负载损耗

当变压器二次绕组短路(稳态)，一次绕组流通额定电流时所消耗的有功功率称为负载损耗。算法如下:

负载损耗=最大的一对绕组的电阻损耗+附加损耗

附加损耗=绕组涡流损耗+并绕导线的环流损耗+杂散损耗+引线损耗

阻抗电压:当变压器二次绕组短路(稳态)，一次绕组流通额定电流而施加的电压称阻抗电压Uz。通常Uz以额定电压的百分数表示，即uz=(Uz/U1n)*100%

匝电势:

u=4.44*f*B*At,V

其中:B-铁心中的磁密，T

At-铁心有效截面积，平方米

可以转化为变压器设计计算常用的公式:

当f=50Hz时:u=B*At/450*10^5,V

当f=60Hz时:u=B*At/375*10^5,V

如果已知道相电压和匝数，匝电势等于相电压除以匝数。

变压器空负载损耗测试仪

1 、本仪器通过空载损耗负载损耗及阻抗电压的测试数据对照仪器内部存储的国标进行变压器容量。

2 、可测量变压器空载损耗、空载电流负载损耗、阻抗电压及短路阻抗等参数.同时测量三相电压、电流真有效值和有功功率值。

3 、可不接调压器直接取用市电三相电源 (400V) 现场测试.并自动归算出 10/0.4kV 各种型号的电力变压器在额定条件下的空载损耗、空载电流、负载损耗、阻抗电压及短路阻抗等参数.防止不合格变压器进入电网运行.节能降损。

4 、在现场缺乏三相电源时.可采用单相法进行轮相试验.仪器自动将试验结果归算到三相标准条件下.方便现场使用。试验后保留测试原始数据.以备对测试过程及测试时的各种相关条件进行查询.验证测试结果的准确性。

5 、本仪器采用超小型结构设计.标准型塑壳机箱.体积小.重量轻.便携式.测量范围宽.精度高.抗干扰能力强.性价比高。

6 、根据变压器不同的接线组别选择不同的接线.可进行三相三表法三相两表法和单相法试验。

仪器有十种测量方式供试验时选择.显示与试验的对应关系如下所述:

1) 单相变压器(互感器)或三相变压器的单相法(分析)空载及负载试验。

2) 三相变压器加压侧接线为丫 n 连接组.采用三表法测量方式进行变压器空载及负载试验。

3) 三相变压器加压侧接线为 Y/ 0 连接组采用二表法测量方式进行变压器空载及负载试验。

4) 三相变压器加压侧接线为丫域 Yn 连接组别.使用单相电源进行轮相试验后规算至三相标准下的空载及负载试验。

5) 三相变压器加压侧接线为△连接组.采用单相电源进行轮相试验后规算至三相标准下的空载及负载试验。

7 、仪器具有量程自动切换和完善的自动保护功能并可外接 CT, PT 进行大容量变压器的测试.所有测量数据显示直读值。

8 、 DK-45R 测试仪采用大屏幕液晶显示功能菜单全部汉化、操作简单、显示直观。

9、 内部具有大功率的锂电池作为仪器工作电源，纯净的电源带来更稳定、更精确的测量数据，同时方便开展现场检定工作。

10、 采用 640 × 480 高分辨率大屏幕液晶显示，具有人性化的界面及操作设计，使用触摸屏辅助操作，使操作变的更加方便、快捷。

11、 采用精准的软件算法，测量数据的准确性进一步提高。

12、 大规模存贮器可存储现场测试数据多达 1000 条。

13、采用工程塑料模具机箱防震、防压，保障现场操作人员的安全和设备安全。

干式变压器的参考温度都按公式算出，参考温度等于允许温升加20℃，其物理概念是绝缘材料的年平均温度。A级绝缘材料的参考温度为60℃加20℃等于80℃，它与油浸式(同为A级绝缘材料)的参考温度75℃差5℃。干式变压器的E级绝缘材料参考温度为95℃，B级为100℃，F级为120℃，H级145℃，C级为170℃。负载损耗只是衡量产品损耗水平的一个参数，或者说是考核产品合格与否的一参数，而不是运行中的实际损耗值。运行中温度是变量，负载电流也是变量，所以运行中负载损耗不是变压器名牌上标定的负载损耗值，主要是运行温度不等到于参考温度。

