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电力变压器空载及短路功率因数推算公式及利用

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颁布功夫：2013/10/4 11:15:47
作者：AnyWay中国

一概述

　　功率因数英文暗示为Power Factor，，，，，，，，缩写为PF，，，，，，，，也能够用λ暗示，，，，，，，，在正弦电路中，，，，，，，，功率因数蹬宗位移因数，，，，，，，，因而，，，，，，，，在不引起歧义的情况下，，，，，，，，也可用cosφ暗示。。。。。。。。功率因数推算公式可由有功功率的界说得出：

　　PF=P/S。。。。。。。。

　　P为有功功率，，，，，，，，S为视在功率。。。。。。。。

　　上述功率因数推算公式只有在已知有功功率和视在功率（或电压和电流的有效值）的情况下能力使用。。。。。。。。

　　对于通常的电力设备而言，，，，，，，，分歧的工作点下有分歧的功率因数。。。。。。。。因而，，，，，，，，很多设备会在铭牌上标识额定运行状态下的功率因数（额定功率因数）。。。。。。。。

　　电力变压器的功率因数重要取决于负载功率因数，，，，，，，，因而，，，，，，，，额定功率因数的界说在电力变压器中没有现实意思。。。。。。。。当电力变压器处于空载或短路时，，，，，，，，其功率因数由自身决定，，，，，，，，因而，，，，，，，，相识空载功率因数推算公式和短路功率因数推算公式能够援手我们相识电力变压器的技术参数和特点。。。。。。。。

二电力变压器空载功率因数的意思

　　电力变压器齐全可能空载运行，，，，，，，，而过低的功率因数会增大电网供电压力。。。。。。。。电力变压器空载时，，，，，，，，空载电流重要用于成立变压器铁心励磁并提供励磁损耗。。。。。。。。成立励磁磁场的部门电流为无功电流，，，，，，，，通常设计下，，，，，，，，电力变压器的空载功率因数较低。。。。。。。。

　　当电力变压器绕组端施加正弦互换电时，，，，，，，，其磁场亦为正弦变动的磁场。。。。。。。。但是，，，，，，，，变压器的铁心为非线性导磁资料，，，，，，，，因而，，，，，，，，产生磁场的励磁电流必然长短正弦变动。。。。。。。。通常出现为“尖顶波”。。。。。。。。图1为某单相变压器的空载电流波形及其谐波频谱。。。。。。。。

变压器空载电流波形及谐波频谱

图1 某单相变压器的空载电流波形及其谐波频谱

　　由图可知，，，，，，，，变压器空载电流的谐波含量较高，，，，，，，，会给电网带来谐波传染。。。。。。。。

　　变压器空载运行时，，，，，，，，输出功率为零，，，，，，，，空载功率蹬宗空载损耗。。。。。。。。在损耗固定的情况下，，，，，，，，空载电流越幼！！！。。。。，，，，空载功率因数越高。。。。。。。。

　　因而，，，，，，，，电力变压器空载功率因数越高越好，，，，，，，，空载电流越幼越好。。。。。。。。

　　提高空载功率因数是电力变压器厂商的重要技术钻研方向之一，，，，，，，，而减幼空载电流则是提高空载功率因数的一个沉要技术伎俩。。。。。。。。

三电力变压器短路功率因数的意思

　　短路属于异常情况，，，，，，，，在电力变压器运行中不成预防的，，，，，，，，对于要求高靠得住的电网中，，，，，，，，必须考虑电力变压器短路时对电网及电力变压器自身的影响。。。。。。。。

　　运行中的电力变压器相当于一个电压源。。。。。。。。我们知路，，，，，，，，对于梦想电压源而言，，，，，，，，其短路电流无穷大，，，，，，，，因而，，，，，，，，决不允许短路。。。。。。。。

　　电力变压器存在有肯定的内阻，，，，，，，，短路时，，，，，，，，电流不会无限大，，，，，，，，具体味有多大的电流，，，，，，，，取决于二次绕组短路时，，，，，，，，从一次绕组的伏安个性得出的阻抗有关。。。。。。。。这个阻抗，，，，，，，，就称短路阻抗。。。。。。。。

　　短路阻抗通常通过短路试验获取。。。。。。。。短路试验步骤如下：

　　将变压器高压侧短路，，，，，，，，低压侧从零起头加电压，，，，，，，，逐步加到低压侧电流为额定电流。。。。。。。。此时低压侧所加电压与额定电压之比的百分数称为短路阻抗，，，，，，，，也称阻抗电压，，，，，，，，通常用符号U_K暗示。。。。。。。。

　　把稳：短路阻抗是一个无穷纲的物理量，，，，，，，，”单元”不是V，，，，，，，，也不是Ω，，，，，，，，而是“%”。。。。。。。。

　　从电压源的角度看，，，，，，，，短路阻抗越幼！！！。。。。，，，，负载调整率越幼！！！。。。。，，，，电源机能越好。。。。。。。。

　　但短路时，，，，，，，，若电流过大，，，，，，，，会给电网造成过大的压力，，，，，，，，同时，，，，，，，，也容易败坏变压器自身。。。。。。。。从电力变压器短路运行的角度看，，，，，，，，短路阻抗越大越好。。。。。。。。

