电力变压器的能耗分析

薛春蕾

摘 要：电力变压器作为输电网络重要设备，在保证电力稳定安全输送方面具有重要的作用。随着变压器型号逐渐增大，变压器的能耗问题逐渐显现。文章通过调研分析，研究了电力变压器能耗的类型，以及降低电力变压器能耗的方法。通过研究对于降低电力变压器的能耗，提高变压器的效率，降低成本具有重要的作用。

关键词：电力；变压器；能耗；分析；方法

中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）05-0122-02

1 电力变压器损耗概述

电力变压器是电网中重要的设备，电力在生产、输送、使用的各个过程中，都需要用到变压器。随着电力网络的不断发展，电力变压器也得到了快速发展。随着电力变压器容量的不断增大，对电力电力变压器的运行可靠性和安全性提出了更高的要求。电力变压器涉及到多个方向，设计的要求较高，需要综合考虑影响到变压器性能的各个参数，包括变压器的能耗，变压器的噪声等。在制造过程中，需要采用先进的制造工艺，不断提高变压器的运行效率。变压器容量的增大会带来各种各样的问题，例如稳定性的降低、能耗大，发热等问题，而且大容量的变压器的负荷较大，载荷增大后，将会增大漏磁的概率，而且变压器的损耗、热能的损耗也会相应的增大，因此大容量的变压器在运行过程中，工作稳定性和能量损耗问题需要重点解决。利用节能型变压器是降低变压器能耗的重要措施，通过改进电力变压器的结构和优化运行参数，可以有效的降低变压器的能耗，节约能量的消耗。

2 电力变压器的损耗分析

电力变压器在运行过程中会发生一定的损耗，这种损耗是必然存在的。特别是电力变压器在运行过程中，将会消耗更多的能量。电力变压器的能耗主要包括两个部分，空载运行损耗和负载运行损耗。电力变压器工作时，如果空载运行的损耗较小，那么负载运行时损耗将会较大，反之如果空载运行的损耗大，那么负载运行的损耗小。如果电力变压器负载损耗较大，将会在变压器的内部产生大量的热量，产生的热量会对变压器的绝缘和运行的稳定性产生影响。

因此在进行电力变压器的设计过程中，需要综合考虑电力变压器负载和空载的能耗，寻找两者之间的最优比例，既能保证电力变压器在空载的时候不会消耗过大的能量，又能够尽量的降低变压器运行能耗。电力变压器的能耗主要包括，电阻损耗、涡流损耗、线路损耗、漏磁损耗等部分。

一般将电力变压器电阻能量损耗看作变压器的基本损耗，剩下的能耗统称为电压器的附加能耗，其中电阻能耗要占到电力变压器能耗的主要部分。

通过对附加能耗的分析，可以得到这些能耗主要是由于漏磁原因导致的，由于电力变压器的漏磁场比较复杂，会在漏磁场区域内的导电材料中形成涡流损耗。涡流损耗大小主要和漏磁场的形状和结构有关，要进行涡流损耗的计算，应当从漏磁场的进行分析。通过对涡流损耗的计算得到，如果要减小变压器的涡流损耗，可以减小绕组导线的直径，特别是大容量电力电压器设计的过程中，可以选用自粘性导线，这样涡流损耗不会增加的很严重。

电力变压器的纵向漏磁，将会在线圈的终点发生严重的变形，漏磁场的形状变化较大，结构不对称，因此利用常规的漏磁计算方法，具有一定的局限性。计算的电力变压器的能耗值和实际值存在差别，而且随着电力变压器功率的增大，漏磁的量增大，漏磁不均匀的现象越来越严重，计算结果的偏差也就越大。电力变压器环流能耗的增大，会极大地增大变压器的能耗，降低变压器的运行效率和效益。

而且随着环流能耗的增大，电力变压器部分装置因能耗产生热量增大，温度不断的升高，影响到线圈的工作寿命。需要改进现有的电力变压器环流能耗的计算方法，提高环流能耗计算的精度，确定环流电流的阻抗大小。

电力变压器的漏磁场穿过钢质部件后，会产生能量的损耗，但是由于路径复杂，相应的能耗计算比较复杂，将电力变压器的漏磁简化成上下两个部分，分别计算上下两部分的杂散损耗。通过合理的设计电力变压器部分部件的结构和参数，可以有效地降低变压器的磁漏，降低杂散损耗。

例如合理的选择电力变压器线圈的横截面积，特别是和磁场的方向相垂直的线圈，通过计算合理设计线圈横截面积，同时通过导线换位的方法，降低线圈的杂散损耗。采用新型材料，不断的提高电力变压器材料的性能，通过采用新型的节能高效材料，降低漏磁的效应，降低漏磁能耗。

例如通过采用木质夹板代替钢夹板的方法，还有利用不锈钢等材料做夹件，这些措施都会有效地降低电力变压器的能耗，在使用的过程总应当注意横向漏磁量的大小，如果采用改进措施后，电力变压器横向漏磁的量变得很大，也会造成很大的能耗，因此需要进行优化设计。

利用屏蔽的方法可以减小电力变压器的杂散损耗，在上下夹板的安装硅钢片，这样可以实现磁分流，提高了电力变压器防漏磁的能力，将磁场尽量的分布在电力变压器的内部。通过在压板附近增加硅钢片，硅钢片可以实现磁场的屏蔽，减小电力变压器运行过程中的能量损耗，大大地降低横向的漏磁分量，减小由于磁场进入到其他金属部件中而造成的能耗。

在采用电磁屏蔽的方法后，可以降低电力变压器的能耗，但是对线圈的强度提出了更高的要求，线圈的强度要满足设计要求。对于电力变压器中存在的弯曲应力，可以通过增加轴向垫块的方法，降低变压器中的弯曲应力，提高变压器的稳定性和安全性。

3 结 语

电力变压器在电力输送过程中发挥着至关重要的作用，如何提高电力变压器的效率，降低能耗非常关键。变压器容量的增大会带来各种各样的问题，例如稳定性的降低、能耗大，发热等问题。

电力变压器的能耗主要包括：电阻损耗、涡流损耗、线路损耗、漏磁损耗等。一般将电力变压器电阻能量的损耗当作变压器的基本损耗。如果要减小变压器的涡流损耗，可以减小绕组导线的直径，特别是大容量电力电压器设计的过程中，可以选用自粘性导线。通过采用新型节能高效材料，不断降低漏磁的效应，降低漏磁能耗。在压板附近增加硅钢片，硅钢片可以实现磁场的屏蔽，减小电力变压器运行过程中的能量损耗。通过研究对于提高电力变压器的运行效率，降低变压器的能耗，降低输电成本，具有重要的作用。

参考文献：

[1] 路长柏，朱英浩.电力变压器计算（第一版）[M].哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1990.

[2] 樊叔维.电力变压器漏磁场计算及最优设计的研究[D].西安：西安交通大学，1997.

[3] 刘传彝.电力变压器设计计算方法与实践[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2002.