另外，对比产品损耗水平时，尤其干式变压器，一定要在规定参考温度下对比。反过来，如B级与H级干式变压器有相同负载损耗，因为参考温度是在温升限值的基础上加以规定的，在实际运行中如都是额定负载，实际负载也接近相同。

在温度换算时应注意，电阻损耗与温度成正比，负载损耗中附加损耗与温度成反比。所以应将负载损耗分解成二部分后再换算。在温度换算时，对铜导线而言，参考温度应按规定35加规定参考温度值计算，测量负载损耗时温度也应加35后再换算。

低损耗变压器的负载损耗的功率因数较低，所以测量系统与测量设备与仪表的选取用与以前提到的测量空载损耗的要求相同。

负载损耗的计算值、标准值、保证值与实测的概念也与空载损耗相同。但是在实际测量中，所加电流不能低于50%额定电流。这是新标准的要求，否则实测值不能换算，即使换算也无效。负载损耗的评价值比空载损耗要低些，但负载损耗的绝对值大，如超出同样的百分数，或同样的测量误差，其z绝对值还是大的。

空载损耗与温度基本无关，而负载损耗是温度的函数。

这里还要强调一下，如果产品要进行型式试验，空载损耗是指冲击试验后的实测值，如果硅钢片的漆膜质量不好，冲击试验后空载损耗会增加。测负载损耗时，绕组温度应接近外围温度，在干燥出炉后不久，或注油的油温比室温高时不宜立即测量负载损耗，因为负载损耗是温度的函数。另外，测负载损耗的时间要短，时间一长，绕组温度会变。用作短接绕组的短路工具要有足够的导电截面，短接大电流绕组时必须用螺栓拧紧。否则短路工具联接不好时会在联接处产生局部过热，这部分热量倒涌入绕组时会影响测量精度。

对有载调压变压器而言，在新标准里还有新的要求，除保证额定电流下，即主分接位置下的负载损耗外，还要保证最大与最小分接位置的负载损耗。对最大或最小分接位置的负载损耗，应通相应的分接电流。如最小分接位置不能保证满容量而要降容量时，应取得用户同意，或向用户说明是按哪个标准或技术条件执行。

附机的损耗，不包括在空载损耗与负载损耗中。这种损耗如风扇电机、潜油泵、有载分接开关操动机构中的电机等。这种损耗虽不加考核，但应尽量的低。如强油风冷却器的风机与泵的损耗一般应在散热功率的5%以下。即100kW以下。

对多绕组变压器而言，负载损耗的保证值是指具有最大负载损耗的一对绕组在运行或绕组复合运行时的最大负载损耗。复合运行的绕组必须在技术条件上规定，即哪些绕组对哪些绕组供电。

大容量变压器应计及横向漏磁引起的涡流损耗，故导线不宜过宽，螺旋式绕组的也不宜在均匀间隔内换位，绕组两端的换位间应略大些。

无负载损耗也叫空载电流，是指车载电源在无负载的情况下，自身消耗的最小电流，目前车载电源的空载电流一般小于0.5安培。这个参数描述了车载电源在没有接任何用电器时自身消耗能量的大小，这个数值越小越好。需要说明的是，当车载电源连接了用电器，并且给用电器提供电能时自身消耗的电能可能比无负载损耗大的多，此时车载电源自身消耗能量的程度取决于车载电源的转换效率。

变压器的负载损耗与箱式变电站的箱壳级别

变压器的负载损耗随其运行温度的升高而增加。在同一负载条件下，运行温度每升高10℃，负载损耗增加约3.93%(对于铜质绕组)或4.23%(对于铝质绕组)。这是因为负载损耗与绕组的电阻成正比，而绕组的电阻随着温度的升高而增加。例如铜的电阻温度系数为0.003 93℃，铝为0.00423℃。

箱式变电站(又称欧变)的箱壳分为10级，20级，30级，其定义为:变压器在外壳内部的温升超过同一变压器在外壳外部测的温升的差值，不应大丁二外壳级别规定的数值，例如10k，20k，30 k(引自GBT l7467-1998《高压低压预装式变电站》)。其物理含义为:一台变压器在同一负载条件下，当其在欧变箱壳内运行时，运行温度将被抬高10℃、20℃、或30℃。其负载损耗将分别增加约3.93%、7.86%或11.79%(对于铜质绕组)。这是一个多么惊人的数字!

