電力變壓器損耗測(cè)量不確定度分析

李靜 鄧慶民

摘要：隨著電能需求的不斷增大，發(fā)電廠的設(shè)備工作狀態(tài)成為了確保電力正常使用的關(guān)鍵條件。電力變壓器作為電力工作中常見(jiàn)的電氣設(shè)備，是將某一數(shù)值交流電轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率相同的另外一種電壓的設(shè)備。但是隨著使用時(shí)間的不斷增加，其在使用中可能會(huì)發(fā)生一定的損耗，對(duì)于其損耗程度的分析是保證電力變壓器正常使用的關(guān)鍵，基于此，本文對(duì)電力變壓器在使用中所出現(xiàn)的損耗情況進(jìn)行分析，為電力變壓器的更好使用提供數(shù)據(jù)參考。

關(guān)鍵詞：電力變壓器；損耗；

在電力系統(tǒng)的運(yùn)作中，電力變壓器是最為重要的電力轉(zhuǎn)換設(shè)備，是供電系統(tǒng)正常運(yùn)作的基礎(chǔ)保障。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展促進(jìn)了電力的更大需求，對(duì)變壓器的質(zhì)量要求更是不斷提高。但是隨著電力變壓器裝機(jī)數(shù)量的不斷增多，去本身能量的消耗正在不斷增大，導(dǎo)致在使用中多種損耗情況的出現(xiàn)，且能源消耗的不斷增加需要通過(guò)對(duì)其程度的測(cè)量采取相應(yīng)的措施降低損耗量。

一、電力變壓器的空載損耗

電力變壓器出現(xiàn)的損耗情況主要分為兩種情況：空載損耗與負(fù)載損耗。電力變壓器空載損耗體現(xiàn)在設(shè)備中鐵心材料所產(chǎn)生的磁滯損耗、渦流損耗與附加損耗。

（一）磁滯損耗：設(shè)備中的鐵磁材料，通過(guò)磁化的反復(fù)操作使得受到磁滯現(xiàn)象的影響產(chǎn)生損耗。磁滯現(xiàn)象所產(chǎn)生的損耗大小與磁滯的回線面積成正比。

（二）渦流損耗：設(shè)備中的鐵心屬于金屬導(dǎo)體，因此在電磁感應(yīng)現(xiàn)象的影響下，有電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生，其在鐵心中環(huán)流作用被稱為渦流。因?yàn)殍F心內(nèi)的渦流與貼心本身的電阻產(chǎn)生反應(yīng)引起渦流損耗。

（三）附加鐵損。附加鐵損并非是由變壓器本身的材料所決定，一般是根據(jù)變壓器本身結(jié)構(gòu)與工藝所影響。一般附加鐵損的產(chǎn)生情況主要是因?yàn)椋捍磐úㄐ蔚母叽沃C波分量不相同，則會(huì)引發(fā)附加的渦流損耗情況出現(xiàn)。

二、電力變壓器的負(fù)載損耗

電力變壓器運(yùn)行過(guò)程中，繞組內(nèi)會(huì)有電流經(jīng)過(guò)，則會(huì)出現(xiàn)負(fù)載損耗情況。負(fù)載損耗又被稱為銅損，不僅會(huì)有基本繞組情況下所產(chǎn)生的直流損耗，還會(huì)有附加損耗的情況產(chǎn)生。

（一）基本銅損：電力變壓器的容量較小時(shí)，負(fù)載損耗即是指基本銅損，因?yàn)槁┐艌?chǎng)所引發(fā)的附加損耗所產(chǎn)生的情況占比較小。

（二）附加損耗：附加損耗主要分為三種：繞組渦流損耗、環(huán)流損耗、雜散損耗。

（1）繞組渦流損耗：變壓器的運(yùn)行容量較大時(shí)，繞組安匝會(huì)有較大的漏磁場(chǎng)產(chǎn)生，通常會(huì)與繞組的導(dǎo)線電阻作用產(chǎn)生渦流損耗。

