变压器的最高效率与最佳负荷率分析

从变压器的效率公式

可得：当负荷的功率因数一定时，变压器的铜损与铁损相等时变压器的效率最高，此时对应的负荷率为

β_m=（P₀/P_d）1/2 （8.7.2-2）

式中 S_e——变压器额定容量（kV·A）；

β——负荷率；

cosφ——功率因数；

P₀——变压器空载损耗（kW）；

P_d——变压器负载损耗（kW）。

β_m——不考虑无功经济当量K时变压器的最佳负荷率，即变压器效率最高时所对应的

负荷率。

由于无功功率的存在必然导致总电流增加，进而造成总有功损耗增加，所以必须考虑由此造成的影响，此时可按式（8.7.2-3）计算。

式中 K——无功经济当量，按GB/T 13462—2008表B.1取0.04kW/kvar；

Q₀——变压器空载时电源侧的励磁功率，简化计算Q₀=I₀%×S_e×10^-2，单位为kV·A，I₀%为变压器空载电流百分数，其数值可分别从GB/T 6451—2015（油浸式）和GB/T 10228—2015（干式）中取得；(www.xing528.com)

Q_d——变压器额定负载时所消耗的漏磁功率，简化计算Q_d=U_d%×S_e×10^-2，单位为kV·A，U_d%为变压器短路阻抗；

β_m——考虑无功经济当量K时变压器的最佳负荷率。

1.10kV三相双绕组无励磁调压配电变压器

将GB 20052—2013中表1“油浸式配电变压器能效等级（3）级”、表2“干式配电变压器能效等级（3）级”的数据代入式（8.7.2-2）、式（8.7.2-3），得到表8-4。其中：油浸式变压器2000kV·A、2500kV·A数据采用生产厂家样本典型数据。通过计算可以也可得出：是否考无功经济当量只对变压器最佳负荷率造成影响，而不影响变压器的最高效率。

表8-4 10kV双绕组无励磁调压配电变压器在cosφ=0.94时的最佳负载率和最高效率

10kV油浸式配电变压器在cosφ=0.94时典型负荷率所对应的效率，见表8-5。其中：η₂₀表示负荷率为20%时的效率，其余类同。

表8-5 10kV油浸式双绕组无励磁调压配电变压器在cosφ=0.94时典型负载率所对应的效率

2.35kV、66kV、110kV油浸式三相双绕组有载调压1级能效等级电力变压器

将GB 24790—2009中表2“35kV油浸式三相双绕组有载调压电力变压器能效等级”（1级）、表4“66kV油浸式三相双绕组有载调压电力变压器能效等级”（1级）、表8“110kV油浸式三相双绕组有载调压电力变压器能效等级”（1级）的数据代入式（8-3），得到表8-6。

从表8-4～表8-6可以看出，油浸式变压器负荷率在25%～55%时效率较高，最高效率对应的负荷率一般在40%以下。因此，不经过具体计算就以40%或50%甚至60%负荷率作为判定“大马拉小车”的依据是不科学的，在实际中经常导致以小容量变压器代替大容量变压器，其结果不仅不节电，反而浪费电能。

表8-6 油浸式三相双绕组有载调压电力变压器1级能效等级在cosφ=0.94时的最佳负载率和最高效率