SL7系列,推广应用S9系列。
S11是目前推广应用的低损耗变压器。
S11型变压器卷铁心改变了传统的叠片式铁心结构。
硅钢片连续卷制,铁心无接缝,大大减少了磁阻,空载电流减少了60~80,提高了功率因数,降低了电网线损,改善了电网的供电品质。
连续卷绕充分利用了硅钢片的取向性,空载损耗降低20~35。
运行时的噪音水平降低到30~45dB,保护了环境。
非晶合金铁心的S11系列配电变压器系列的空载损耗较S9系列降低75%左右,但其价格仅比S9系列平均高出30%,其负载损耗与S9系列变压器相等。
2)选择与负载曲线相匹配的变压器案例分析:配电变压器的容量选择A、按变压器效率最高时的负荷率βM来选择容量当建筑物的计算负荷确定后,配电变压器的总装机容量为:S=Pjs/βb×cosφ2(KVA)(1)式中Pjs ——建筑物的有功计算负荷KW;cosφ2——补偿后的平均功率因数,不小于0.9;βb——变压器的负荷率。
因此,变压器容量的最终确定就在于选定变压器的负荷率βb。
我们知道,当变压器的负荷率为:βb=βm=(1/R)1/2时效率最高。
(2)R=PKH/Po(即变压器损耗比)式中Po——变压器的空载损耗;PKH——变压器的额定负载损耗,或称铜损、短路损耗。
以国产SGL型电力变压器为例,其最佳负荷率计算如下:表国产SGL型电力变压器最佳负荷率βm 容量(千伏安)500630800100012501600 空载损耗(瓦)185021002400280033503950 负载损耗(瓦)48505650750092001100013300 损耗比R2.622.693.133.203.283.37 最佳负荷率βm61.861.056.655.255.254.5由表可见,如果以βm来计算变压器容量,必将造成容量过大,使用户初期投资大量增加。
其原因Pjs是30分钟平均最大负荷P30的统计值,例如民用建筑的用电大部分时间实际负荷均小于计算负荷Pjs,如果按βm计算变压器容量则不可能使变压器运行在最高效率βm上,这样不仅不能节约电能且运行在低β值上,则消耗更多的电能,因此按变压器的最佳负荷率βm来计算变压器的容量是不合理的。
B、按变压器的年有功电能损耗率最小时的节能负荷率βj计算容量由于实际负荷总在变化,无法精确计算出变压器的电能损耗。
然而对于某类电力用户,它的最大负荷利用小时数,最大负荷损耗小时数可依据同类用户统计数据来近似计算。
变压器的年有功电能损耗可按下式估算△Wb=PoTb PKH(Sjs/S2e)2τ=PoTb PKHβ2τ(3)式中β——计算负荷率,等于变压器的计算视在容量Sjs与额定容量Seb之比Tb——变压器年投运时间τ——年最大负荷损耗时间,可由年最大负荷利用时数Tm查Tm-τ关系曲线。
用户电力负荷消耗的年有功能为:W=βSebcosφTm(4)则变压器的年有功电能消耗率为:△W=△Wb/W=(PoTb PKHβ2τ)/βSebcosφTm(5)令d△Wdβ=0求出变压器年有功电能损耗率最小时的节能负荷率βj;βj=(PoTb/PKHτ)1/2=(Tb/τ)1/2*βM(6)即配电变压器按照节能负荷率βj计算容量时,其年有功电能损耗率最小。
由式(6)可见,变压器的节能负荷率与年最大负荷损耗时间有关,τ越低βj越高。
然而由于Tm值及Tm值所对应的τ值,对于高层民用建筑还没有这方面的统计资料,可参考工业企业的类似资料。
Tb按7500h,而根据高层民用建筑的不同功能,τ值在2300-4500范围内选取,因此βj=(1.3-1.8)βM。
从表(1)干式变压器的最佳负荷率βM值,可求出节能负荷率βj。
对于高层写字楼,由于五天工作制,且晚上下班后的其余时间均处于轻载,其电力负荷的运行特点,相当于工业企业的单班制生产,变压器的节能负荷率βj=0.85-0.98;对于高层宾馆及高层建筑中以商业为主的大厦,其相当于工业企业的两班制生产,变压器的节能负荷率βj=0.71-0.85。
由此可见,按节能负荷率计算变压器的容量,要小于按最佳负荷率所计算的变压器的容量,这样不但年电能损耗小且一次性投资省。
C、按变压器的经济负荷率计算容量上节分析可知按年有功电能损耗率最小时的节能负荷率βj计算变压器的容量有利于节省初投资。
然而相当于二班制运行特点的高层建筑中的配电变压器,按β j计算出的容量还是偏大,必将增加用户的一次性投资。
如何能做到既能节省一次性投资,又能使电能损耗小,或者说能否做到初投资省和电耗小这对矛盾在变压器运行在负荷率的某一区域内获得相对统一,下面我们对变压器的年有功电能损耗率公式作进一步的分析。
对同一变压器,在某一负荷率β运行情况下的年有功电能损耗率如式(5),而在节能负荷率下的年有功电能损耗率为:△Wj=(PoTb PKHβ2jτ)/βjSebcosφTm(7)用(5)式的两边除以(7)式的两边,并用(6)式代入,整理后得:△W/△Wj=1/2(β/βj βj/β)(8)上式为变压器运行在某一负荷率β时的年有功电能损耗率相对于运行在节能负荷率βj时的年有功电能损耗率随相对节能负荷率变化的函数关系。
该式中当β=βj时,△W/△Wj=1,当β>βj或β<βj时,△W/△Wj均大于1。
当β/βj从1.0增加到1.3,增加30时,△W/△Wj从1.0增加到1.035,只增加了3.5;当β/βj从2.0增加到2.3,增加15时,△W/△Wj从1.25增加到1.37,增加了9.6。
可见在β/βj的低值区,△W/△Wj的增加值相对于β/βj的增加值是非常微小的,且增加的速率也是很小的,也就是说,在该区域中,我们用微小的年电能损耗率增加值来换取变压器的容量的较大减小使得一次性投资的明显降低,因此,我们选择相对节能负荷率β/βj在1-1.3范围内,即经济负荷率为:βjj=(1~1.3)βj(9)我们按经济负荷率βjj选出的变压器容量,要比按节能负荷率βj选出的变压器容量降低一级,由此而节约的初投资远大于配电变压器的年有功电能损耗费用,做到了经济性与节能性这对矛盾的相对统一,显然这是一种既科学又经济合理的方法。
这里讨论的配电变压器容量的计算方法,主要是针对高层建筑中所使用的变压器,即使用干式或环氧树脂浇注变压器,然而该方法也适用于使用其他配电变压器的场合。
结论:①负载曲线的平均负载系数越高,为达到损耗电能越小,要选用损耗比越小的变压器;负载曲线的平均负载系数越低,为达到损耗电能越小,要选用损耗比越大的变压器。
②将负载曲线的平均负载系数乘以一个大于1的倍数,通常可取1-1.3,作为获得最佳效率的负载系数,然后按βb=(1/R)1/2计算变压器应具备的损耗比。
③对于实际负载,变压器本身应具有较佳的损耗比,而且总损耗最小,即空载损耗与负载损耗之和要尽可能地小。