變壓器空載的案例
【講解】變壓器空載關鍵參數剖析及計算講解
變壓器空載是在變壓器運行過程中的一種現象。在進行電子電路設計時，有時會需要對變壓器空載的損耗進行計算。在這對于剛剛接觸變壓器空載的設計者來說會有一些困難。本文就將對變壓器空載的損耗計算方法進行講解，幫助設計者們盡快掌握這種方法。
變壓器空載損耗計算方法是與外施電壓有很大關系，如果電壓V為一定值，則變壓器空載損耗鐵損不變，（因為f不變），又因為正常運行時U1=U1N，故空載損耗又稱不變損耗。如果電壓波動，則空載損耗即變化。變壓器的鐵損與鐵芯材料及制造工藝有關，與負荷大小無關。
空載損耗包括鐵芯中磁滯和渦流損耗及空載電流在初級線圈電阻上的損耗，前者稱為鐵損后者稱為銅損。由于空載電流很小，后者可以略去不計，因此，空載損耗基本上就是鐵損。
空載損耗
當變壓器二次繞組開路，一次繞組施加額定頻率正弦波形的額定電壓時，所消耗的有功功率稱空載損耗。算法如下：空載損耗=空載損耗工藝系數×單位損耗×鐵心重量
負載損耗
當變壓器二次繞組短路（穩態），一次繞組流通額定電流時所消耗的有功功率稱為負載損耗。算法如下：負載損耗=最大的一對繞組的電阻損耗+附加損耗
附加損耗=繞組渦流損耗+并繞導線的環流損耗+雜散損耗+引線損耗
阻抗電壓
當變壓器二次繞組短路（穩態），一次繞組流通額定電流而施加的電壓稱阻抗電壓Uz。通常Uz以額定電壓的百分數表示，即uz=（Uz/U1n）*100%。
展開 【科普】變壓器空載損耗具體介紹
要降低變壓器的空載損耗，就要了解空載損耗的組成，每部分的影響因素。
變壓器空載損耗、負載損耗以及阻抗電壓的計算還沒搞懂嗎？
算法如下：空載損耗=空載損耗工藝系數×單位損耗×鐵心
負載損耗：當變壓器二次繞組短路(穩態)，一次繞組流通額定電流時所消耗的有功功率稱為負載損耗。
算法如下：負載損耗=最大的一對繞組的電阻損耗+附加損耗
附加損耗=繞組渦流損耗+并繞導線的環流損耗+雜散損耗+引線損耗
阻抗電壓：當變壓器二次繞組短路(穩態)，一次繞組流通額定電流而施加的電壓稱阻抗電壓Uz。通常Uz以額定電壓的百分數表示，即uz=(Uz/U1n)*100%
匝電勢：u=4.44*f*B*At,V
其中：B—鐵心中的磁密，TAt—鐵心有效截面積，平方米
可以轉化為變壓器設計計算常用的公式：
當f=50Hz時：u=B*At/450*10^5,V
當f=60Hz時：u=B*At/375*10^5,V
如果你已知道相電壓和匝數，匝電勢等于相電壓除以匝數變壓器空載損耗計算-變壓器的空載損耗組成。
空載損耗包括鐵芯中磁滯和渦流損耗及空載電流在初級線圈電阻上的損耗，前者稱為鐵損后者稱為銅損。由于空載電流很小，后者可以略去不計，因此，空載損耗基本上就是鐵損。
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空載損耗包括鐵芯中磁滯和渦流損耗及空載電流在初級線圈電阻上的損耗，前者稱為鐵損后者稱為銅損。由于空載電流很小，后者可以略去不計，因此，空載損耗基本上就是鐵損。
影響變壓器空載損耗鐵損的因素很多，以數學式表示，則式中
Pn、Pw——表示磁滯損耗和渦流損耗kn、kw——常數
f——變壓器外施電壓的頻率赫
Bm——鐵芯中最大磁通密度韋/米2
n——什捷因麥茲常數，對常用的硅鋼片，當Bm=(1.0～1.6)韋/米2時，n≈2，對目前使用的方向性硅鋼片，取2．5～3．5。
