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变压器最佳运行状态分析

摘要变压器容量与负载之间的合理匹配是研究变压器节电和提高变压器利

用率需要解决的问题。变压器损耗不仅有铁损、铜损的有功损耗，而且不能忽视

变压器无功功率引起的损耗，要使变压器损耗率最低，效率最高，就要选择变压

器在最佳负载率下运行。

关键词变压器损耗负载率节电最佳运行

研究变压器节电和提高变压器利用率需要解决的问题是容量与负载之

间的合理匹配；同时要注意到变压器损耗不仅仅是铁损、铜损的有功损耗，而变

压器无功功率引起的损耗，也是不容忽视的。通常我们以变压器是否“大马拉小

车”这一简单的标准来判断变压器运行状态的优劣,认为变压器容量利用率越高

越好，实际上，从节电的角度说，这是强调了铁损（空载损耗）的因素，而忽视

了铜损（短路损耗）这一重要因素，因此，有时会出现错把浪费电能当成节约电

能。要使变压器运行在最佳状态下，从节能方面考虑应使变压器在最佳负载率下

运行。以下针对这个问题作一分析论证。

１、变压器损耗的理论计算

变压器的损耗由有功固损（空载损耗），无功固损（空载无功损耗），有

功变损和无功变损组成，如果无功功率经济当量为K，则：

（1—1）

K表示生产及输送一千乏无功功率时所耗损的有功功率千瓦数。

空载损耗的大小决定于变压器自身的因素，不受负荷影响，只与电源电压和

频率有关，因而Po和Qo也不变，故称为固损。变损Pf与Qf的大小除了和变

压器自身因素有关外，还与变压器负载率的平方成正比，即：

（1—2）

(1—3)

（1—4）

式中：Sf——变压器的负荷(KVA)

S２e——变压器的额定负荷（KVA）；

I２——变压器副边的均方根电流（A）；

I２e——变压器副边的额定电流（A）；

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Pf——变压器的负载有功损耗(W)；

Qf——变压器的负载无功损耗（Var）。

在变压器试验报告和铭牌中都标有Po、Pｋ的数值，还标有空载电流百分数

Io和阻抗电压百分数Uk的数值，可求出Qo和Qｋ：

Qo=S２e(Kvar)(1—5)

Qk=S２e(Kvar)（1—6）

变压器的效率为输入功率与输出功率之比，即：

(１—７)

变压器在任意负载时的效率为：

(1—8)

由上可知，降低变压器的固定损耗，合理选择变压器的负载率，提高负载的

功率因数，是降低变压器电能损耗，提高变压器效率的主要途径。

变压器的效率随负载而变化，按（1—8）式用求极值的方法求得变压器效率

最高时的负载率如下：

(1—9)

——变压器最佳负载率。

以S9—630/10变压器为例：

取无功经济当量K=0.1，则

==0.436

即该变压器的负载率为43.6%时，损耗率最低，效率最高。

2、变压器节电的分析

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通常认为变压器负载率小于30%时，即为轻载，考虑使用小容量的变压器替

代原来大容量变压器，提高变压器利用率。有些节电措