变压器的空载损耗与空载电流以及短路损耗与短路阻抗的区别

Po空载损耗，即指当以额定频率的额定电压施加于变压器一个绕组的端子上，其余各绕组开路时，变压器所吸收的有功功率，又称为铁损(忽略空载运行状态下的施压绕组的电阻损耗)。其数值反映变压器空载时所消耗的能量，包括磁滞损耗和涡流损耗，磁滞损耗与频率成正比，与最大磁通密度的磁滞系数的次方成正比；涡流损耗与频率、最大磁通密度、矽钢片的厚度三者的积成正比。变压器铁芯用硅钢片材料特性、厚度及叠片方式、工艺等直接影响Po数值的大小，Po与参考温度无关。

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Io空载电流，指当向变压器的一个绕组施加额定频率的额定电压时，其它绕组开路，流经该绕组线路端子的电流，是变压器不带负载时从电网吸收的电流。对于三相变压器，是流经三相端子电流的算术平均值。其中，较小的有功分量Io(r)用以补偿铁心的损耗，即空载损耗Po，其较大的无功分量Io(x)用于励磁，以平衡铁芯的磁压降。

通常Io以额定电流的百分数表示:Io%=(Io/In)*100= 0.1~3%

空载损耗的大小和空载电流的大小没有固定的必然联系。对于同规格的同一批次生产的两台变压器空载损耗可以基本相等，而空载电流可以相差很大，从变压器的角度来讲，空载电流对变压器的可靠性基本没有影响，对运行成本稍有增加，但非常小，但是空载电流大的变压器往往噪音比较大，因为变压器铁心的接缝比较大，空载电流的大小主要取决于接缝的大小和变压器的材质好坏。空载损耗主要取决于材质和设计时的磁通密度。

Pk短路损耗，又称额定负载损耗，指当变压器二次绕组短路，一次绕组施加电压使其电流达到额定值时，变压器从电源吸收的有功功率称为短路损耗，短路损耗也叫铜损。

Uk短路电压，又称阻抗电压、短路阻抗，指当变压器二次绕组短路，一次绕组流通额定电流而需施加的电压。通常Uk以额定电压的百分比表示，即Uk=(Uk/Un)×100% 。

阻抗电压表示变压器内阻抗的大小，是变压器在运行中绕组通过额定电流时，本身阻抗所产生的电压降。

变压器的阻抗电压百分比是一个很重要的数值，是计算短路电流的依据。它表明变压器在满载(额定负荷)运行时变压器本身的阻抗压降大小，对于变压器二次测发生突然短路时，将会产生多大的短路电流有决定性的意义，对于变压器并联运行也有重要的意义。

一般来说，当变压器容量小时，阻抗电压百分比数也小；变压器容量大时，阻抗电压百分比数应较大。我国生产的电力变压器，阻抗电压百分比一般在4~24%的范围内。

阻抗电压是涉及变压器成本、效率及运行的重要经济技术指标。同容量的变压器，阻抗电压小的成本低，效率高，价格便宜(正常的变压器，很小时例外)，另外运行时的压降及电压变化率也小，电压质量容易得到控制和保证。从变压器运行条件出发，希望阻抗电压小一点好。从限制变压器短路电流条件出发，希望阻抗电压大一些好，以免电气设备如断路器、隔离开关、电缆等在运行中经受不住短路电流的作用而损坏，所以在制造变压器时，必须根据满足设备运行条件来设计阻抗电压，且应尽量小一些。

下面简单介绍一下电力变压器的损耗组成及计算方法。

电力变压器损耗分为铁损、铜损及附加损耗。铁损又可以叫空载损耗（忽略空载电流引起的电阻损耗），是不变损耗，实际是铁芯所产生的损耗，而铜损也叫负载损耗（忽略励磁电流在励磁电阻上产生的铁损耗），是可变损耗，指变压器初、次级线圈中电流在电阻上产生的铜损耗。附加损耗包括附加铁损及附加铜损，由于这两种损耗数量很小，又难以测定，可以不计。

1、电力变压器损耗计算公式

(1)有功损耗：ΔP＝Po＋KT β² Pk

(2)无功损耗：ΔQ＝Qo＋KT β² Qk

(3)综合功率损耗：ΔPz＝ΔP＋KQΔQ

Qo≈Io%Sn，Qk≈Uk%Sn

式中：Qo——空载无功损耗(kvar)

Po——空载损耗(kW)

Pk——额定负载损耗(kW)

Sn——变压器额定容量(kVA)

Uk%——短路电压百分比

β ——负载系数，为负载电流与额定电流之比。

KT——负载波动损耗系数

Qk——额定负载漏磁功率(kvar)

KQ——无功经济当量(kW/kvar)

上式计算时各参数的选择条件：

(1)取KT＝1.05；

(2)对城市电网和工业企业电网的6kV~10kV降压变压器取系统最小负荷时，其无功当量KQ＝0.1kW/kvar；

(3)变压器平均负载系数，对于农用变压器可取β＝20%；对于工业企业，实行三班制，可取β＝75%；

(4)变压器运行小时数T＝8760h，最大负载损耗小时数：t＝5500h；

(5)变压器空载损耗Po、额定负载损耗Pk、Io%、Uk%，见产品出厂资料所示。

2、电力变压器损耗的特征

Po——空载损耗，主要是铁损，包括磁滞损耗和涡流损耗；

磁滞损耗与频率成正比；与最大磁通密度的磁滞系数的次方成正比。

涡流损耗与频率、最大磁通密度、矽钢片的厚度三者的积成正比。

Pc——负载损耗，主要是负载电流通过绕组时在电阻上的损耗，一般称铜损。其大小随负载电流而变化，与负载电流的平方成正比；(并用标准线圈温度换算值来表示)。

负载损耗还受变压器温度的影响，同时负载电流引起的漏磁通会在绕组内产生涡流损耗，并在绕组外的金属部分产生杂散损耗。

变压器的全损耗ΔP=Po+Pc

变压器的损耗比=Pc /Po

变压器的效率=Pz/(Pz+ΔP)，以百分比表示；其中Pz为变压器二次侧输出功率。