根據變壓器的理論分析，假定初級感應電勢為E1（伏），則：E1=KfBm（2）
K為比例常數，由初級匝數及鐵芯截面積而定，則鐵損為：
由于初級漏阻抗壓降很小，若忽略不計，
E1=U1（4）
可見，變壓器空載損耗鐵損與外施電壓有很大關系如果電壓V為一定值，則變壓器空載損耗鐵損不變，（因為f不變），又因為正常運行時U1=U1N，故空載損耗又稱不變損耗。如果電壓波動，則空載損耗即變化。變壓器的鐵損與鐵芯材料及制造工藝有關，與負荷大小無關。
六、干式變壓器重量及參數
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變壓器空載損耗、負載損耗以及阻抗電壓的計算還沒搞懂嗎？
空載損耗包括鐵芯中磁滯和渦流損耗及空載電流在初級線圈電阻上的損耗，前者稱為鐵損后者稱為銅損。由于空載電流很小，后者可以略去不計，因此，空載損耗基本上就是鐵損。
影響變壓器空載損耗鐵損的因素很多，以數學式表示，則式中
Pn、Pw——表示磁滯損耗和渦流損耗kn、kw——常數
f——變壓器外施電壓的頻率赫
Bm——鐵芯中最大磁通密度韋/米2
n——什捷因麥茲常數，對常用的硅鋼片，當Bm=(1.0～1.6)韋/米2時，n≈2，對目前使用的方向性硅鋼片，取2．5～3．5。
根據變壓器的理論分析，假定初級感應電勢為E1（伏），則：E1=KfBm（2）
K為比例常數，由初級匝數及鐵芯截面積而定，則鐵損為：
由于初級漏阻抗壓降很小，若忽略不計，
E1=U1（4）
可見，變壓器空載損耗鐵損與外施電壓有很大關系如果電壓V為一定值，則變壓器空載損耗鐵損不變，（因為f不變），又因為正常運行時U1=U1N，故空載損耗又稱不變損耗。如果電壓波動，則空載損耗即變化。變壓器的鐵損與鐵芯材料及制造工藝有關，與負荷大小無關。
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空載損耗包括鐵芯中磁滯和渦流損耗及空載電流在初級線圈電阻上的損耗，前者稱為鐵損后者稱為銅損。由于空載電流很小，后者可以略去不計，因此，空載損耗基本上就是鐵損。
影響變壓器空載損耗鐵損的因素很多，以數學式表示，則式中
Pn、Pw——表示磁滯損耗和渦流損耗kn、kw——常數
f——變壓器外施電壓的頻率赫
Bm——鐵芯中最大磁通密度韋/米2
n——什捷因麥茲常數，對常用的硅鋼片，當Bm=(1.0～1.6)韋/米2時，n≈2，對目前使用的方向性硅鋼片，取2．5～3．5。
根據變壓器的理論分析，假定初級感應電勢為E1（伏），則：E1=KfBm（2）
K為比例常數，由初級匝數及鐵芯截面積而定，則鐵損為：
由于初級漏阻抗壓降很小，若忽略不計，
E1=U1（4）
可見，變壓器空載損耗鐵損與外施電壓有很大關系如果電壓V為一定值，則變壓器空載損耗鐵損不變，（因為f不變），又因為正常運行時U1=U1N，故空載損耗又稱不變損耗。如果電壓波動，則空載損耗即變化。變壓器的鐵損與鐵芯材料及制造工藝有關，與負荷大小無關。
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五
空載損耗、負載損耗、阻抗電壓的計算
空載損耗：當變壓器二次繞組開路，一次繞組施加額定頻率正弦波形的額定電壓時，所消耗的有功功率稱空載損耗。
算法如下：空載損耗=空載損耗工藝系數×單位損耗×鐵心
負載損耗：當變壓器二次繞組短路(穩態)，一次繞組流通額定電流時所消耗的有功功率稱為負載損耗。
