变压器损耗计算

变压器有功变损=(△P0+(S1/S)*(S1/S)*△P)T 单位：KW

△P0：变压器固定有功损耗 KW

S1： 变压器所带负载的视在功率 KVA

S： 变压器容量 KVA

△P： 变压器短路损耗 KW

T： 运行时间. H（小时）

变压器的无功损耗=(I0%*S+（S1/S）*（S1/S）*S*U%）*T I0%：变压器空载电流 %

S： 变压器容量 KVA

S1： 变压器所带负载的视在功率 KVA

U%： 变压器的阻抗电压（也称短路阻抗） %

T： 运行时间. H（小时）

变压器的年有功电能损耗可按下式估算

单位：kvar

△Wb＝PoTb+PKH(Sjs/S2e)² τ＝PoTb+ PKHβ² τ (3)

式中 β——计算负荷率，等于变压器的计算视在容量Sjs与额定容量Seb之比

Tb——变压器年投运时间

τ——年最大负荷损耗时间，可由年最大负荷利用时数T m查Tm-τ关系曲线。

用户电力负荷消耗的年有功能为：

W＝βSebcosφTm (4)

则变压器的年有功电能消耗率为：

△W%＝ △Wb/W＝（PoTb+PKHβ² τ）/βSebcosφTm (5)

令 d△W%dβ ＝0

求出变压器年有功电能损耗率最小时的节能负荷率βj；

βj＝（PoTb/ PKHτ）1/2＝（Tb/τ）1/2 * βM (6)

即配电变压器按照节能负荷率βj计算容量时，其年有功电能损耗率最小。

由式(6)可见，变压器的节能负荷率与年最大负荷损耗时间有关，τ越低βj越高。然而由于Tm值及Tm值所对应的τ值，对于高层民用建筑还没有这方面的统计资料，可参考

工业企业的类似资料。Tb按7500h，而根据高层民用建筑的不同功能，τ值在2300-4500范围内选取，因此βj=(1.3-1.8)βM。从表(1)干式变压器的最佳负荷率βM值，可求出节能负荷率βj。

对于高层写字楼，由于五天工作制，且晚上下班后的其余时间均处于轻载，其电力负荷的运行特点，相当于工业企业的单班制生产，变压器的节能负荷率βj=0.85-0.98；

对于高层宾馆及高层建筑中以商业为主的大厦，其相当于工业企业的两班制生产，变压器的节能负荷率βj=0.71-0.85。

由此可见，按节能负荷率计算变压器的容量，要小于按最佳负荷率所计算的变压器的容量，这样不但年电能损耗小且一次性投资省。

C、按变压器的经济负荷率计算容量

上节分析可知按年有功电能损耗率最小时的节能负荷率βj计算变压器的容量有利于节省初投资。然而相当于二班制运行特点的高层建筑中的配电变压器，按β

j计算出的容

量还是偏大，必将增加用户的一次性投资。如何能做到既能节省一次性投资，又能使电能损耗小，或者说能否做到初投资省和电耗小这对矛盾在变压器运行在负荷率的某一区域内获得相对统一，下面我们对变压器的年有功电能损耗率公式作进一步的分析。

对同一变压器，在某一负荷率β运行情况下的年有功电能损耗率如式(5)，而在节能负荷率下的年有功电能损耗率为：

△Wj%＝（PoTb+PKHβ2jτ）/βjSebcosφTm (7)

用(5)式的两边除以(7)式的两边，并用(6)式代入，整理后得：

△W%/△Wj%＝1/2（β/βj+βj/β） (8)

上式为变压器运行在某一负荷率β时的年有功电能损耗率相对于运行在节能负荷率βj时的年有功电能损耗率随相对节能负荷率变化的函数关系。

该式中当β＝βj时，△W%/△Wj%＝1，当β＞βj或β＜βj时，△W%/△Wj%均大于1。当β/βj从1.0增加到1.3，增加30%时，△W%/△Wj%从1.0增加到1.035，只增加了3.5%；当β/βj从2.0增加到2.3，增加15%时，△W%/△Wj%从1.25增加到1.37，增加了9.6%。

