第二章 变压器运行分析

合右手螺旋关系
4) U 2 和 I 2 按发电机惯例，发出电功率
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§ 2-2 变压器空载运行
A
I0
E1
U1
E s1
X
m
s1
x
E 2 U 20
a
变压器空载运行时精品基课件本电磁关系（一） 19
U1
I0
F0 N1I0 m s 1
E 2 U 20
E1 E s1
与U1 I0R1
相铁邻心两柱层截铁面心叠片
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绕组 ：它是变压器的电路部分，按照高低电 压绕组之间的布置，可以分为同心式和交叠式 两种绕组，同心式结构简单，制造方便，交叠 式机械强度好，引出线的布置和焊接都较方便， 漏电抗小。
同心式绕组
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高压 低压 高压 低压
高压
低压 高压 低压
交叠式绕组
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补充1：非晶合金铁心变压器的特点
非晶合金与硅钢片变压器相比，空载损 耗下降70%至80%，空载电流下降80%，节能效 果显著。非晶合金片厚度极薄，填充系数较 低，采用磁密低，产品的设计受材料限限制 程度较高，非晶合金对机械应力非常敏感，
张引力和弯曲应 力都会影响磁性 能，结构设计特 殊。
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补充2：立体卷铁心变压器的特点
铁心和线圈需在专用设备上卷制，减 少了由人工制造造成的质量波动，质量稳 定可靠;卷铁心与叠铁心相比可减少工序， 生产效率高，自动化程度高；立体卷铁心
第一章 变压器的用途、分类与结构
内容提要：
1. 变压器的用途、分类 2. 变压器的主要结构部件 3. 变压器的发热温升 4. 变压器的额定数据
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第一节 变压器的用途、分类

根据式（5-22）便可获得变压器的等值电路如图5.13a所示。
图5.13 变压器的折算过程 考虑到图5.13a所示等值电路原、副方在电气上是相互独立的。为了简化计算，通 常将副方的绕组匝数由 N 2 提升至 N1 ，这样二次侧的各物理量均将发生相应的变化，这一 过程又称为折算。也就是说，将变压器的二次（或一次）绕组用另一个绕组来等
xm z m rm
2 2
（5-34） （5-35） （5-36）
变压器的变比为：
k
U1 U 20
B、短路试验
通过短路试验可以确定变压器的短路电阻 rk 和短路电抗 xk 。短路试验的试验接线如图 5.19a、b所示。
图5.19 变压器短路试验的接线图
根据额定电流时的试验数据，便可分别计算变压器的参数如下： 短路电阻为：
由于励磁阻抗很大，励磁电流很小，有时就将励磁支路舍掉，近似“Γ”型等效电路又可进 一步进行近似为简化等效电路，如图5.16所示。
图5.16 变压器的 简化等效电路
在变压器的简化等效电路中，令：
rk r1 r2 xk x1 x2 z k rk jxk
x 式中，rk 、 k 和 z k 分别称之为变压器的短路电阻、短路电抗和短路阻抗，即变压器 的副边短路时呈现的阻抗
（5-20）
漏电抗 x 2 或漏电感 L2 反映了副方漏磁路的情况。
C、变压器负载运行时的电磁关系
图5.12 变压器负载后的电磁过程
5.5 变压器的基本方程式、等值电路与 相量图
A、变压器的基本方程式
根据图5.11、图5.12以及正方向假定，利用基尔霍夫电压定律(KVL)便可获得原、副方 绕组电压平衡方程式的相量形式为：
变压器负载后，副方也存在漏磁通。同原方一样，副方漏磁路也可以用副方漏电抗来 描述，即： x2 L2 2fL2 。其中，副方漏电感为：

电力变压器经济运行分析变压器是电力系统的重要设备，被广泛应用到工农业生产当中，尤其是近年来我国农电建设的发展，极大的促进了农业经济的发展。

随着人们对节能减排的重视程度的提高，变压器的经济运行成为当前电力企业重点研究的问题。

标签：变压器；经济运行；原理；实现；方法电力变压器经济运行是在满足生产、生活需要的前提下，减少能源的浪费，提高电力能源的有效利用率，实现电力资源的可持续发展。

本文中探讨了影响电力变压器经济运行的重要因素，就如何实现电力变压器经济运行进行了阐述。

1 变压器工作原理当电力变压器的一次绕组连接交流电源以后，会在交变电流流过绕组内部的时候产生磁通，受到磁通的作用，铁芯中就会有交变磁通产生，也就是说一次绕组通过电源吸取电能后转化为磁能，在铁芯中同时交（环）链原、副边绕组（二次绕组），因为受到电磁感应的作用，会分别在原、二次绕组产生频率相同的感应电动势。

假如这个时候二次绕组连接负载，在二次绕组受到感应电动势的作用时，就会产生电流负载，铁芯中的磁能又转换为电能。

2 影响变压器经济运行的原因分析变压器的经济运行影响着电网输配电效率，降低变压器损耗优化供电网是电力工作的主要内容。

（1）变电技术方法滞后。

技术方法的滞后是影响电力变压器经济运行的重要原因之一。

目前，在主变的经济运行计算分析和经济运行点确定工作中，人工仍旧占很大比重，缺乏技术可靠性。

另外，目前变压器经济运行方案的执行，主要是以负荷变动为依据，在变电站值班人员与调度员的配合下，了解負荷变化，从而进行主变经济运行，这种方式自动化程度低下，同样存在可靠性不足的情况。

（2）用电超负荷，影响电力变压器的经济运行。

大多数220kV变电站和部分110kV变电站负荷较重，无法进行经济运行。

在夏季、冬季用电高峰期间，电网负荷与供给需求不断提高。

在这一过程中，保电任务重，经济运行时段受限。

在规律性用电高峰期时保电任务繁重，无法开展经济运行。

另外重大检修方式下，供电压力较大，从电网安全和供电可靠性出发，也不利于经济运行的发展。

电力变压器经济运行分析对电力变压器损耗进行分析，总结了在各种条件下经济运行方式。

关键字：电力变压器损耗经济运行1．引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+Pl 2－1P--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) 2－2Pl=Pf+KQf= Pf+ K(Ud%Se/100) 2－3Pt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/kvarSe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。