算法如下：負載損耗=最大的一對繞組的電阻損耗+附加損耗
附加損耗=繞組渦流損耗+并繞導線的環流損耗+雜散損耗+引線損耗
阻抗電壓：當變壓器二次繞組短路(穩態)，一次繞組流通額定電流而施加的電壓稱阻抗電壓Uz。通常Uz以額定電壓的百分數表示，即uz=(Uz/U1n)*100%
匝電勢：u=4.44*f*B*At,V
其中：B—鐵心中的磁密，TAt—鐵心有效截面積，平方米
可以轉化為變壓器設計計算常用的公式：
當f=50Hz時：u=B*At/450*10^5,V
當f=60Hz時：u=B*At/375*10^5,V
如果你已知道相電壓和匝數，匝電勢等于相電壓除以匝數變壓器空載損耗計算-變壓器的空載損耗組成。
空載損耗包括鐵芯中磁滯和渦流損耗及空載電流在初級線圈電阻上的損耗，前者稱為鐵損后者稱為銅損。由于空載電流很小，后者可以略去不計，因此，空載損耗基本上就是鐵損。
展開 一文讀懂變壓器空載與負載
一張簡圖了解變壓器的工作原理
變壓器空載運行
空載運行是指變壓器的原邊繞組接到額定電壓、額定頻率的電源上，副邊繞組開路時的運行狀態。
電路分析
1. 主磁通：?m 漏磁通 ?s
2. 自感電動勢 e1、es
3. 互感電動勢 e2
4. I1=i0 i2=0 u1=-e1 u2=u20=e2
空載運行時
，主磁場由原邊電流產生。當原邊繞組加額定電壓時，副邊繞組空載電壓即為副邊額定電壓。
空載電流
主要用來產生主磁場，因此也稱為勵磁電流；同時也為變壓器產生損耗，稱為空載損耗。
空載損耗
變壓器空載時，原邊側從電源吸收少量的有功功率，用來供給鐵損和原邊繞組銅損。
展開 【計算】變壓器空載電流計算方法
空載電流根據變壓器的空量，和設計參有關，沒有一個定值，一般是容量越大空載電流越大，所謂空載電就是變壓器的激磁電流，占該變壓器額定電流的比例很小，可以忽略，從但空載電流的大小可以看出其品質，質量越好空載電流越小。
在變壓器的四大指標里，叫做空載電流，為一次側額定電流的百分數，由變壓器國家標準規定的數值（比如S9-500/10的變壓器，空載電流標準為1%）。
1、在變壓器設計計算時，要進行校算。
2、空載電流與變壓器的鐵芯材料品質有關，與變壓器的容量、損耗有關。
3、空載電流，分兩個部分計算。一個是有功分量，一個是無功分量。分別計算，然后進行向量和的幅值計算（有功的平方加無功的平方，然后開平方）。
4、有功分量與空載損耗與變壓器容量有關。
5、無功分量與一定磁密下的硅鋼片勵磁功率、單位勵磁功率、鐵芯重、接縫數、鐵芯截面積、變壓器容量等有關。變壓器空載損耗計算方法是空載損耗包括鐵芯中磁滯和渦流損耗及空載電流在初級線圈電阻上的損耗，前者稱為鐵損后者稱為銅損。由于空載電流很小，后者可以略去不計，因此，空載損耗基本上就是鐵損。
空載損耗：當變壓器二次繞組開路，一次繞組施加額定頻率正弦波形的額定電壓時，所消耗的有功功率稱空載損耗。算法如下：
空載損耗=空載損耗工藝系數×單位損耗×鐵心重量
負載損耗：當變壓器二次繞組短路（穩態），一次繞組流通額定電流時所消耗的有功功率稱為負載損耗。算法如下：
負載損耗=最大的一對繞組的電阻損耗+附加損耗
附加損耗=繞組渦流損耗+并繞導線的環流損耗+雜散損耗+引線損耗
阻抗電壓：當變壓器二次繞組短路（穩態），一次繞組流通額定電流而施加的電壓稱阻抗電壓Uz。
展開 行業分享丨重慶望變電氣如何利用AI X 變壓器空載損耗快速預測
