一种变压器谐波损耗的估算方法
【专利摘要】本发明公开了电力系统节能【技术领域】中的一种变压器谐波损耗的估算方法。包括：分析计算变压器在基波下的铁芯损耗；分析计算变压器在基波下的绕组损耗；根据变压器的谐波的实测数据，计算出估算所需的两个参数；最后估算出变压器的谐波损耗。本发明提供的变压器谐波损耗的一种估算方法，能够根据实测的数据简便快捷地估算出变压器谐波损耗，而且具有一定的合理性和精确性，可以应用于节能降损工作中。
【专利说明】一种变压器谐波损耗的估算方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统节能【技术领域】，尤其涉及一种变压器谐波损耗估算方法。
【背景技术】
[0002]变压器是电力系统中联系不同电压等级网络不可缺少的电气设备，广泛存在于各级网络中。一般来说，从发电供电，一直到用电，需要经过三到四次的变压过程。因此，不仅变压器的总台数要超过发电机的总台数，同时运行变压器的总容量也远超过运行发电机的总容量，并且也超过运行电动机的总容量。由于变压器是一种静止的电气设备，在能量转换过程中没有机械损耗，所以它的效率比同容量的旋转电机高。但由于变压器是电源设备，通常与负荷增减无关，是连续工作的，所以即使是一点损失，用年作单位计算起来，也就显得格外大了。据统计，变压器的总损耗约占去了总发电量的8%。值得注意的是，随着电力与电子技术的发展，发电和用电设备的性质日趋复杂，投入电网的各种非线性元件日益增多，电力系统谐波污染的加剧，谐波对变压器造成了许多不利的影响，尤其是增加了变压器的损耗。
[0003]变压器谐波损耗的计算通常在获取大量的实测数据的基础上，采用曲线拟合的方法，计算各次谐波下变压器的等值参数，并通过叠加原理方法得到总的谐波损耗。这种计算方法在一定程度上满足估算的精度方法，但计算过程较为繁琐且所需要数据量多，具有一定的缺陷。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种变压器谐波损耗的估算方法，用于快速地计算变压器谐波损耗和电网的经济性分析，具有适应性强、计算简便的特点。
[0005]为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是一种变压器谐波损耗的简单估算方法，其特征在于所述方法包括:
[0006]步骤1:分析计算变压器在基波下的铁芯损耗，基波铁芯损耗为:
[0007]PFe = Pf.(-^)2(I)
U N
[0008]其中:PFe为运行时变压器的基波铁芯损耗，
[0009]Pf为变压器额定运行时的铁芯损耗，为变压器的技术参数，
[0010]U1为变压器运行时一次侧线电压的有效值，
[0011]Un为变压器一次侧的额定电压；
[0012]步骤2:分析计算变压器在基波下的绕组损耗，基波绕组损耗为:
_3]Pcu=PerC^bN ?(2)
[0014]其中:Peu为运行时变压器的基波绕组损耗，
[0015]Pc为变压器额定运行时的绕组损耗，为变压器的技术参数，
[0016]I1为变压器运行时一次侧线电流的有效值，
[0017]Un为变压器一次侧的额定电压，
[0018]Sn为变压器额定容量；
[0019]步骤3:根据变压器的谐波的实测数据，计算出估算所需的两个参数；
[0020]aI = Σ A.THDhV ? )
h=2
[0021]其中:a i为所需的参数之一，
[0022]h为谐波的次数，
[0023]THDh为各次谐波电流的畸变率，
[0024]αι = Σ THDh(.4)
h=2
[0025]其中:α 2为所需的参数之一，
[0026]h为谐波的次数，
[0027]THDh为各次谐波的畸变率。
[0028]步骤4:根据前面的步骤得到的结果，估算变压器谐波损耗；
[0029]Δ P = Pcu.a ^Ppe.α 2(5)
[0030]其中:PFe为运行时变压器的基波铁芯损耗，
[0031]Pcu为运行时变压器的基波绕组损耗，
[0032]α 1； α 2为步骤3所计算的参数。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1是变压器谐波损耗的简单估算方法的流程图；
[0034]图2是变压器各次谐波“Τ”型等值电路示意图。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
[0036]实施例1
[0037]图1是变压器谐波损耗的简单估算方法的流程图。本估算方法是在图2所示的变压器各次谐波“Τ”型等值电路的基础上利用叠加原理，经过合理地简化而得到的。如图1所示，本发明提出的变压器谐波损耗的简单估算方法包括:
[0038]步骤1:分析计算变压器在基波下的铁芯损耗，基波铁芯损耗为:
[0039]PFe = Pp.{γγ-Υ( I)