（2）引線損耗：變壓器的一項(xiàng)電阻損耗總和。

（3）雜散損耗：漏磁通在設(shè)備中的各種鋼結(jié)構(gòu)下所產(chǎn)生的損耗。

三、電力變壓器負(fù)載損耗的降低方法

（一）對(duì)漏磁所引發(fā)的附加損耗進(jìn)行控制。通過(guò)計(jì)算安匝平衡，根據(jù)結(jié)果調(diào)整安匝；繞組以“低-高-低”或“高-低-高”的規(guī)律進(jìn)行排列；對(duì)扁線的寬度與厚度進(jìn)行限制；根據(jù)磁場(chǎng)的計(jì)算所得值選擇最有效的換位方式；使用換位或組合等形式的導(dǎo)線。

（二）通過(guò)計(jì)算對(duì)工藝進(jìn)行確定。根據(jù)沖擊計(jì)算所得值對(duì)縱絕緣的結(jié)構(gòu)，墊塊、撐條與金屬件倒角等進(jìn)行確定，保證其在使用中具有良好形態(tài)；對(duì)漏磁場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算，以及對(duì)渦流分布的情況進(jìn)行確定，以此采取有效的換位方式；對(duì)于調(diào)壓繞組的方式采用一層一個(gè)分接；采取組裝工藝，將內(nèi)繞組纏繞于絕緣筒上，對(duì)內(nèi)繞組的纏繞高度、纏繞的直徑公差以及套裝間隙小采取嚴(yán)格的把控，通過(guò)熱套新工藝的采取，以及整體托板與壓板工藝技術(shù)的采取，在繞組的換位處采用迪耐松紙，在電壓運(yùn)作時(shí)對(duì)其進(jìn)行干燥，同時(shí)需要將繞組設(shè)備放置于保溫烘房中，避免受潮。

（三）使用低損低阻的導(dǎo)線。通過(guò)上引法將無(wú)氧銅線拉拔形成，同時(shí)可以通過(guò)使用銅連續(xù)擠壓機(jī)制作。如果將其在變壓器中使用，則會(huì)起到節(jié)能降體積的作用，具有十分可觀的應(yīng)用前景。

（四）絕緣結(jié)構(gòu)的使用特點(diǎn)能夠減小體積。電力變壓器具備油液體的電介質(zhì)特點(diǎn)，對(duì)覆蓋層與絕緣層等功能進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)；通過(guò)油本身所具備的“距離效應(yīng)”利用隔板的增加形成油隙；之后根據(jù)油本身“體積效應(yīng)”使用瓦楞紙；之后借助油本身的絕緣層“厚度效應(yīng)”對(duì)其絕緣性加以提高，增加電壓擊穿力度，但要對(duì)絕緣層的厚度適當(dāng)控制。

（五）使用先進(jìn)的絕緣結(jié)構(gòu)。通過(guò)適當(dāng)?shù)睦@組裝置的使用提高在變壓器中的填充系數(shù)，通過(guò)軸向油道的使用，即新型螺旋式繞組裝置利用能夠?qū)@組在變壓器中的占比空間與體積實(shí)現(xiàn)有效降低。通過(guò)非金屬材料或非磁性材料在漏磁集中部位的使用，以此對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓緊，之后通過(guò)電磁屏蔽性能的使用將漏磁通槽進(jìn)行路化，能夠?qū)㈦娏ψ儔浩魉a(chǎn)生的負(fù)載損耗降低3%-8%左右。

（六）對(duì)繞組的內(nèi)部保護(hù)裝置采取優(yōu)化選擇。對(duì)繞組內(nèi)部的優(yōu)化保護(hù)措施的選擇包括電容環(huán)、串聯(lián)補(bǔ)償、靜電線匝等，或者可以采取糾結(jié)式的繞組、內(nèi)屏蔽式繞組等措施。以上所中措施的采取對(duì)繞組都有一定的沖擊減小作用，以此對(duì)主縱絕緣部位中的過(guò)電壓產(chǎn)生影響，以此降低電力變壓器的體積與耗能量。

