低损配电变压器最优效率与选用分析

江耘

摘 要：随着科技的不断进步，低损配电变压器在不断升级，新型低损变压器的最高效率经济负荷也已发生变化。以重新确定新型低损配电变压器的最高效率经济负荷为目的，重新分析了选用变压器的条件。

关键词：低损配电变压器；负载损耗；空载损耗；经济负载率

中图分类号：TM421 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.17.091

日常配电变压器运行效率最高的标准为：负载损耗等于空载损耗时效率最高、损耗最小。教科书上的实例计算显示，配电变压器的最高效率经济负荷在额定容量的70%左右。

1 低损配电变压器的最优效率

以1台1 000 kVA的10 kV配电变压器为例，分别参照某知名品牌的S7、S9、S11和S14变压器的损耗参数计算，具体计算结果如表1所示。

当考虑到变压器的无功损耗所引起的有功损耗时，可加入IO%、Ud%、KT和KQ等参数计算。

调整空载损耗的计算式为：

Po+（SN×IO%/100）×KQ. （1）

调整负载损耗的计算式为：

Pd×KT×β2+KQ×KT×（SN×Ud%/100）×β2. （2）

变压器损耗最小、运行效率最高的运行状态称为“变压器的经济运行”。单台变压器的经济运行出现在负载损耗等于空载损耗时，此时的变压器效率最高、损耗最小，计算公式为：

βjj= . （3）

此外，还应计算βjj负载率运行时变压器的实际损耗和每千伏安的负载损耗功率。通过计算，当负载损耗等于空载损耗时的效率最高负荷率如表2所示。

从表2可以看出，因低损变压器的空载损耗下降，且其负载损耗下降较少，使其经济负载率降低，这样可使常用配电变压器的经济运行区间处于低负荷水平。如果按照计算所得的负载率选用变压器，则会浪费空间、增加投资。在实际使用中，空载损耗是24 h运作的，而负载损耗、用电功率和时间有很大的变动，比如采用一班工作制的工厂企业的正常工作时间占总时间的比例很小，且高负荷时间短、低负荷时间长。在现实中，设计选型时多以80%～85%的负载率选用配电变压器，以实现够用并留有发展备用容量的目的。

2 低损配电变压器选用分析

以1台1 000 kVA的10 kV配电变压器为例，分别参照某知名品牌的S7、S9、S11、S14变压器的损耗参数计算。总损耗=空载损耗+负载损耗，每千伏安的损耗=总损耗/负载容量（kVA），并以负荷率β为X轴，每千伏安的损耗为Y轴制图，对比配电变压器S7、S9、S11、S14等型号的分析曲线。

以型号为S7的曲线为基数参照，与S9、S11、S14的分析曲线进行差值对比。按每千伏安的损耗数值比较各型号配电变压器曲线的结果如图1所示。

图1 按每千伏安的损耗数值比较各型号配电变压器曲线的结果

2.1 各型号的曲线分析

当负载率为1时，由数据分析可知，如果变压器负荷为100%，则使用最多的S11配电变压器的损耗为S7的85%，较新的S14配电变压器的损耗为S7的73%.其在高负荷区间的数据曲线较相似，因此，提升型号对节能减排有很好的促进作用。

在低负荷区间，因低损配电变压器不断升级，新型低损变压器的最高效率经济负荷已发生变化，特别是新型低损配电变压器的空载损耗下降较快，负荷损耗受材料因数的影响下降较慢。在教科书中，配电变压器的最高效率经济负荷在额定容量的70%左右的标准已不再适用，且在低负荷区出现了最高效率经济负荷。因此，变压器的型号越高，最高效率经济负荷越低。

2.2 差值走向分析

与S7对比的曲线中，S7-S14和S7-S11曲线的走向明显向上，因此，配电变压器的负荷率越低，更换更高型号低损变压器后的减损值越大。在实际使用中，空载损耗是24 h运作的，而负载损耗、用电功率和时间有很大的变动，比如采用一班工作制的工厂企业的正常工作时间占总时间的比例很小，且高负荷时间短、低负荷时间长。因此，经常采用轻负载配电变压器时，应优先选用高型号的配电变压器，且可升级已处于低负荷运行的变压器，比如在中央空调、电梯等全负荷运行时间短、配变容量要求高的设备中，应优先选用高型号的低损配电变压器。

在新增配电变压器的选型中，应考虑到S7-S14与S7-S11曲线相似，因此，在选型时应考虑设备价格和使用年限。如果项目为临时用电等年限不长的工程，则应考虑其基建负荷功率大、用时间短的特点，进而在选择价格和型号时对比投资和回收成本的时间。

在新增配电变压器的选型中，还应考虑到S7-S9与S7-S11曲线相似，高负荷区内S9与S11的损耗接近，因此，选型时应优先考虑设备价格。比如，在常满高负荷运行的三班制中，在机器化和自动化生产线等负荷较大的设备中，选型时应优先考虑设备价格。

3 结束语

随着科技的不断进步，低损变压器的节能减排效果越来越明显。当新型号变压器的价格下降后，应按实际考虑，参考设备的经济参数指标和各行业的负荷运行特点，参照时间、设备使用年限等综合分析，从而更好地利用电力资源。

参考文献

[1]王孔良.用电管理[M].北京：中国电力出版社，1997.

〔编辑：张思楠〕