可见在β/βj的低值区，△W%/△Wj%的增加值相对于β/βj的增加值是非常微小的，且增加的速率也是很小的，也就是说，在该区域中，我们用微小的年电能损耗率增加值来换取变压器的容量的较大减小使得一次性投资的明显降低，因此，我们选择相对节能负荷率β/βj在1-1.3范围内，即经济负荷率为：

βjj＝(1～1.3)βj (9)

我们按经济负荷率βjj选出的变压器容量，要比按节能负荷率βj选出的变压器容量降低一级，由此而节约的初投资远大于配电变压器的年有功电能损耗费用，做到了经济性与节能性这对矛盾的相对统一，显然这是一种既科学又经济合理的方法。

这里讨论的配电变压器容量的计算方法，主要是针对高层建筑中所使用的变压器，即使用干式或环氧树脂浇注变压器，然而该方法也适用于使用其他配电变压器的场合。

结论：

① 负载曲线的平均负载系数越高，为达到损耗电能越小，要选用损耗比越小的变压器；负载曲线的平均负载系数越低，为达到损耗电能越小，要选用损耗比越大的变压器。

② 将负载曲线的平均负载系数乘以一个大于1的倍数，通常可取1-1.3，作为获得最佳效率的负载系数，然后按βb＝（1/R）1/2计算变压器应具备的损耗比。

③ 对于实际负载，变压器本身应具有较佳的损耗比，而且总损耗最小，即空载损耗与负载损耗之和要尽可能地小。

（一）变压器的空载损耗 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，前者称为铁损后者称为铜损。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。影响铁损的因素很多，以数学式表示，

则 式中 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 赫

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）韦／米2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，科假定初级感应电势为E1（伏），

则： E1=KfBm

K为比例常数，由初级匝数及铁芯截面积而定，

则铁损为： 由于初级漏阻抗压降很小，若忽略不计，

E1=U1

可见，变压器的铁损与外施电压有很大关系如果电压V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。

（二）负载损耗 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

电流在励磁电阻上产生的铁损耗。当电流为额定电流时，后者很小，可以不计，故主

要是

电流在初、次级线圈电阻上的铜损。

对三相变压器在任意负载时，

铜耗表达式： 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’——次级线圈折算得初级的电阻

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。

若令β表示负载系数,即则铜损式中 ～线圈电流为额定值时的铜损。

（三）附加损耗 此损耗包括附加铁损及附加铜损，由于这两种损耗数量很小，

又难以测定，可以不计。总之，变压器的损耗主要是不变损耗和可变损耗。

变压器的效率，其计算公式如果负载的性质一定，令φ2表示功率因数角，

则在额定电压下，三相变压器输出功率 SN——变压器的额定容量。

输入功率，可根据功率平衡得到

8）式表明变压器的效率和其额定容量初、负载的性质与大小以及变压器本身的损耗有关

变压器损耗计算公式

（1）有功损耗：ΔP＝P0＋KTβ2PK-------（1）

（2）无功损耗：ΔQ＝Q0＋KTβ2QK-------（2）

（3）综合功率损耗：ΔPZ＝ΔP＋KQΔQ----（3）

Q0≈I0％SN，QK≈UK％SN 式中：Q0——空载无功损耗（kvar） P0——空载损耗（kW） PK——额定负载损耗（kW） SN——变压器额定容量（kVA） I0％——变压器空载电流百分比。 UK％——短路电压百分比 β——平均负载系数 KT——负载波动损耗系数 QK——额定负载漏磁功率（kvar） KQ——无功经济当量（kW／kvar） 上式计算时各参数的选择条件： （1）取KT＝1.05； （2）对城市电网和工业企业电网的6kV～10kV降压变压器取系统最小负荷时，其无功当量KQ＝0．1kW／kvar； （3）变压器平均负载系数，对于农用变压器可取β＝20％；对于工业企业，实行三班制，可取β＝75％； （4）变压器运行小时数T＝8760h，最大负载损耗小时数：t＝5500h； （5）变压器空载损耗P0、额定负载损耗PK、I0％、UK％。