降低电力变压器空载损耗的措施

陈浩

四川凉山水洛河电力开发有限公司 四川省 西昌市 615000

摘要：电力变压器是电力行业中的重要设备，降低其运行损耗尤其是空载损耗尤为关键。本文对电力变压器的空载损耗情况进行了分析说明，指出可以从应用高导磁硅钢片和非晶合金片、改变铁芯结构、立体卷铁心变压器取代叠片式变压器以及降低空载损耗工艺系数四个方面来降低电力变压器空载损耗，提高电力变压器的运行效率。

关键词：电力变压器；空载损耗；措施研究

电力变压器属于电力系统的重要设备，可以保证电力线路供电的稳定性。在国家节能降耗的大方针政策下降低电力变压器的损耗，尤其是空载损耗受到了重视。近些年，我国电力变压器装机量不断增加，其自身所消耗的能量越来越大，必须采取一定的方式来降低电力变压器的空载损耗。本文对电力变压器的空载损耗情况进行论述，指出降低电力变压器空载损耗的具体措施。

一、电力变压器的空载损耗情况分析

结合电力变压器的工作形式，其损耗主要包括空载损耗和负载损耗两部分。空载损耗主要是电力变压器在运行的过程中产生的铁心材料磁滞损耗、涡流损耗和附加损耗几个部分。由于电力变压器的空载损耗属于励磁损耗，因此与负载损耗没有直接的关系，在考虑空载损耗措施的时候，可以忽视负载损耗影响。同时要根据电力变压器的具体情况选择合适的空载损耗降低方式，空载的降低不能影响电力变压器的工作效能。

二、降低电力变压器空载损耗的措施分析

（一）高导磁硅钢片和非晶合金片的应用

高导磁硅钢片与普通硅钢片相比，其高斯方位织构度更高，这样就能使得高磁感取向钢具有更高的磁导率，降低铁损。同时对钢带表面施以高张力涂层，可以很好的减少磁畴宽度，最终使得异常涡流损耗降低。非晶合金具有很好的导磁性能，用来制作变压器的铁芯材料，可满足变压器导磁要求，最终获得较低的损耗值。相关的研究发现，利用非晶合金片，电力变压器的空载电流可以下降约85%。除此之外，应用非晶合金片还具有较高的电阻率和机电耦合性等特点，节能效果更加明显。由于非晶合金材料的饱和磁密度很低，在应用非晶合金片设计变压器的时候，额定的磁通密度要适当的低一些，根据设计经验和应用情况，一般1.3-1.35T的磁通密度就能使得电力变压器的空载损耗值降低。从电气性能上进行分析，为了减少铁芯片的剪切量，可以将电力变压器的铁芯由四个单独的铁芯框并列组成，减少三次谐波电压的分量的出现，对于降低空载损耗也有很大的帮助。因此，高导磁硅钢片和非晶合金片的应用可以降低电力变压器空载损耗，可以尝试在电力变压器设计中进行应用。

（二）适当的改变铁芯结构

改变铁芯结构也是降低电力变压器空载损耗的措施之一。铁芯在电力变压器中的作用就是提供磁路，一般由含硅量较高、表面涂有绝缘漆的钢硅片叠装而成。电力变压器输出功率的大小，主要取决于铁芯的材料和横截面积。在电力变压器的结构设计中，可以尝试减少铁芯的搭接宽度，实验证明搭接面积每减小1%，空载损耗就会降低0.3%，同时要避免在铁芯中混入不同型号的硅钢片，这样会造成耗能增加，因此在设计的时候要做到不混或少混片。同时在设计的过程中，在满足安全的前提下，合理的缩小高、低间主空道距离，降低饼间油道、缩小相间距离，在绕组的时候采用半油道结构，可以在很大程度上缩短心柱中心距，从而减小了铁心重量，对于降低空载损耗起到一定的效果。此外，可以在电力变压器的运行中，根据空载损耗的情况，通过优化铁芯结构，还可以设计无共振铁心，将铁芯的共振频率设计在合适的频段内，这样能明显的降低噪音，就能将治理噪音产生的能耗降低下来。因此，适当的改变铁芯结构对于降低电力变压器空载损耗效果明显，可以尝试在电力变压器设计中进行应用。

（三）立体卷铁心变压器取代叠片式变压器

卷铁心变压器在的应用近些年逐渐增多，相比于叠片式的铁心其少了4个尖角，在连续卷绕上充分利用了硅铜片的取向特征，同时借助退火工艺，可有效降低附加损耗。在应用中可以实现三相磁路完全对称，节能效果大大增加，噪音显著下降，散热和过载能力更强，同时相比于其他铁心，其结构更加紧凑，体积非常小。三维立体卷铁心的磁化方向可以完全与硅钢片的轧制方向一致，铁心层间不会出现搭接接槰，磁路各处的磁通分布均匀，这样就可以实现没有高阻区的优势。相关的实验研究发现，卷绕式铁心与叠片式铁心对比，铁损工艺系数会由原来的1.3-1.5下降到1.05左右，损耗降低了大概10-20%。、卷铁心变压器和立体铁心变压器的过载能力非常强，空载损耗和空载电流都很小，产品几乎不会发热，有效避免了因发热而导致的产品易坏及空载损耗过大的问题。目前，立体卷铁心变压器已经在电力行业广泛应用，经过检测发现，三维立体变压器的空载损耗相比于国际标准已经降低了25-35%，空载电流根据应用条件等的不同，最高可以降低约92%。因此，在电力系统中，采用立体卷铁心变压器取代叠片式变压器，可以大大降低电力变压器的空载损耗，实现电力变压器的高效节能。

（四）降低空载损耗工艺系数

空载损耗指的是变压器二次绕组开路，一次绕组施加额定功率正弦波形的额定电压时所消耗的有效功率。电力变压器的空载损耗=空载损耗工艺系数×单位损耗×铁心重量。因此，要想降低电力变压器的空载损耗，可以减小空载损耗工艺系数这个参数，而空载损耗工艺系数主要与硅钢片材料、冲剪设备等是否退火、夹紧程度等要素有关，因此在在制作硅钢片等变压器材料的时候，可以通过优化工艺加工过程来降低损耗系数，还可以使得铁心材料轻量化，这样对于降低电力变压器空载损耗都有很大帮助。

结语

综上所述，我国电力产业发展迅猛，降低电力变压器使用过程中的空载损耗非常重要，也是提升电力变压器使用效率的重要措施。传统的电力变压器往往普通硅钢片制作，导磁性能差，变压器重量大，空载损耗较严重，不利于在电力系统中进行应用。下一步，在降低电力变压器空载损耗的措施中，相关设计人员要根据影响电力变压器空载电流和电压的因素优化变压器设计，将高导磁硅钢片和非晶合金片应用其中，同时用立体卷铁心变压器取代叠片式变压器，最终降低电力变压器的空载损耗。

参考文献

[1] 黄华,汪全虎,刘金波,等.电力变压器能效等级现场诊断方法的研究[J].变压器,2021,58(11):5.

[2] 蔡宇飞.换流变压器直流偏磁空载损耗计算及分析[J].科技创新与应用,2021,24(6):4.

[3] 任亚军,韩军锋,张峰.电力变压器不同绕组导线换位方式下环流损耗对比分析[J].安防科技,2021,16(17):1.