变压器负载波动损耗系数「谐波功率」

时间：2022-11-18 16:59:48来源：搜狐

今天带来变压器负载波动损耗系数「谐波功率」，关于变压器负载波动损耗系数「谐波功率」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

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1、变压器的损耗

变压器从整体构造来讲，主要由一次绕组线圈、二次绕组线圈和铁芯组成。由于材料的选择、铁芯的结构以及制造工艺的不同，会引起各种变压器的损耗的差异，而对于同一台变压器来说，又由于使用的条件不同，即负载系数的不同，也将有不同损耗值。

2、变压器损耗的构成

变压器的损耗包括：铁损耗、铜损耗、电介质损耗和杂散损耗等。其中，电介质损耗和杂散损耗等附加损耗测定比较困难，而且数值较小，所以一般情况下可忽略不计。

铁损耗又包括基本铁损耗和附加铁损耗两部分，基本铁损耗是由变压器铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗组成的；

而附加铁损耗包括铁芯迭片间由于绝缘损伤引起的局部涡流损耗，主磁通在结构部件中引起的涡流损耗以及变压器中的介质损耗等，一般附加铁损耗约为基本铁损耗的15%~20%（可以忽略）

计算

（1）变压器铁耗

铁耗是指发生在铁心中的损耗，铁心被外加励磁磁化，在磁化过程中产生了能量损耗。

铁耗包括磁滞损耗和涡流损耗，它导致变压器和电机效率降低，铁心温度升高，从而限制了出力的提高。

磁滞损耗是由铁心磁化极性的反转造成的，有磁性材料的尺寸和品质、磁通密度的最大值和交流电流的频率决定的。

铁损耗的计算式为：

（2）变压器的铜耗

铜损耗也包括基本铜损耗和附加铜损耗两部分，基本铜损耗是线圈的直流电阻所引起的损耗；而附加铜损耗则包括由于漏磁场引起的集肤效应使导线有效电阻变大而增加的铜损耗，多根导线并绕时的内部环流损耗，以及电磁场的结构件、油箱壁等处引起的涡流损耗等。在中、小型变压器中，附加铜损耗为基本铜损耗的0.5%~5%，在大型变压器中则可达到10%~20%左右。

（3）、谐波对变压器的损耗的影响

谐波的存在，对变压器的损耗将产生重要的影响，一般来说，谐波畸变率越大，损耗也将会越大。

谐波影响下变压器的绕组损耗，将随着谐波电流的增大而增大。由于非全相整流负荷的原因，变压器中会存在直流分量，它会使变压器产生偏磁。

因此，如果考虑直流分量的影响，绕组损耗的计算式为

谐波影响下变压器的磁滞损耗，则将随着谐波电压的增大而增大，其计算式为

而谐波影响下变压器的涡流损耗，也将随着谐波电压的增大而增大，其计算式为

小结：

在变压器中，当绕组导线施加畸变电流时，发生第一次集肤效应；绕组磁化变压器铁心后，产生了畸变磁场，又施加在绕组上，在绕组导线上发生第二次集肤效应。当变压器绕组为△-Y接线方式时，3n次零序谐波电流叠加。变压器的谐波损耗通常归类为杂散损耗，及线圈涡流损耗，它是引起变压器铁心额外发热的重要因素。在各类电器设备中，谐波电流的附件损耗占基本铜耗的比例，以变压器为较大。

（4）谐波损耗的附加倍数

通过变压器铜耗和铁耗分析可知，考虑谐波及集肤效应时，无论是铜耗还是铁耗，无论是磁滞损耗还是涡流损耗，谐波造成的附件损耗具有相同的形式

(13)

式中，PH为谐波损耗：P1为基波损耗：n为谐波次数；HRIn为第n次谐波含有量：C1、C2为指数，不同设备、不同含义的附加损耗指数不同。

实际上，对于电缆、电机、电容器等各类电力设备，以上结论也是成立的。它们的损耗均是由基波损耗和谐波损耗构成，其中谐波损耗都具有式（13）的形式，只是附加倍数不同而已。主要电力设备的谐波附加损耗倍数如表1所示。

表1 主要电力设备的谐波附加损耗倍数

设备名称谐波附加损耗类别附加倍数K发生集肤效应次数变压器绕组的附加损耗

2铁心的磁滞附加损耗

2
铁心的涡流附加损耗

4
电缆电缆导体附加损耗

1介质附加损耗

2
电容器介质附加损耗

电机转子附加损耗

1（近似值[]公式4或7）定子附加损耗

杂散附加取基波损耗的0.5%～1%，近似值公式（7）

设备损耗小结：

通过以上各类设备的损耗分析可知，设备的损耗主要取决于基波损耗和谐波损耗。

基波损耗反应了设备的性能差异，而谐波损耗则反映了供（配）电系统内电流的畸变情况。谐波损耗是以基波损耗的附加倍数体现的，因此，人们希望通过提高设备性能来降低损耗，即降低基波损耗来提高设备的效率。

近年来，节能型变压器、高效电机、零阻抗电缆等相继研发成功，有的设备已投入应用。

但是，这些设备研发成本高，造价昂贵，还没有得到普及应用，也不可能达到“零损耗”的状态。所以，除了进一步研究高性能的设备外，还应把降低谐波损耗作为重点，由表1可见，各类设备的谐波损耗，均与系统内谐波电流的含量HRIn密切相关，谐波电流含量HRIn反映了单次谐波的电流的相对大小，而谐波电流总畸变率THDi则反映了总的畸变情况。谐波电流的含量HRIn和谐波电流总畸变率THDi对谐波附加损耗的大小有相同的决定性影响，它们又取决于供（配）电系统内非线性负载设备的性能参数值。