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电力变压器的能耗分析

来源:用户上传      作者: 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:
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  [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.
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