Un
[0040]其中:PFe为运行时变压器的基波铁芯损耗，
[0041]Pf为变压器额定运行时的铁芯损耗，为变压器的技术参数，
[0042]U1为变压器运行时一次侧线电压的有效值，
[0043]Un为变压器一次侧的额定电压；
[0044]在实际的运行中，变压器基波铁芯损耗几乎可认为不变，故又称固定损耗。
[0045]步骤2:分析计算变压器在基波下的绕组损耗，基波绕组损耗为:
Sluv ,
[_] Pcu=pc-(:L^r(2)
[0047]其中Tai为运行时变压器的基波绕组损耗，
[0048]Pc为变压器额定运行时的绕组损耗，为变压器的技术参数，
[0049]I1为变压器运行时一次侧线电流的有效值，
[0050]Un为变压器一次侧的额定电压，
[0051]Sn为变压器额定容量；
[0052]步骤3:根据变压器的谐波的实测数据，计算出估算所需的两个参数
[0053]a,=Zh-TIIDl
h 二2
[0054]其中:a i为所需的参数之一，
[0055]h为谐波的次数，
[0056]THDh为各次谐波电流的畸变率，
[0057]α2 = Σ TIIDh(4 )
h=2
[0058]其中:α 2为所需的参数之一，
[0059]h为谐波的次数，
[0060]THDh为各次谐波的畸变率；
[0061]步骤4:根据前面的步骤得到的结果，估算变压器谐波损耗，
[0062]Δ P = Pcu.a ^Ppe.α 2(5)
[0063]其中:PFe为运行时变压器的基波铁芯损耗，
[0064]Pcu为运行时变压器的基波绕组损耗，
[0065]α 1； α 2为步骤3所计算的参数。
[0066]实施例2
[0067]下面以实际的变压器谐波损耗估算作为本发明的一个实施例，对本发明的
【发明内容】
做进一步说明。
[0068]实际变压器的参数如下:额定容量为50kVA，负载损耗为1250W，空载损耗为150W，高压绕组额定电压为20kV，低压绕组额定电压为0.4kV，高压绕组额定电流为1.44A，低压绕组额定电流为72A，高压绕组电阻为121.5Ω，低压绕组电阻为0.03 Ω。通过测量装置测得负载的各次谐波电流分量为 I1 = 70.2A, I5 = 12.312A, I7 = 7.776A, I11 = 3.168A, I13 =2.016A, I17 = 1.08A, I19 = 0.7056A。用现有的方法和算例仿真计算得到的变压器总损耗(基波损耗和谐波损耗的总和)进行比较，曲线拟合算法计算谐波条件下变压器总损耗为1313W，修正曲线拟合算法计算谐波条件下变压器的总损耗为1398W，IEEE/ANST C57.110标准计算谐波条件下变压器总损耗为1670W。利用本发明提出的谐波损耗的估算方法，谐波损耗的估算值为338.64W,总的损耗为1676W。本发明的估算方法的估算值接近于IEEE/ANSTC57.110标准计算结果，具有一定的合理性，而且比较高效和实用。
[0069]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种变压器谐波损耗的估算方法，其特征在于，包括以下步骤:步骤1:分析计算变压器在基波下的铁芯损耗，基波铁芯损耗为:Ppe=Pf^f(I)
U N其中:PFe为运行时变压器的基波铁芯损耗，Pf为变压器额定运行时的铁芯损耗，为变压器的技术参数，U1为变压器运行时一次侧线电压的有效值，Un为变压器一次侧的额定电压；步骤2:分析计算变压器在基波下的绕组损耗，基波绕组损耗为:P, =Pci2^)2(2)其中=Pai为运行时变压器的基波绕组损耗，Pc为变压器额定运行时的绕组损耗，为变压器的技术参数，I1为变压器运行时一次侧线电流的有效值，Un为变压器一次侧的额定电压，Sn为变压器额定容量；步骤3:根据变压器的谐波的实测数据，计算出估算所需的两个参数；a, = JjH-TiIDfi ⑶
Α=2其中W1为所需的参数之一，h为谐波的次数，THDb为各次谐波电流的畸变率，? =ΣΤ叫(4)
h=2其中:α2为所需的参数之一，h为谐波的次数，THDh为各次谐波的畸变率。步骤4:根据前面的步骤得到的结果，估算变压器谐波损耗；Δ P = Pcu.a I+PFe.α 2(5)其中:PFe为运行时变压器的基波铁芯损耗，Pcu为运行时变压器的基波绕组损耗，a I, α 2为步骤3所计算的参数。
【文档编号】G01R31/00GK104237673SQ201410389673
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月8日 优先权日:2014年8月8日
【发明者】王维洲, 卓建宗, 刘福潮, 李俊游, 郑晶晶, 杜培东, 郭鹏, 张建华, 李亚龙, 韩永军, 刘文颖 申请人:国家电网公司, 国网甘肃省电力公司电力科学研究院, 华北电力大学