變損和線損的計算

變損和線損的計算一、變損：變壓器損耗計算公式TOC\o"1-5"\h\z有功損耗：△P= PO +KT p 2PK (1)無功損耗：△Q= QO +KT p 2QK (2)綜合功率損耗：△ PZ =△P + KQ△ Q---- (3)QORIO%SN,QKrUK%SN式中：QO——空載無功損耗(kvar)PO——空載損耗(kW)PK——額定負載損耗(kW)SN——變壓器額定容量(kVA)IO%——變壓器空載電流百分比。UK%——短路電壓百分比P——平均負載系數(shù)KT——負載波動損耗系數(shù)QK——額定負載漏磁功率(kvar)KQ——無功經(jīng)濟當量(kW/kvar)上式計算時各參數(shù)的選擇條件：取KT=1.O5;對城市電網(wǎng)和工業(yè)企業(yè)電網(wǎng)的6kV~10kV降壓變壓器取系統(tǒng)最小負荷時，其無功當量KQ=0.1kW/kvar;變壓器平均負載系數(shù)，對于農(nóng)用變壓器可取P=20%;對于工業(yè)企業(yè)，實行三班制，可取p=75%;變壓器運行小時數(shù)T=8760h,最大負載損耗小時數(shù)：t=5500h;變壓器空載損耗P0、額定負載損耗PK、I0%、UK%,見產(chǎn)品資料所示。變壓器損耗的特征P0——空載損耗，主要是鐵損，包括磁滯損耗和渦流損耗；磁滯損耗與頻率成正比；與最大磁通密度的磁滯系數(shù)的次方成正比。渦流損耗與頻率、最大磁通密度、矽鋼片的厚度三者的積成正比。PC——負載損耗，主要是負載電流通過繞組時在電阻上的損耗，一般稱銅損。其大小隨負載電流而變化，與負載電流的平方成正比；(并用標準線圈溫度換算值來表示)。負載損耗還受變壓器溫度的影響，同時負載電流引起的漏磁通會在繞組內產(chǎn)生渦流損耗，并在繞組外的金屬部分產(chǎn)生雜散損耗。變壓器的全損耗△P=P0PC變壓器的損耗比=PC/P0變壓器的效率=PZ/(PZ△P),以百分比表示；其中PZ為變壓器二次側輸出功率。

變壓器節(jié)能技術推廣1)推廣使用低損耗變壓器；鐵芯損耗的控制變壓器損耗中的空載損耗，即鐵損，主要發(fā)生在變壓器鐵芯疊片內，主要是因交變的磁力線通過鐵芯產(chǎn)生磁滯及渦流而帶來的損耗。最早用于變壓器鐵芯的材料是易于磁化和退磁的軟熟鐵，為了克服磁回路中由周期性磁化所產(chǎn)生的磁阻損失和鐵芯由于受交變磁通切割而產(chǎn)生的渦流，變壓器鐵芯是由鐵線束制成，而不是由整塊鐵構成。1900年左右，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)在鐵中加入少量的硅或鋁可大大降低磁路損耗，增大導磁率，且使電阻率增大，渦流損耗降低。經(jīng)多次改進，用0.35mm厚的硅鋼片來代替鐵線制作變壓器鐵芯。近年來世界各國都在積極研究生產(chǎn)節(jié)能材料，變壓器的鐵芯材料已發(fā)展到現(xiàn)在最新的節(jié)能材料一一非晶態(tài)磁性材料如2605S2.非晶合金鐵芯變壓器便應運而生。使用2605S2制作的變壓器，其鐵損僅為硅鋼變壓器的1/5,鐵損大幅度降低。變壓器系列的節(jié)能效果上述非晶合金鐵芯變壓器，具有低噪音、低損耗等特點，其空載損耗僅為常規(guī)產(chǎn)品的1/5,且全密封免維護，運行費用極低。我國S7系列變壓器是1980年后推出的變壓器，其效率較SJ、SJL、SL、SL1系列的變壓器高，其負載損耗也較高。80年代中期又設計生產(chǎn)出S9系列變壓器，其價格較S7系列平均高出20%,空載損耗較S7系列平均降低8%,負載損耗平均降低2