值得注意的是，目前我国电网中正在挂网运行着几万台10级、20级、30级箱壳的欧式箱变。这些箱变不但造成大量的电能浪费，而且存在着变压器寿命降低的潜在危险。因为随着运行温度的升高，变压器的绝缘材料将迅速老化，变压器的使用寿命降低。特别是当温度超过所允许的最高热点温度和最高油面温度时，变压器寿命将以温度每上升6℃，变压器寿命降低一倍的速度而急剧下降。

如何避免欧式箱变所带来的上述弊病呢?

对于干式变压器，要尽量提高箱体的散热性能，必要时配置风机，尽量降低箱体内部温度。

对于油浸式变压器，最佳方案是选用"零级箱壳"，如附图所示，"零级箱壳"将变压器的散热片直接暴露在大气中，如同柱上变压器一样，变压器在最佳的散热条件下运行，恢复了最初设计的负荷系数、负载损耗和使用寿命，是变压器经济运行的必要条件。

箱式变电站是20世80年代我国从欧盟国家引进的，故又名"欧式箱变"，简称"欧变"。那么，欧盟国家是如何解决以上问题的昵?

任何引进的东西都有一个根据国情消耗吸收的过程，这里有几个问题没有解决好:

其一，欧盟国家大力推广"无油化"，鼓励尽可能选用干式变压器，少用或不选用油浸式变压器。而干式变压器必须在壳体内运行，J{要壳体的散热级别足够高既可。对丁少数配置油变的箱变，则用提高箱体散热级别和变压器"降荷运行"的措施来控制变压器的运行温度，而我国目前仍然大量选用油浸式变压器。

其二，箱壳散热级别问题。生产欧变的国外大公司(例如施耐德、西门子等)，他们的欧变箱壳散热性能较好，可达到10级。他们根据传导、辐射和对流的热力学原理，对箱壳的材料和结构做科学设计，以达到最佳的散热效果。欧变引入我国后，一些生产厂家以为箱壳"简单"，以为箱壳就是给变压器做个"房子"，而且这个"房子"还需要"隔热保温"!片面地追求"外表美观"、"园林化"，错误地选用夹层彩钢板、石棉夹层钢(铝)板及所谓"非金属材料"作为箱壳及门的材料，与辐射和传导的散热原理背道而驰。气体对流散热方面又缺乏科学的结构设计。这些厂家生产的箱变大都为20级，不少甚至是30级。在江南最热季节，不少箱变闻变压器室内温度过高而不得不打开双门，在室外另设大功率风机吹风散热。

其三，欧盟国家以"变压器降荷运行"的措施来弥补箱壳造成的温升，而我国在实际运行中，并没有完全做到"变压器降荷运行"。

国家标准GBffl7467--1998《高压低压预装式变电站》附录D中规定:与预装式变电站额定最大容量对应的变压器，对于小同的外壳级别和周围温度，能够带不同的负荷。也就是说，如果变压器被配置在个壳体内运行，则变压器应该降荷选用。外壳中油浸式变压器的负载系数如附表所示。

在实际应用中，欧变箱壳中的变压器并未做到"降荷选用"。这是因为变压器容量每增大一级，电站设备成本将随之增加许多。不仅是变压器本身价格增加，系统其他费用也要增大。变压器容量增大后，回路短路电流增大，回路中相关电器的性能参数随之增大，工程成本随之增加。此外，变压器容量偏大会造成负荷率下降，变压器运行在经济运行范围之外(负载率60%~70%范围内，变压器运行最经济)，无载损耗(铁损)增加。这样，在实际工程设计中，查表后如果不足以增大一级，则变压器容量并不按照"增大一级"选用。此外，我国正处于经济迅速发展时期。随着负载需求的迅速需求，变压器的实际负荷在短期内迅速超过最初设计负荷，这就造成了变压器"未降荷运行"的客观事实，造成高出正常温度20~30℃运行的现状，造成不应发生的极大的电网损耗及变压器寿命的降低。

油浸式变压器进入箱壳以后，其运行条件(环境温度)变的异常恶劣了。目前有几万台油变在网上负重工作，忍受着高温的煎熬。应该尽快地将它们"解放"出来，尽快地将它们从20级、30级箱壳中"回归自然"，为节约型社会做出应有的贡献!