全文內容選自 Altair 區域技術交流會西南站
重慶望變電氣(集團)股份有限公司技術研發主管 左思紅
《Altair RapidMiner 快速預測變壓器空載損耗》演講
如何用 AI 打通制造研發“數據孤島”？
近年來，制造業數字化浪潮持續推進，但真正讓數據驅動研發與決策的案例仍相對稀缺。特別是在傳統裝備制造領域，如何將經驗主導的設計流程轉化為可量化、可優化的模型，是許多企業數字化轉型的瓶頸。AI是否能真正落地？數據該如何組織與應用？我們在變壓器產品設計中，做了一個有益的嘗試。
我是來自重慶望變電氣的一線研發人員，這次很榮幸受邀在 Altair 技術交流會上分享我們的 AI 建模實踐。作為一家深耕輸配電設備制造三十余年的企業，我們一直關注如何將智能化工具融入傳統制造流程，實現質量提升與成本控制的雙贏。
選擇從變壓器的空載損耗預測切入。為什么是它？一方面，這是國家強制的產品性能指標，出廠前必須達標；另一方面，它與硅鋼材料強相關，而硅鋼成本又占據整個鐵芯成本的95%以上，精準預測的價值不言而喻。過去，我們依賴公式和經驗做估算，設計上不得不留出5%~8%的性能冗余，來“保守達標”，這在材料價格持續上行的背景下，變得越來越不可持續。
我們嘗試借助 Altair RapidMiner? 構建 AI 預測模型，把研發人員擅長的“工藝經驗”和軟件平臺擅長的數據建模能力結合起來。RapidMiner 的一大優勢是可視化操作，無需編程基礎，大幅降低了技術門檻。我們用自己整理的設計參數、工藝參數和幾何參數作為輸入變量，不斷訓練、迭代、驗證模型，最終將預測誤差從初版的7.4%壓縮到3%以內，并已在兩類產品（干變和油變）中落地應用。
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重慶望變電氣(集團)股份有限公司技術研發主管 左思紅
《Altair RapidMiner 快速預測變壓器空載損耗》演講
如何用 AI 打通制造研發“數據孤島”？
近年來，制造業數字化浪潮持續推進，但真正讓數據驅動研發與決策的案例仍相對稀缺。特別是在傳統裝備制造領域，如何將經驗主導的設計流程轉化為可量化、可優化的模型，是許多企業數字化轉型的瓶頸。AI是否能真正落地？數據該如何組織與應用？我們在變壓器產品設計中，做了一個有益的嘗試。
我是來自重慶望變電氣的一線研發人員，這次很榮幸受邀在 Altair 技術交流會上分享我們的 AI 建模實踐。作為一家深耕輸配電設備制造三十余年的企業，我們一直關注如何將智能化工具融入傳統制造流程，實現質量提升與成本控制的雙贏。
選擇從變壓器的空載損耗預測切入。為什么是它？一方面，這是國家強制的產品性能指標，出廠前必須達標；另一方面，它與硅鋼材料強相關，而硅鋼成本又占據整個鐵芯成本的95%以上，精準預測的價值不言而喻。過去，我們依賴公式和經驗做估算，設計上不得不留出5%~8%的性能冗余，來“保守達標”，這在材料價格持續上行的背景下，變得越來越不可持續。
我們嘗試借助 Altair RapidMiner? 構建 AI 預測模型，把研發人員擅長的“工藝經驗”和軟件平臺擅長的數據建模能力結合起來。RapidMiner 的一大優勢是可視化操作，無需編程基礎，大幅降低了技術門檻。
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變壓器沖擊合閘送電
什么樣的變壓器需要沖擊送電?
