電力變壓器的能耗分析

薛春蕾

摘 要：電力變壓器作為輸電網(wǎng)絡(luò)重要設(shè)備，在保證電力穩(wěn)定安全輸送方面具有重要的作用。隨著變壓器型號(hào)逐漸增大，變壓器的能耗問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)。文章通過(guò)調(diào)研分析，研究了電力變壓器能耗的類(lèi)型，以及降低電力變壓器能耗的方法。通過(guò)研究對(duì)于降低電力變壓器的能耗，提高變壓器的效率，降低成本具有重要的作用。

關(guān)鍵詞：電力；變壓器；能耗；分析；方法

中圖分類(lèi)號(hào)：TM41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）05-0122-02

1 電力變壓器損耗概述

電力變壓器是電網(wǎng)中重要的設(shè)備，電力在生產(chǎn)、輸送、使用的各個(gè)過(guò)程中，都需要用到變壓器。隨著電力網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，電力變壓器也得到了快速發(fā)展。隨著電力變壓器容量的不斷增大，對(duì)電力電力變壓器的運(yùn)行可靠性和安全性提出了更高的要求。電力變壓器涉及到多個(gè)方向，設(shè)計(jì)的要求較高，需要綜合考慮影響到變壓器性能的各個(gè)參數(shù)，包括變壓器的能耗，變壓器的噪聲等。在制造過(guò)程中，需要采用先進(jìn)的制造工藝，不斷提高變壓器的運(yùn)行效率。變壓器容量的增大會(huì)帶來(lái)各種各樣的問(wèn)題，例如穩(wěn)定性的降低、能耗大，發(fā)熱等問(wèn)題，而且大容量的變壓器的負(fù)荷較大，載荷增大后，將會(huì)增大漏磁的概率，而且變壓器的損耗、熱能的損耗也會(huì)相應(yīng)的增大，因此大容量的變壓器在運(yùn)行過(guò)程中，工作穩(wěn)定性和能量損耗問(wèn)題需要重點(diǎn)解決。利用節(jié)能型變壓器是降低變壓器能耗的重要措施，通過(guò)改進(jìn)電力變壓器的結(jié)構(gòu)和優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)，可以有效的降低變壓器的能耗，節(jié)約能量的消耗。

2 電力變壓器的損耗分析

電力變壓器在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)發(fā)生一定的損耗，這種損耗是必然存在的。特別是電力變壓器在運(yùn)行過(guò)程中，將會(huì)消耗更多的能量。電力變壓器的能耗主要包括兩個(gè)部分，空載運(yùn)行損耗和負(fù)載運(yùn)行損耗。電力變壓器工作時(shí)，如果空載運(yùn)行的損耗較小，那么負(fù)載運(yùn)行時(shí)損耗將會(huì)較大，反之如果空載運(yùn)行的損耗大，那么負(fù)載運(yùn)行的損耗小。如果電力變壓器負(fù)載損耗較大，將會(huì)在變壓器的內(nèi)部產(chǎn)生大量的熱量，產(chǎn)生的熱量會(huì)對(duì)變壓器的絕緣和運(yùn)行的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

因此在進(jìn)行電力變壓器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要綜合考慮電力變壓器負(fù)載和空載的能耗，尋找兩者之間的最優(yōu)比例，既能保證電力變壓器在空載的時(shí)候不會(huì)消耗過(guò)大的能量，又能夠盡量的降低變壓器運(yùn)行能耗。電力變壓器的能耗主要包括，電阻損耗、渦流損耗、線路損耗、漏磁損耗等部分。

一般將電力變壓器電阻能量損耗看作變壓器的基本損耗，剩下的能耗統(tǒng)稱(chēng)為電壓器的附加能耗，其中電阻能耗要占到電力變壓器能耗的主要部分。

通過(guò)對(duì)附加能耗的分析，可以得到這些能耗主要是由于漏磁原因?qū)е碌?，由于電力變壓器的漏磁?chǎng)比較復(fù)雜，會(huì)在漏磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)電材料中形成渦流損耗。渦流損耗大小主要和漏磁場(chǎng)的形狀和結(jié)構(gòu)有關(guān)，要進(jìn)行渦流損耗的計(jì)算，應(yīng)當(dāng)從漏磁場(chǎng)的進(jìn)行分析。通過(guò)對(duì)渦流損耗的計(jì)算得到，如果要減小變壓器的渦流損耗，可以減小繞組導(dǎo)線的直徑，特別是大容量電力電壓器設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可以選用自粘性導(dǎo)線，這樣渦流損耗不會(huì)增加的很?chē)?yán)重。

