一文解析有载调容包头干式变压器附加损耗的计算方法

包头干式变压器(1843)

　　本文中作者介绍了有载调容包头干式变压器的基本原理，通过分析有载调容包头干式变压器的漏磁场，提出了一种新型的计算有载调容包头干式变压器附加损耗的方法。

　　一、引言

　　据统计，我国输损耗约占全国发电量的6.6%，其中包头干式变压器损耗占到40%~50%，电能损耗十分严重。“十三五”期间，国家部门出台相关政策，大力推行节能减排，节能型包头干式变压器的推广应用将是降低电网损耗的重要举措。有载调容包头干式变压器是一种新型的节能型包头干式变压器，它具有大、小两个额定容量，可根据负荷变化自动变换包头干式变压器的联结方式，从而调整包头干式变压器的额定容量。当系统负荷较高时，包头干式变压器调整为大容量工作状态，避免过载运行现象的发生，提高安全运行指数；当系统负荷较低时，包头干式变压器调整为小容量工作状态，降低空载损耗和空载电流，节能效果显著，同时也可大幅降低包头干式变压器噪声。目前，有载调容包头干式变压器主要应用于季节性负荷或周期负荷变化较大的农村和城市商业区、工业开发区及居民小区等场所。附加损耗是包头干式变压器负载损耗的组成部分，主要包括导线的涡流损耗和环流损耗。包头干式变压器绕组的附加损耗一般按照以下公式进行计算

　　在设计和制造有载调容包头干式变压器的过程中发现，根据试验数值得到的绕组附加损耗系数，在应用于相同额定容量的有载调容包头干式变压器时，因其结构的差异造成负载损耗的计算值与终试验结果存在较大误差。本文中笔者通过分析有载调容包头干式变压器的漏磁场，对有载调容包头干式变压器绕组附加损耗的计算方法进行了研究和改进。

　　二、有载调容包头干式变压器的漏磁场分析

　　包头干式变压器绕组的漏磁场通常要考虑三个分量：纵向漏磁的纵向分量、纵向漏磁的横向分量和横向漏磁的横向分量。一般而言，当包头干式变压器额定容量较小且绕组同心排列时，纵向漏磁的横向分量和横向漏磁的横向分量均比较小，可不予考虑。因此，本文中笔者在分析包头干式变压器绕组漏磁场时忽略横向漏磁和纵向漏磁的横向分量，只考虑纵向漏磁的纵向分量。同时，假设并联导线的截面积相同，并且忽略导线匝绝缘的影响。

　　1、普通双绕组结构包头干式变压器的漏磁场

　　通常，普通双绕组结构的包头干式变压器绕组内的纵向漏磁通密度按照梯形规律分布。如图1所示，漏磁通密度在低压绕组和高压绕组内呈三角形分布，在主漏磁空道呈矩形分布。

　　

　　2、有载调容包头干式变压器的调容原理

　　有载调容包头干式变压器具有大、小两个额定容量，在系统中运行时根据负荷大小，通过智能控制器操纵调容开关改变绕组的联结方式来调整运行容量。大容量时，高压绕组D接；小容量时，高压绕组Y接。

　　有载调容包头干式变压器的低压绕组如图2所示，红线表示层间绝缘，段与a2x2段为轴向并列绕制的双层圆筒式结构，且匝数相同；x2x段为单层圆筒式结构。大容量时，a1x1段先与a2x2段并联，然后再与x2x段串联；小容量时，a1x1段、a2x2段与x2x段依次串联。图3为有载调容包头干式变压器大、小容量时低压绕组的接线原理图，大容量时如图3a所示，小容量时如图3b所示。

　　已知，有载调容包头干式变压器大、小额定容量之比为100.5，即根号10:1，通过分析大、小容量时的相电流和

　　

　　

　　

　　需要注意的是，包头干式变压器的额定容量为标准容量，且匝数为整数。因此，在电磁方案设计时需以实际值为准，上述比值为理论值，仅用于有载调容包头干式变压器漏磁场的分析。

　　3、有载调容包头干式变压器的漏磁场

　　有载调容包头干式变压器为普通双绕组结构的包头干式变压器。由公式（2）可知，主漏磁空道处的大漏磁通密度（Bm）与安匝（IN）成正比。根据公式（5）和公式（8）可得有载调容包头干式变压器大、小容量时主漏磁空道处的大漏磁通密度之比为：

　　

　　

　　因此，有载调容包头干式变压器低压绕组的漏磁场并非是三角形分布，在计算有载调容包头干式变压器的附加损耗和短路阻抗时不能按照普通双绕组结构的漏磁分布来分析，需要将低压绕组分为前两层（三角形分布）和第三层（梯形分布）两部分，分别进行计算。