沖擊送電指在變壓器空載的情況下，在變壓器次側或二次側(通常在一次側)進行全電壓合閘送電。合閘后再分閘，合閘應進行五次。第一次合閘后持續時間大于10min (最好不少于30 min)，每次合閘沖擊間隔至少5 min。
一般是新安裝的變壓器和大修后的變壓器。
2、為什么要對變壓器沖擊送電?
變壓器合閘時會產生沖擊電流，這個沖擊電流叫勵磁涌流。
檢驗變壓器產生的勵磁涌流是否導致繼電保護誤動跳閘。（由于變壓器是空載,沖擊側有很大的勵磁涌流,而另一側是開路無電流,故而造成差動的誤動作跳閘。）
檢驗變壓器在勵磁涌流作用下的機械強度。（勵磁電流可達變壓器額定電流的4~5倍，最大是額定電流的6~8倍。）
檢驗變壓器在承受拉閘產生的操作過電壓作用下的絕緣強度（中性點接地變壓器首端會產生2倍相電壓,中性點不接地變壓器首端會產生3倍的相電壓。）
3、勵磁涌流什么時候最大和最小，原因是什么?
變壓器合閘使變壓器的電壓、電流、磁通都從一個穩態過渡到另一個穩態,過渡過程和合閘瞬間的電壓相位角及鐵心剩磁有直接關系，
當變壓器合閘瞬間正好電壓過零( 0°相位時)【此時磁通滯后電壓90度,它在鐵芯中所建立的磁通為最大值而鐵芯中的磁通是不能突變的,這一瞬間仍要保持磁通為零。所以就會產生一個與交流磁通方向相反的并隨時間衰減的直流磁通,來抵消交流磁通。當半個周期后,交流磁通方向相反此時交流磁通與直流磁通相疊加,那么合成磁通就會遠遠大于變壓器正常的工作磁通,鐵芯中磁通就會飽和,變壓器的空載電流就會激增,即勵磁涌流激增,可達變壓器額定工作電流的6 -8倍。】
展開 變壓器空負載試驗測試介紹
基本概念
空載試驗
：從變壓器的某一繞組（一般從二次低壓側）施加正弦波額定頻率的額定電壓，其余繞組開路，測量空載電流和空載損耗。如果試驗條件有限，電源電壓達不到額定電壓，可在非額定電壓條件下試驗，這種試驗方法誤差較大，一般只用于檢查變壓器有無故障，只有試驗電壓達到額定電壓的80%以上才可用來測試空載損耗。
短路試驗
：將變壓器低壓大電流側人工短聯接，從電壓高的一側線圈的額定分接頭處通入額定頻率的試驗電壓，使繞組中電流達到額定值，然后測量輸入功率和施加的電壓（即短路損耗和短路電壓）以及電流值。通常試驗電源的容量應為被試品容量的30％。
零序阻抗
：一臺變壓器對各相序（正、負、零）電壓、電流所變現的阻抗叫做序阻抗，它們分別為正序、負序和零序阻抗。正序阻抗實際上就是正常運行時所表現的阻抗，當系統不對稱運行時，就會產生零序電流，變壓器的正序阻抗和負序阻抗相等，并等于變壓器的短路阻抗。對零序阻抗而言，由于任一瞬間，所有三相的零序電流的大小和方向都是一樣的，即它們的總和不等于零，所以零序阻抗與正序阻抗和負序阻抗有本質的區別，它的大小不僅與繞組的連接方式有關，還與鐵芯結構有關，因此，零序阻抗必須由實測確定。
測試方法
⑴ 單相空載測試
單相空載測試項目通常用來測試單相變壓器的空載損耗和空載電流百分比。也可用來對三相變壓器進行逐相測試（主要用來檢測被測變壓器有沒有單相故障）。在現場無三相電源的情況下，也需要用到這種試驗方法。