四、降低雜散損耗的方法

在負(fù)載損耗發(fā)生中有一種特殊情況的存在，即雜散損耗，因此對(duì)于這種情況的降低方法需要另外研究。雜散損耗主要是電力變壓器中屏蔽環(huán)等結(jié)構(gòu)零件的損耗，穿過(guò)導(dǎo)體部位的損耗以及平行導(dǎo)體中的損耗與油箱的損耗。因此其實(shí)際的損耗降低情況需要從以上方面展開(kāi)，采取方法分為以下幾種：

（一）通過(guò)對(duì)設(shè)備中的電磁分析與實(shí)物情況的測(cè)量，通過(guò)在設(shè)備中使用非磁性或磁性較低的結(jié)構(gòu)零件與設(shè)備材料，能夠?qū)?nèi)部結(jié)構(gòu)中所出現(xiàn)的雜散損耗情況做到有效的降低。

（二）嚴(yán)格配置套管的出線盒與箱蓋部分，通過(guò)引線的精準(zhǔn)設(shè)置實(shí)現(xiàn)對(duì)磁場(chǎng)的有效控制，通過(guò)銅板屏蔽技術(shù)，非磁性材料的使用，用鋁材料制作套管罩。同時(shí)還能夠在繞組與夾件兩部位之間通過(guò)硅鋼片壓板的設(shè)置，對(duì)夾件、油箱等裝置中的磁性進(jìn)行吸收。通過(guò)有色金屬在磁性最強(qiáng)的裝置中埋入，能夠?qū)﹄娏魈坠芘c引線部分中的由較大的電流所引起的雜散損耗進(jìn)行降低。

（三）在一些大型的電力變壓器使用中，在變壓器的箱壁中設(shè)置具有較高磁導(dǎo)率的硅鋼板使其達(dá)到磁分路，對(duì)箱壁中的磁性進(jìn)行吸收，該裝置操作被稱為磁屏蔽；或者變壓器的內(nèi)襯使用鋁材料或具備較高電導(dǎo)率的有色金屬銅制作，通過(guò)渦流反作用的產(chǎn)生減少油箱壁中的漏磁，該操作被稱為電屏蔽。通常對(duì)損耗的降低效用而言，磁屏蔽的效用較好于電屏蔽，對(duì)油箱中的雜散損耗達(dá)到有效的降低。

（四）對(duì)油流回路進(jìn)行定量計(jì)算，通過(guò)擋板的使用，對(duì)繞組進(jìn)行適當(dāng)分隔，使其冷卻狀況達(dá)到均衡狀態(tài)，波紋油箱是最優(yōu)化的選擇，通過(guò)使用片式散熱器、冷卻器與節(jié)能風(fēng)扇等設(shè)備的使用使得繞組的冷卻方式最為經(jīng)濟(jì)節(jié)能，達(dá)到對(duì)雜散損耗情況的有效降低。

（五）風(fēng)扇裝置的采取最好以玻璃纖維強(qiáng)化塑膠材料為主，使用效率高，且不易產(chǎn)生噪音。淘汰舊型的冷卻器，使用新型冷卻器，如可以變頻的調(diào)壓式電源供冷設(shè)備的采用能夠在設(shè)備損耗的降低工作中起到一定的輔助作用。

總而言之，本文通過(guò)對(duì)電力變壓器使用中所出現(xiàn)的損耗情況的原因分析，以及其損耗測(cè)量情況的研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于電力變壓器的使用，損耗過(guò)大會(huì)直接對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)作造成影響，為此需要通過(guò)對(duì)其損耗程度的測(cè)量，確定其實(shí)際損耗量，根據(jù)實(shí)際情況采取一定的措施降低損耗，且實(shí)際工程的應(yīng)用中會(huì)因?yàn)殡娏υO(shè)備系統(tǒng)的復(fù)雜性，對(duì)于電力變壓器損耗的有效改善需要加強(qiáng)對(duì)其測(cè)量力度，提高電力變壓器的更好運(yùn)作。

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