電力變壓器損耗測量不確定度分析

李靜 鄧慶民

摘要：隨著電能需求的不斷增大，發電廠的設備工作狀態成為了確保電力正常使用的關鍵條件。電力變壓器作為電力工作中常見的電氣設備，是將某一數值交流電轉變為頻率相同的另外一種電壓的設備。但是隨著使用時間的不斷增加，其在使用中可能會發生一定的損耗，對于其損耗程度的分析是保證電力變壓器正常使用的關鍵，基于此，本文對電力變壓器在使用中所出現的損耗情況進行分析，為電力變壓器的更好使用提供數據參考。

關鍵詞：電力變壓器；損耗；

在電力系統的運作中，電力變壓器是最為重要的電力轉換設備，是供電系統正常運作的基礎保障。隨著經濟的發展促進了電力的更大需求，對變壓器的質量要求更是不斷提高。但是隨著電力變壓器裝機數量的不斷增多，去本身能量的消耗正在不斷增大，導致在使用中多種損耗情況的出現，且能源消耗的不斷增加需要通過對其程度的測量采取相應的措施降低損耗量。

一、電力變壓器的空載損耗

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

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

（二）渦流損耗：設備中的鐵心屬于金屬導體，因此在電磁感應現象的影響下，有電動勢的產生，其在鐵心中環流作用被稱為渦流。因為鐵心內的渦流與貼心本身的電阻產生反應引起渦流損耗。

（三）附加鐵損。附加鐵損并非是由變壓器本身的材料所決定，一般是根據變壓器本身結構與工藝所影響。一般附加鐵損的產生情況主要是因為：磁通波形的高次諧波分量不相同，則會引發附加的渦流損耗情況出現。

二、電力變壓器的負載損耗

電力變壓器運行過程中，繞組內會有電流經過，則會出現負載損耗情況。負載損耗又被稱為銅損，不僅會有基本繞組情況下所產生的直流損耗，還會有附加損耗的情況產生。

（一）基本銅損：電力變壓器的容量較小時，負載損耗即是指基本銅損，因為漏磁場所引發的附加損耗所產生的情況占比較小。

（二）附加損耗：附加損耗主要分為三種：繞組渦流損耗、環流損耗、雜散損耗。

（1）繞組渦流損耗：變壓器的運行容量較大時，繞組安匝會有較大的漏磁場產生，通常會與繞組的導線電阻作用產生渦流損耗。

（2）引線損耗：變壓器的一項電阻損耗總和。

（3）雜散損耗：漏磁通在設備中的各種鋼結構下所產生的損耗。

三、電力變壓器負載損耗的降低方法

（一）對漏磁所引發的附加損耗進行控制。通過計算安匝平衡，根據結果調整安匝；繞組以“低-高-低”或“高-低-高”的規律進行排列；對扁線的寬度與厚度進行限制；根據磁場的計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線。

（二）通過計算對工藝進行確定。根據沖擊計算所得值對縱絕緣的結構，墊塊、撐條與金屬件倒角等進行確定，保證其在使用中具有良好形態；對漏磁場進行計算，以及對渦流分布的情況進行確定，以此采取有效的換位方式；對于調壓繞組的方式采用一層一個分接；采取組裝工藝，將內繞組纏繞于絕緣筒上，對內繞組的纏繞高度、纏繞的直徑公差以及套裝間隙小采取嚴格的把控，通過熱套新工藝的采取，以及整體托板與壓板工藝技術的采取，在繞組的換位處采用迪耐松紙，在電壓運作時對其進行干燥，同時需要將繞組設備放置于保溫烘房中，避免受潮。

（三）使用低損低阻的導線。通過上引法將無氧銅線拉拔形成，同時可以通過使用銅連續擠壓機制作。如果將其在變壓器中使用，則會起到節能降體積的作用，具有十分可觀的應用前景。

（四）絕緣結構的使用特點能夠減小體積。電力變壓器具備油液體的電介質特點，對覆蓋層與絕緣層等功能進行適當的設計；通過油本身所具備的“距離效應”利用隔板的增加形成油隙；之后根據油本身“體積效應”使用瓦楞紙；之后借助油本身的絕緣層“厚度效應”對其絕緣性加以提高，增加電壓擊穿力度，但要對絕緣層的厚度適當控制。

（五）使用先進的絕緣結構。通過適當的繞組裝置的使用提高在變壓器中的填充系數，通過軸向油道的使用，即新型螺旋式繞組裝置利用能夠對繞組在變壓器中的占比空間與體積實現有效降低。通過非金屬材料或非磁性材料在漏磁集中部位的使用，以此對設備結構進行壓緊，之后通過電磁屏蔽性能的使用將漏磁通槽進行路化，能夠將電力變壓器所產生的負載損耗降低3%-8%左右。

（六）對繞組的內部保護裝置采取優化選擇。對繞組內部的優化保護措施的選擇包括電容環、串聯補償、靜電線匝等，或者可以采取糾結式的繞組、內屏蔽式繞組等措施。以上所中措施的采取對繞組都有一定的沖擊減小作用，以此對主縱絕緣部位中的過電壓產生影響，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

在負載損耗發生中有一種特殊情況的存在，即雜散損耗，因此對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等結構零件的損耗，穿過導體部位的損耗以及平行導體中的損耗與油箱的損耗。因此其實際的損耗降低情況需要從以上方面展開，采取方法分為以下幾種：

（一）通過對設備中的電磁分析與實物情況的測量，通過在設備中使用非磁性或磁性較低的結構零件與設備材料，能夠對內部結構中所出現的雜散損耗情況做到有效的降低。

（二）嚴格配置套管的出線盒與箱蓋部分，通過引線的精準設置實現對磁場的有效控制，通過銅板屏蔽技術，非磁性材料的使用，用鋁材料制作套管罩。同時還能夠在繞組與夾件兩部位之間通過硅鋼片壓板的設置，對夾件、油箱等裝置中的磁性進行吸收。通過有色金屬在磁性最強的裝置中埋入，能夠對電流套管與引線部分中的由較大的電流所引起的雜散損耗進行降低。

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

（四）對油流回路進行定量計算，通過擋板的使用，對繞組進行適當分隔，使其冷卻狀況達到均衡狀態，波紋油箱是最優化的選擇，通過使用片式散熱器、冷卻器與節能風扇等設備的使用使得繞組的冷卻方式最為經濟節能，達到對雜散損耗情況的有效降低。

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

總而言之，本文通過對電力變壓器使用中所出現的損耗情況的原因分析，以及其損耗測量情況的研究發現，對于電力變壓器的使用，損耗過大會直接對設備的正常運作造成影響，為此需要通過對其損耗程度的測量，確定其實際損耗量，根據實際情況采取一定的措施降低損耗，且實際工程的應用中會因為電力設備系統的復雜性，對于電力變壓器損耗的有效改善需要加強對其測量力度，提高電力變壓器的更好運作。

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