單相空載用儀器的A相電壓和A相電流進行測試。
展開 直觀看圖，幫助理解變壓器鐵心的空載損耗工藝系數(1)——三相三柱式鐵心
前言
變壓器鐵心結構形式多樣，平面的有單相雙柱式、單相單柱旁軛式、單相雙柱旁軛式、三相三柱式、三相五柱式、三相卷鐵心式，還有三相立體卷鐵心結構。變壓器的空載損耗工藝系數對空載損耗影響極大，一方面，鐵心的材質、剪切加工、疊積過程都會對其性能產生劣化影響，另一方面，鐵心自身的結構也對空載損耗工藝系數影響甚大。
鐵心材質、剪切加工、疊積過程對工藝系數的影響可通過鐵心退火來消除，一般容易理解。鐵心結構對空載損耗工藝系數影響涉及到諧波磁通、硅鋼取向特性、磁通分布等較深層次內容，單純文字理解與頭腦相像有一定難度。嘗試以直觀的仿真動圖及曲線圖來展示不同鐵心結構下，通過鐵心柱和鐵軛中磁通密度分布及相應繞組的感應電壓波形，來分析空載損耗工藝系數。
三相三柱式鐵心結構
鐵心和鐵軛中磁通密度和磁力線隨時間變化。
關注點：局部高磁密
感應電壓的波形
關注點：完美正弦波。
注：鐵心的硅鋼片沒有設置各向異性的特性，會對仿真有一定影響，請自行判斷。
展開 變壓器操作及事故處理試題
一、填空題
1、變壓器中性點接地裝置的接地電阻，一般不得超過4Ω。
2、電氣人員運行值班人員充分利用眼看、鼻嗅、耳聽、手摸，來檢查、分析電氣設備是否正常。
3、測量變壓器線圈的溫度時，要求用酒精溫度計而不能用水銀溫度計。
4、變壓器空載運行時，所消耗的功率稱為空載損耗。
5、變壓器的空載損耗，其主要部分是鐵芯的磁滯損耗和渦流損耗。其鐵芯損耗約與電壓平方成正比。
6、變壓器銅損的大小與負載的大小和功率因數有關。
7、自耦變壓器與普通變壓器的區別，在于自耦變壓器的負繞組與原繞組之間，不僅有磁的聯系，而且還有電的聯系。
8、變壓器的接線組別是指三相變壓器一、二次繞組的連接方式和表示變壓器一次與二次對應線電壓或電流的相位關系。
9、對變壓器進行全電壓沖擊試驗，目的是檢查變壓器的絕緣強度能否承受全電壓和操作過電壓的考驗。
10、為了保證瓦斯繼電器的正確動作，變壓器在安裝時其波度要合格，規定標準是：瓦斯繼電器兩端的連接管要求2～4%，變壓器大蓋要求1～1.5%。
11、當變壓器進行全壓合閘送電時，會產生數值很大的勵磁涌流，其值可達6～8倍額定電流。
12、變壓器的繞組是用金屬銅或鋁線，外邊用紙絕緣或其它絕緣繞制成圓筒形：套在共同的鐵芯上的多層線圈。
13、目前，變壓器的冷卻方式主要有油浸自冷方式、油浸風冷式、強迫油循環風冷式、水冷式等。
14、變壓器油枕的作用主要有：溫度變化時調節油量，減少油與空氣的接觸面積，延長油的使用壽命。
15、變壓器的呼吸器內的干燥劑，有吸收進入油枕內空氣的水份而起過濾作用。因而保持油的絕緣水平。
16、變壓器油枕下的集泥器，是使油中的機械雜質和水分等，沉集于內以便排出。
17、當變壓器采用Y/△—11接線時，高低壓側電流之間存在30的相位差。
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