变压器负载率介绍

在选择变压器时，负载率是非常重要的一项技术指标。负载率过高，变压器的负载损耗急剧增加，造成变压器温度升高，对变压器的运行及寿命危害极大。负载率过低，造成容量浪费的同时，也增加了运行成本。因此在设计项目时，应结合项目背景，按照相关规定，确定合理的负载率，既要避免出现“大马拉小车”，也不能出现过载，影响变压器使用寿命的。

1.变压器负载率定义

变压器负载率为变压器输出的视在功率与变压器额定容量之比，可用下式进行计算。

β=I ₂ /I _2N =P/S _N cosφ

β，变压器负载率；

I _2， 变压器负载电流，A；

I _2N， 变压器二次额定电流，A；

1. 变压器负载侧输出功率，kW；

S,变压器额定容量，kVA；

cosφ，负载功率因数；

2.变压器最低功率损失时的负载率

变压器功率损失和损失率的基础公式如下：

ΔP=P ₀ +β2×P _K                                            （1）

ΔP%=ΔP/（β×S _N× cosφ+P ₀ +β2×P _K ）  （2）

根据公式（1）、（2）可以绘成下图所示两条曲线

由图变压器的损失率曲线可以看出，当负载系数β达到某一数值时，损失率ΔP%最小，将公式（2）对β取一阶导数，并使之为零。求出产生最小损失率的条件为：

     β=√（P ₀ /P _K ）

所以当变压器运行时，可以通过调节变压器负载率来降低ΔP%，一般变压器的P ₀ /P _K =?~?，故最低损失率大体发生在负载率β=50%~60%左右。

但考虑到容量电费等经济性因素，在选用变压器时，负载率往往都高于最低损失率时的负载率，在不同的应用场景、不同地区要求也不尽相同。

3.规范、设计手册及地标对变压器负载率的规定

3.1《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008

4.3.2条规定：配电变压器的长期工作负载率不宜大于85％。

该规范适用于城镇新建、改建和扩建的民用建筑的电气设计，不适用于人防工程、燃气加压站、汽车加油站的电气设计。当主管部门无其他规定时，可按照此条执行。

3.2《电动汽车分散充电设施工程技术标准》GB/T 51313-2018

5.2.2条规定：既有停车位配建充电设施应根据变压器容量、用电高峰时变压器负载率等，选择接线方式。当采用单母线接线时，负载率不应超过100％；当采用单母线分段接线时，负载率不应超过60％。

该规范适用电动汽车分散充电设施的规划、设计、施工和验收。电小二对该规范中，采用单母线时，负载率不应超过100%，表示质疑。如此高的负载率，无法保证变压器的经济运行。各位也可以留言，谈一下自己的想法。

3.3《住宅建筑电气设计规范》JGJ242-2011

4.3.1条规定：住宅建筑应选用节能型变压器。变压器的结线宜采用D，yn11，变压器的负载率不宜大于85％。

该规范适用城镇新建、改建和扩建的住宅建筑的电气设计，不适用于住宅建筑附设的防空地下室工程的电气设计。当主管部门无其他规定时，可按照此条执行。

3.4《工业与民用配电设计手册》第四版

1.11.2.1条规定：在计及负荷计算的误差，变压器负荷率宜在75%~85%。

该手册适用于110kV及以下工业与民用配电设计，当主管部门无其他规定时，可按照此条执行。

3.5地标的规定

   当地主管部门对于配电变压器和变电站主变压器负载率要求不尽一致，以北京地区为例：对于10kV配电变压器为两台及以下时，按照60%计算；为单台配电变压器时，按照80%计算。符合配电变压器节能要求的。

4.案例分析

例：某新建110kV变电所，已知计算负荷为16MVA，其中一级负荷为5MVA，二级负荷为6MVA，变压器的过载能力按1.2倍考虑，变压器负载率按60%考虑，问应装设变压器的台数及最小容量为多少？

解答：

1、依据《35~110kV变电所设计规范》3.1.2条规定，应选择两台主变压器。

2、依据《35~110kV变电所设计规范》3.1.3条中规定，设每台主变容量为S，则有

2×S×60%≥16

1.2×S≥（5+6）

S≥13.33MVA，所以主变压器容量至少为16MVA。