4%,并且國家已明令在1998年底前淘汰S7、SL7系列，推廣應用S9系列。S11是目前推廣應用的低損耗變壓器。S11型變壓器卷鐵心改變了傳統(tǒng)的疊片式鐵心結構。硅鋼片連續(xù)卷制，鐵心無接縫，大大減少了磁阻，空載電流減少了60~80,提高了功率因數(shù)，降低了電網(wǎng)線損，改善了電網(wǎng)的供電品質。連續(xù)卷繞充分利用了硅鋼片的取向性，空載損耗降低20~35。運行時的噪音水平降低到30~45dB，保護了環(huán)境。非晶合金鐵心的S11系列配電變壓器系列的空載損耗較S9系列降低75%左右，但其價格僅比S9系列平均高出30%,其負載損耗與S9系列變壓器相等。2)選擇與負載曲線相匹配的變壓器案例分析：配電變壓器的容量選擇A、按變壓器效率最高時的負荷率PM來選擇容量當建筑物的計算負荷確定后，配電變壓器的總裝機容量為：S=Pjs/pbXcos^2(KVA)(1)?式中Pjs?——建筑物的有功計算負荷KW;cos^2——補償后的平均功率因數(shù)，不小于0.9;Pb 變壓器的負荷率。因此，變壓器容量的最終確定就在于選定變壓器的負荷率 pb。我們知道，當變壓器的負荷率為：pb=pm=(1/R)1/2時效率最高。(2)R=PKH/Po(即變壓器損耗比)

式中Po——變壓器的空載損耗；PKH——變壓器的額定負載損耗，或稱銅損、短路損耗。以國產(chǎn)SGL型電力變壓器為例，其最佳負荷率計算如下：表國產(chǎn)SGL型電力變壓器最佳負荷率8m容量（千伏安）500630800100012501600空載損耗（瓦）185021002400280033503950負載損耗（瓦）4850565075009200

1100013300損耗比R2.622.693.133.203.283.37最佳負荷率pm61.861.056.655.255.254.5由表可見，如果以pm來計算變壓器容量，必將造成容量過大，使用戶初期投資大量增加。其原因 Pjs是30分鐘平均最大負荷P30的統(tǒng)計值，例如民用建筑的用電大部分時間實際負荷均小于計算負荷 Pjs，如果按pm計算變壓器容量則不可能使變壓器運行在最高效率 pm上，這樣不僅不能節(jié)約電能且運行在低p值上，則消耗更多的電能，因此按變壓器的最佳負荷率pm來計算變壓器的容量是不合理的。？

