机组增容改造中主变损耗问题的研究

机组增容改造中主变损耗问题的研究

庞金华

浙江浙能天然气运行有限公司，浙江省杭州市， 310052

[摘 要] 运行中变压器内部损耗可以分为负载损耗和铁耗两大类，铁耗等于额定电压下变压器的空载损耗。负载损耗包括电阻损耗、涡流损耗、杂散损耗和引线损耗四类。本文以某厂4号主变为例，分析计算主变容量从720MVA增容到800MVA后主变损耗由1228110 W增加至1545249.5 W，主变损耗增加25%，因此主变冷却容量也应相应增加且增加的冷却容量理论上必须大于原冷却容量的25%以上。

[关键词]变压器 损耗 三相 电阻 负载 铁耗

0 引言

在能量传递过程中，变压器内部将同时产生损耗。运行中变压器的损耗可以分为负载损耗和铁耗两大类。^[1]

铁耗包括基本铁耗和附加铁耗两类。基本铁耗是变压器铁芯中的磁滞、涡流损耗。附加铁耗包括叠片间由于绝缘损伤所引起的局部涡流损耗、主磁通在结构部件中引起的涡流损耗以及高压变压器中的介质损耗等。铁耗近似正比于 ，在已制成的变压器中近似正比于 。由于变压器的原边电压一般保持为 ，故铁耗又称为不变损耗。工程中通常通过空载试验求出变压器的铁耗，即认为变压器从空载到额定运行，主磁通基本不变，并且忽略空载铜耗的影响，故铁耗等于额定电压下的空载损耗。

负载损耗包括电流流过高低压绕组产生的电阻损耗；漏磁场在结构部件中引起的涡流损耗；漏磁场引起的电流集肤效应，使有效电阻和铜耗增大的杂散损耗；高低压绕组的引线损耗四类。

1 主变参数计算

以某厂4号主变为例，下面我们分析600MW机组增容改造中主变损耗的问题。4号主变由重庆ABB变压器有限公司生产，型号SFP-720MVA/500kV，额定容量720MVA，额定电压515±2×2.5%/22，额定电流807.17/18895.1，无载调压，强迫油循环风冷（OFAF）。按照4号发电机有功功率增容10%，功率因数保持不变来计算，4号主变容量应扩容10%。则增容后主变所需容量为792MVA，这里假定4号主变容量增容到800MVA。经计算主变增容后电流（高压/低压）896.9/20994.6A。

4号主变在油温26℃下测得高低压侧绕组直流电阻为：

高压侧绕组相电阻 AO：0.1699Ω，BO：0.1704Ω，CO：0.1705Ω

低压侧绕组端电阻ab：0.000587Ω，bc：0.000592Ω，ca：0.000594Ω

根据国家标准规定，油浸电力变压器应换算到75℃的数值，换算公式为

式中 ——试验时的油温；

—— 温度下的绕组直流电阻。

换算到75℃时直流端电阻

高压侧绕组相电阻AO：0.2018Ω，BO：0.2024Ω，CO：0.2025Ω；

低压侧绕组端电阻ab：0.000697Ω，bc：0.000703，ca：0.0007055Ω。

由于主变低压侧为三角形接线，如图1所示：

图1

故主变低压侧绕组端电阻换算到相电阻分别为：

2 主变损耗计算

4号主变空载损耗经查询出厂数据为208.9kW，4号主变负载损耗计算过程如下：

2.1 电阻损耗

高压线圈 (注：3-表示三相， -表示高压线圈相电流， -表示高压线圈直流电阻)，这里 取高压侧三相直流电阻的平均值。

W

低压线圈 (注：3-表示三相， -表示低压线圈相电流， -表示低压线圈直流电阻)，这里 取低压侧三相直流电阻的平均值。

W

电阻损耗=高压线圈电阻损耗+低压线圈电阻损=488047.4+464046.1=952093.5W

2.2 涡流损耗

首先计算纵向漏磁：

Wb（注：1.78-系数， -高压或者低压线圈额定相电流， -高压或者低压线圈额定匝数， -洛氏系数， -高压线圈和低压线圈的平均电抗高度）

然后计算 ：

则高压线圈涡流损耗= 高压线圈直流电阻损耗

低压线圈涡流损耗= 低压线圈直流电阻损耗

故 高压线圈涡流损耗 W

故 低压线圈涡流损耗 W

（注：2.99-系数， -纵向漏磁， -单根导线厚度， -导线电流密度）

涡流损耗=高压线圈涡流损耗+低压线圈涡流损耗=1000.5+9141.7=10142.2W

2.3 杂散损耗

总的杂散损耗：

W

（注：0.032-系数， -高压线圈与低压线圈间的短路阻抗， -变压器的额定容量）

2.4 引线损耗

高压引线损耗： W

低压引线损耗： W

（注：0.02-系数）

引线损耗=高压引线损耗+低压引线损耗=9760.9+9280.9=19041.8W

负载损耗=电阻损耗+涡流损耗+杂散损耗+引线损耗

=952093.5+10142.2+355072+19041.8=1336349.5W

变压器损耗=负载损耗+空载损耗=1336349.5+208900=1545249.5 W

3 结论

4号主变出厂试验数据中变压器损耗为1228110 W，配套有6组强迫油循环风冷冷却器，运行5组备用1组。增容后主变损耗增加25%，因此主变冷却容量也应相应增加且增加的冷却容量理论上必须大于原冷却容量的25%以上。

参考文献：

[1] 叶东.电机学[M].天津：天津科学技术出版社，1994.

作者简介：

庞金华（1984），男，杭州，工程师，从天然气电气设备管理工作