電力變壓器的縱向漏磁，將會(huì)在線圈的終點(diǎn)發(fā)生嚴(yán)重的變形，漏磁場(chǎng)的形狀變化較大，結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)，因此利用常規(guī)的漏磁計(jì)算方法，具有一定的局限性。計(jì)算的電力變壓器的能耗值和實(shí)際值存在差別，而且隨著電力變壓器功率的增大，漏磁的量增大，漏磁不均勻的現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，計(jì)算結(jié)果的偏差也就越大。電力變壓器環(huán)流能耗的增大，會(huì)極大地增大變壓器的能耗，降低變壓器的運(yùn)行效率和效益。

而且隨著環(huán)流能耗的增大，電力變壓器部分裝置因能耗產(chǎn)生熱量增大，溫度不斷的升高，影響到線圈的工作壽命。需要改進(jìn)現(xiàn)有的電力變壓器環(huán)流能耗的計(jì)算方法，提高環(huán)流能耗計(jì)算的精度，確定環(huán)流電流的阻抗大小。

電力變壓器的漏磁場(chǎng)穿過(guò)鋼質(zhì)部件后，會(huì)產(chǎn)生能量的損耗，但是由于路徑復(fù)雜，相應(yīng)的能耗計(jì)算比較復(fù)雜，將電力變壓器的漏磁簡(jiǎn)化成上下兩個(gè)部分，分別計(jì)算上下兩部分的雜散損耗。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)電力變壓器部分部件的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，可以有效地降低變壓器的磁漏，降低雜散損耗。

例如合理的選擇電力變壓器線圈的橫截面積，特別是和磁場(chǎng)的方向相垂直的線圈，通過(guò)計(jì)算合理設(shè)計(jì)線圈橫截面積，同時(shí)通過(guò)導(dǎo)線換位的方法，降低線圈的雜散損耗。采用新型材料，不斷的提高電力變壓器材料的性能，通過(guò)采用新型的節(jié)能高效材料，降低漏磁的效應(yīng)，降低漏磁能耗。

例如通過(guò)采用木質(zhì)夾板代替鋼夾板的方法，還有利用不銹鋼等材料做夾件，這些措施都會(huì)有效地降低電力變壓器的能耗，在使用的過(guò)程總應(yīng)當(dāng)注意橫向漏磁量的大小，如果采用改進(jìn)措施后，電力變壓器橫向漏磁的量變得很大，也會(huì)造成很大的能耗，因此需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

利用屏蔽的方法可以減小電力變壓器的雜散損耗，在上下夾板的安裝硅鋼片，這樣可以實(shí)現(xiàn)磁分流，提高了電力變壓器防漏磁的能力，將磁場(chǎng)盡量的分布在電力變壓器的內(nèi)部。通過(guò)在壓板附近增加硅鋼片，硅鋼片可以實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)的屏蔽，減小電力變壓器運(yùn)行過(guò)程中的能量損耗，大大地降低橫向的漏磁分量，減小由于磁場(chǎng)進(jìn)入到其他金屬部件中而造成的能耗。

在采用電磁屏蔽的方法后，可以降低電力變壓器的能耗，但是對(duì)線圈的強(qiáng)度提出了更高的要求，線圈的強(qiáng)度要滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)于電力變壓器中存在的彎曲應(yīng)力，可以通過(guò)增加軸向墊塊的方法，降低變壓器中的彎曲應(yīng)力，提高變壓器的穩(wěn)定性和安全性。

3 結(jié) 語(yǔ)

電力變壓器在電力輸送過(guò)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，如何提高電力變壓器的效率，降低能耗非常關(guān)鍵。變壓器容量的增大會(huì)帶來(lái)各種各樣的問(wèn)題，例如穩(wěn)定性的降低、能耗大，發(fā)熱等問(wèn)題。

電力變壓器的能耗主要包括：電阻損耗、渦流損耗、線路損耗、漏磁損耗等。一般將電力變壓器電阻能量的損耗當(dāng)作變壓器的基本損耗。如果要減小變壓器的渦流損耗，可以減小繞組導(dǎo)線的直徑，特別是大容量電力電壓器設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可以選用自粘性導(dǎo)線。通過(guò)采用新型節(jié)能高效材料，不斷降低漏磁的效應(yīng)，降低漏磁能耗。在壓板附近增加硅鋼片，硅鋼片可以實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)的屏蔽，減小電力變壓器運(yùn)行過(guò)程中的能量損耗。通過(guò)研究對(duì)于提高電力變壓器的運(yùn)行效率，降低變壓器的能耗，降低輸電成本，具有重要的作用。

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