1 概述

　　在国民经济的各个部门，变压器已经被广泛应用。它可以把交流电源电压按照使用要求升高或降低。因此，在电力系统中大量电能的输送和分配，在工业企业中各种电气设备的电能利用，以及其它凡是需要改变交流电压的各种场合，变压器都获得了广泛的应用。在我石炼站变压器主要作为降压变压器来使用，为不同电压等级的用电负荷提供电能。在电力系统中，由于用电体系的负载大多数都是感性负载，而不是纯电阻性负载，这些负载除吸收系统的有功功率作功外，还需要电力系统供给大量无功功率，使电网功率因数下降。这不但降低了发供电设备的出力，也增大了电能损耗。作为电力系统重要设备的变压器，在电力输送中也会损耗一部分电能。因此，分析变压器功率损耗以及功率因数与损耗的关系，对节能降耗具有十分重要的意义。

　　变电站主变经济运行方式是指在不影响供电负荷条件下，通过选取最佳的运行方式，使变压器电能损耗降到最低。变压器的损耗占其总容量的比例虽然不大，但是它的年损耗总额却很大。目前我站2台SF8-31500/110型主变压器(高压侧为110kV系统，低压侧为6kV主系统)运行长期处于空载状态或额定负荷的10%~20%状态下运行;每一年每台变压器损耗大约可达三十多万kW.h。

　　2 变压器的负载与其损耗的关系分析

　　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 (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)

　　Pl=Pf+KQf=Pf+K(Ud%Se/100) (3)

　　Pt--变压器额定空载有功损耗即变压器铁损;

　　Qt--变压器变压器额定励磁功率;

　　I0%--变压器空载电流;

　　Pf--变压器额定负载有功损耗即变压器铜损;

　　Ud%--变压器阻抗电压;

　　K--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。

　　2.1 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。

　　此损耗包括铁芯中磁滞和涡流损耗及空载电流在初级线圈电阻上的损耗，前者称为铁损后者成为铜损。由于空载电流很小，后者可以略去不计，因此，空载损耗基本上就是铁损。

　　空载损耗与所带负载大小无关，只要一通电，就有空载损耗。

　　影响铁损的因素很多，以数学式表示，则

　　PFe=Pn+PW=KnfBmn+ KWf2Bm2 (4)

　　Pn、PW--表示磁滞损耗和涡流损耗

　　Kn、KW--常数

　　f--变压器外施电压的频率

　　Bm--铁芯中最大磁通密度韦/米2

　　n--什捷因麦兹常数，对常用的硅钢片，当Bm=(1.0~1.6)Wb/m2时，n≈2,对目前使用的方向性硅钢片，取2.5~3.5。

　　根据变压器的理论分析，假定初级感应电势为E1(伏)，则：

　　E1=KfBm (5)

　　K为比例常数，由初级匝数及铁芯截面积而定，则铁损为：

　　PFe=Knf(E1/Kf)n+KW(E1/K)2 (6)

　　由于初级漏阻抗压降很小，若忽略不计，

　　E1=U1 (7)

　　可见，变压器的铁损与外施电压有很大关系如果电压U为一定值，则铁损不变，(因为f不变)，又因为正常运行时U1=U1N，故空载损耗又称不变损耗.如果电压波动，则空载损耗即变化。

　　2.2 负载损耗Pf则为变压器绕组中的铜线圈电流损耗，此损耗是指变压器初、次级线圈中电流在电阻上产生的铜损耗及励磁电流在励磁电组上产生的铁损耗。当电流为额定电流时，后者很小，可忽略不计，故主要是电流在初、次级线圈电阻上的铜损。负载损耗与所带负载大小有关，变压器性能参数中的负载损耗是额定值，也就是流过额定电流时所产生的损耗。

　　根据P=I2R，对三相变压器在任意负载时，铜损表达式：

　　PCU=PCU1+ PCU2

=3(I12R1+ I2’2 R2)

=3I12(R1+ R2’) (8)

　　式中I1--初级线圈的负载电流

　　I2’--次级线圈折算到初级的电流

　　R1--初级线圈的电阻

　　R2’--次级线圈折算的初级电阻

　　由上式可见，变压器的铜损和负载电流的平方成正比。考虑到负载运行时，负载电流的变化，故此损耗又称可变损耗。