B、按變壓器的年有功電能損耗率最小時的節(jié)能負荷率 Pj計算容量？由于實際負荷總在變化，無法精確計算出變壓器的電能損耗。然而對于某類電力用戶，它的最大負荷利用小時數(shù)，最大負荷損耗小時數(shù)可依據(jù)同類用戶統(tǒng)計數(shù)據(jù)來近似計算。？變壓器的年有功電能損耗可按下式估算？Wb=PoTbPKH(Sjs/S2e)²t=PoTbPKHp²t(3)式中p——計算負荷率，等于變壓器的計算視在容量Sjs與額定容量Seb之比Tb——變壓器年投運時間t—一年最大負荷損耗時間，可由年最大負荷利用時數(shù) Tm查Tm-t關系曲線。用戶電力負荷消耗的年有功能為：W=pSebcos^Tm⑷ 則變壓器的年有功電能消耗率為：W=△Wb/W=(PoTbPKHp²t)/pSebcos^Tm(5)令d^Wdp=0求出變壓器年有功電能損耗率最小時的節(jié)能負荷率 pj;pj=(PoTb/PKHt)1/2=(Tb/t)1/2*pM(6) 即配電變壓器按照節(jié)能負荷率pj計算容量時，其年有功電能損耗率最小。由式(6)可見，變壓器的節(jié)能負荷率與年最大負荷損耗時間有關，t越低pj越高。然而由于Tm值及Tm值所對應的t值，對于高層民用建筑還沒有這方面的統(tǒng)計資料，可參考工業(yè)企業(yè)的類似資料。 Tb按7500h，而Pj=(1.3-1.8)PM。從表⑴干式變壓器的最佳負荷率PM值，可求出節(jié)能負荷率Pj。根據(jù)高層民用建筑的不同功能t值在根據(jù)高層民用建筑的不同功能t值在2300-4500范圍內選取，因此對于高層寫字樓，由于五天工作制，且晚上下班后的其余時間均處于輕載，其電力負荷的運行特點，相當于工業(yè)企業(yè)的單班制生產(chǎn)，變壓器的節(jié)能負荷率Pj=0.85-0.98；對于高層賓館及高層建筑中以商業(yè)為主的大廈，其相當于工業(yè)企業(yè)的兩班制生產(chǎn)，變壓器的節(jié)能負荷率Pj=0.71-0.85。由此可見，按節(jié)能負荷率計算變壓器的容量，要小于按最佳負荷率所計算的變壓器的容量，這樣不但年電能損耗小且一次性投資省。二、線路：.單相供電線路(1)—個負荷在線路末端時：多個負荷時，并假設均勻分布：.3X3供電線路(1)一個負荷點在線路末端多個負荷點，假設均勻分布且無大分支線.3x4相供電線路(1)A、B、C三相負載平衡時，零線電流IO=0，計算方法同3x3相線路。由表6-2可見，當負載不平衡度較小時，a值接近1，電能損失與平衡線路接近，可用平衡線路的計算方法計算。各參數(shù)取值說明(1)電阻R為線路總長電阻值。(2)電流為線路首端總電流。可取平均電流和均方根電流。取平均電流時，需要用修正系數(shù)K進行修正。平均電流可實測或用電能表所計電量求得。在電網(wǎng)規(guī)劃時，平均電流用配電變壓器二次側額定值，計算最大損耗值，這時K=1O修正系數(shù)K隨電流變化而變化，變化越大，K越大；反之就小。它與負載的性質有關。復雜線路的損失計算0.4kV線路一般結構比較復雜。在三相四線線路中單相、三相負荷交叉混合，有較多的分支和下戶線，在一個臺區(qū)中又有多路出線。為便于簡化，先對幾種情況進行分析。1.分支對總損失的影響假設一條主干線有n條相同分支線，每條分支線負荷均勻分布。主干線長度為I。則主干電阻Rm=roL分支電阻Rb=roi總電流為I,分支總電流為Ib=I/n(1)主干總損失^Pm(2)各分支總損失^Pb線路全部損失分支與主干損失比也即，分支線損失占主干線的損失比例為i/nLo-般分支線小于主干長度，i/nLv1/n2.多分支線路損失計算3.等值損失電阻Re損失功率多線路損失計算配變臺區(qū)有多路出線(或僅一路出線，在出口處出現(xiàn)多個大分支)的損失計算。設有m路出線，每路負載電流為I1,I2, ,Im臺區(qū)總電流I=I1+I2...+Im每路損失等值電阻為Re1,Re2，…，RemAp=Api+AP2+_+APm=3(I21Re1+I22Re2+...+I2mRem)如果各出線結構相同，即I1=I2=...=ImRe1=Re2=...=Rem下戶線的損失主干線到用各個用戶的線路稱為下戶線。下戶線由于線路距離短，負載電流小，其電能損失所占比例也很小，在要求不高的情況下可忽略不計。?。合聭艟€平均長度為I,有n個下戶總長為L,線路總電阻R=roL，每個下戶線的負載電流相同均為I。(1)單相下戶線△P=2I2R=2I2roL三相或三相四線下戶△P=3I2R=3I2roL電壓損失計算電壓質量是供電系統(tǒng)的一個重要的質量指標，如果供到客戶端的電壓超過其允許范圍，就會影響到客戶用電設備的正常運行，嚴重時會造成用電設備損壞，給客戶帶來損失，所以加強電壓管理為客戶提供合格的電能是供電企業(yè)的一項重要任務。電網(wǎng)中的電壓隨負載的變化而發(fā)生波動。國家規(guī)定了在不同電壓等級下，電壓允許波動范圍。國電農(nóng)（1999）652號文對農(nóng)村用電電壓做了明確規(guī)定：（1） 配電線路電壓允許波動范圍為標準電壓的±7%。（2） 低壓線路到戶電壓允許波動范圍為標準電壓的±10%。電壓損失是指線路始端電壓與末端電壓的代數(shù)差，是由線路電阻和電抗引起的。電抗（感抗）是由于導線中通過交流電流，在其周圍產(chǎn)生的高變磁場所引起的。各種架空線路每千米長度的電抗XO（Qkm），可通過計算或查找有關資料獲得。表6-3給出高、低壓配電線路的XO參考值。三相線路僅在線路末端接有一集中負載的三相線路，設線路電流為I，線路電阻R，電抗為X，線路始端和末端電壓分別是U1，U2，負載的功率因數(shù)為cos。電壓降△U=mi-M2=IZ電壓損失是U1、U2兩相量電壓的代數(shù)差△U=^U13U2由于電抗X的影響，使得u1和u2的相位發(fā)生變化，一般準確計算^U很復雜，在計算時可采用以下近似算法：△U=IRcos+Xsin一般高低壓配電線路該類線路負載多、節(jié)點多，不同線路計算段的電流、電壓降均不同，為便于計算需做以下簡化。.假設條件線路中負載均勻分布，各負載的cos相同，由于一般高低壓配電線路阻抗Z的cosZ=0.8~0.95，負載的cos在0.8以上，可以用U代替^U進行計算。.電壓損失線路電能損失的估算線路理論計算需要大量的線路結構和負載資料，雖然在計算方法上進行了大量的簡化，但計算工作量還是比較大，需要具有一定專業(yè)知識的人員才能進行。所以在資料不完善或缺少專業(yè)人員的情況下，仍不能進行理論計算工作。下面提供一個用測量電壓損失，估算的電能損失的方法，這種方法適用于低壓配電線路。1.基本原理和方法(1)線路電阻R,阻抗Z之間的關系(2)線路損失率由上式可以看出，線路損失率與電壓損失百分數(shù)^U%成正比"U%通過測量線路首端和末端電壓取得。k為損失率修正系數(shù)，它與負載的功率因數(shù)和線路阻抗角有關。表6-4、表6-5分別列出了單相、三相無大分支低壓線路的k值。在求取低壓線路損失時的只要測量