　　我们必要在两者之间追求一个平衡，，，，，，，，因而，，，，，，，，电力部门对电力变压器的短路阻抗有肯定的要求。。。。。。。。例如，，，，，，，，国度尺度“GB/T6451-2008油浸式电力变压器的技术参数”划定10kV/500kVA的电力变压器的短路阻抗尺度值为5%。。。。。。。。

四电力变压器的铭牌参数

　　铭牌标称产品的重要技术参数，，，，，，，，国度尺度“GB/T6451-2008油浸式电力变压器的技术参数”及“GB/T10228-1997干式电力变压器技术参数和要求”中划定的电力变压器技术参数主要有：额定容量、电压组合、分接领域、联结组标号、空载损耗、负载损耗、空载电流及短路阻抗等。。。。。。。。

　　通常电力变压器铭牌上不标称空载及短路功率因数。。。。。。。。

五电力变压器空载功率因数推算公式

　　铭牌上标称的与电力变压器空载运行有关的参数有空载电流和空载损耗，，，，，，，，前面讲了，，，，，，，，空载损耗就是变压器的空载输入功率，，，，，，，，也就是功率因数推算公式PF=P/S中的P。。。。。。。。

　　S为空载运行视在功率，，，，，，，，铭牌上只标称了额定视在功率S_N。。。。。。。。

　　电力变压器的输入电压为电网电压，，，，，，，，是恒定值，，，，，，，，视在功率与电流成正比。。。。。。。。

　　S=I₀S_N。。。。。。。。

　　把稳：铭牌上标称的空载电流是一个无穷纲的物理量，，，，，，，，其“单元”不是“A”，，，，，，，，而是“%”是现实空载电流与额定电流的百分比。。。。。。。。

　　因而，，，，，，，，得出空载功率因数推算公式如下：

　　PF₀=P₀/I₀S_N。。。。。。。。

六电力变压器短路功率因数推算公式

　　这里说的短路功率因数不是指电力变压器现实短路的功率因数，，，，，，，，而是短路试验时的功率因数。。。。。。。。

　　铭牌上标称的电力变压器负载损耗就是短路试验时的损耗，，，，，，，，也就是短路试验时的输入有功功率P_D。。。。。。。。

　　短路试验时，，，，，，，，输入电流为额定电流，，，，，，，，电力变压器的短路视在功率与电压成正比。。。。。。。。而短路阻抗U_K正好是短路电压与额定电压的百分比。。。。。。。。

　　因而，，，，，，，，电力变压器短路试验时的S=U_KS_N。。。。。。。。

　　因而，，，，，，，，得出短路功率因数推算公式如下：

　　PF_D=P_D/U_KS_N。。。。。。。。

七电力变压器空载及短路功率因数事俘

　　依照第五节和第六节的电力变压器空载及短路功率因数推算公式，，，，，，，，凭据“GB/T6451-2008油浸式电力变压器的技术参数”提供的31.5MVA～240MVA三相三绕组有载调压电力变压器的额定容量、空载损耗、空载电流、负载损耗、（选取高—低电压组应时的）短路阻抗，，，，，，，，推算出电力变压器空载及短路功率因数如下：

表1 31.5MVA～240MVA三相三绕组有载调压电力变压器空载及短路功率因数

额定容量/MVA	空载损耗/kW	负载损耗/kW	空载电流/%	短路阻抗/%	空载功率因数	短路功率因数
31.5	44	162	0.77	23	0.181405896	0.022360248
40	52	189	0.7	23	0.185714286	0.020543478
50	60	225	0.63	23	0.19047619	0.019565217
63	70	261	0.63	23	0.176366843	0.018012422
90	92	351	0.56	23	0.182539683	0.016956522
120	115	432	0.56	23	0.171130952	0.015652174
150	135	513	0.49	23	0.183673469	0.014869565
180	156	630	0.49	23	0.176870748	0.015217391
240	193	780	0.45	23	0.178703704	0.014130435

　　注：“GB/T6451-2008油浸式电力变压器的技术参数”中划定的高—低电压组合的短路阻抗为22%～24%，，，，，，，，本文依照23%取值。。。。。。。。

　　表中所示最低空载功率因数约为0.17，，，，，，，，最低短路功率因数约为0.014，，，，，，，，低功率因数下，，，，，，，，互感器、功率表或功率分析仪等仪器的角差对功率丈量正确杜装响很大（详见东升国际官网文库“分歧功率因数下相位误差对功率丈量正确度的影响”），，，，，，，，建议变压器短路试验时选取低角差的互感器及二次仪表。。。。。。。。

　　互感器有成熟的尺度，，，，，，，，角差越幼！！！。。。。，，，，对应正确度等级也越高，，，，，，，，因而，，，，，，，，必要选用比通例试验正确度等级更高的互感器。。。。。。。。

　　目前的功率表有关尺度没有对角差做出严格且具体的要求，，，，，，，，因而，，，，，，，，选用功率表时，，，，，，，，功率丈量正确度通常不劣于0.5级即可，，，，，，，，应沉点查核角差指标。。。。。。。。

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