吳建濤

（廣東省中山中波轉(zhuǎn)播臺，中山 528400）

1 引言

中波發(fā)射臺站選用變壓器主要考慮兩個指標(biāo)，效率與容量。變壓器效率是指變壓器輸出功率與輸入功率之比，體現(xiàn)了變壓器的工作效率與電能利用的經(jīng)濟(jì)效益。由于供電對象與負(fù)荷性質(zhì)的差異，變壓器運(yùn)行中的輸入、輸出功率在不斷地變化，其效率不是恒定不變的，而且不同規(guī)格型號的變壓器性能參數(shù)也有較大差異，變壓器的理論效率和運(yùn)行效率都存在較大的差別。若不考慮這些因素，只是簡單地以一個固定不變的負(fù)荷率（如70%左右）來選取變壓器容量，會導(dǎo)致變壓器實際負(fù)荷率很低。

運(yùn)行效率反映了變壓器的綜合效率狀況，工程設(shè)計中，變壓器的選取對配電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、節(jié)能運(yùn)行有重要的影響，因此，通過計算變壓器最佳運(yùn)行效率，從而確定變壓器的最佳負(fù)荷率，應(yīng)作為選取變壓器容量的一個重要步驟。

2 變壓器效率與最佳負(fù)荷率的計算

2.1 變壓器效率的計算

變壓器效率為其輸出功率與輸入功率的比值，

式中：P2為變壓器輸出功率；Ij為輸出電流；UN為輸出電壓；cosφ為變壓器功率因素；β為變壓器負(fù)載系數(shù)；SN為變壓器的額定容量；P0為變壓器空載損耗；PK為變壓器負(fù)載損耗

變壓器的效率為輸出功率與輸入功率比值，即：

2.2 變壓器最佳效率的計算

根據(jù)（3）式求極值，變壓器達(dá)到最高效率時的條件為：

由公式（4）可以看出，當(dāng)空載損耗與負(fù)載損耗相等時，變壓器效率達(dá)到最大值，而且同一容量下，越是損耗低的變壓器，理論最佳負(fù)荷β越低。另外，JGJ16-2008《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》第4.3.2條規(guī)定，配電變壓器的長期工作負(fù)荷率不宜大于85%，這一規(guī)定應(yīng)理解為配電變壓器年度運(yùn)行負(fù)荷率，而不是以計算負(fù)荷作為持續(xù)恒定負(fù)荷運(yùn)行所確定的負(fù)荷率。

2.3 變壓器運(yùn)行效率的計算

變壓器運(yùn)行效率是指變壓器在某時間區(qū)間內(nèi)的綜合效率，為該變壓器在該時間區(qū)間內(nèi)輸出電能與輸入電能的比值。在上述（1）-（4）式各項中，分別引入時間參數(shù)，得到變壓器運(yùn)行效率的計算公式為：

2.4 變壓器最佳運(yùn)行效率的計算

變壓器最佳運(yùn)行效率是指在某時間區(qū)間內(nèi)根據(jù)變壓器運(yùn)行效率計算公式（5）所求得的最大值。由于變壓器并不是一直以式中計算負(fù)荷Si運(yùn)行，變壓器最佳運(yùn)行效率與公式（4）計算所得的理論最佳效率是有區(qū)別的，變壓器供電對象不同，其運(yùn)行中的最佳效率也不同。為了便于分析，以下對一中波發(fā)射臺站變壓器的運(yùn)行時間的劃分和負(fù)荷率進(jìn)行計算。

以某發(fā)射臺站為例，全年365天不間斷播出，每天播出時間為早上6時至晚上24時，播出時間18小時，每周有一次檢修時間，停機(jī)3小時，統(tǒng)計全年周檢次數(shù)為40次。以播出時間內(nèi)的計算負(fù)荷為Si，負(fù)荷率為β1，檢修時間內(nèi)的負(fù)荷約為20%Si，負(fù)荷率為β2，休息時間負(fù)荷約為5%Si，負(fù)荷率為β3，則變壓器年度運(yùn)行效率如下：

變壓器年度最高運(yùn)行效率的條件為中波發(fā)射臺站變壓器的年度最佳運(yùn)行負(fù)荷率是理論值的1.16倍。

3 變壓器的容量選擇

假設(shè)該臺站為4臺在播發(fā)射機(jī)，其中2臺為10kW，2臺為1kW，由于發(fā)射機(jī)并不是一直處于100%調(diào)制的工作狀態(tài)，其調(diào)幅度m是隨著輸入的音頻信號的幅度一直在連續(xù)變化。一般語言類節(jié)目的動態(tài)范圍約為30-40dB，其平均調(diào)幅度約為40%，音樂類節(jié)目動態(tài)范圍為60-80dB，平均調(diào)幅度約為30%，輸入音頻信號動態(tài)范圍越大，其平均調(diào)幅度就越小；反之，動態(tài)范圍越小，能得到的平均調(diào)幅度就越大。

假設(shè)10kW發(fā)射機(jī)播出的一套廣播節(jié)目，其一天中播出語言類節(jié)目與音樂類節(jié)目的時間比為9：1，可以推算出該發(fā)射機(jī)平均輸出功率19.33kW。其他3套節(jié)目也以此類推，可以得出在播4臺發(fā)射機(jī)的平均輸出功率為42.526kW。

考慮到發(fā)射機(jī)的整機(jī)效率為85%，所以可以得到在播4臺發(fā)射機(jī)最大用電功率為88kW÷85%=103.5kW，平均用電功率為42.526÷85%=50.03kW。其他用電如儀器設(shè)備、照明空調(diào)、行政辦公等用電約為發(fā)射機(jī)用電量的20%，即整個臺站的平均用電功率為60.03kW。發(fā)射機(jī)的理論最佳負(fù)荷率，用SC9和SC11型變壓器的最佳負(fù)荷率都在50%以下，那么可以計算出適合臺站用的變壓器輸出有功負(fù)荷的功率至少要大于2倍的最大用電功率，即變壓器輸出的有功功率P≥85.59kW×2=171.2kW。

臺站變壓器的功率因素為0.85，則變壓器的輸出總功率S=P/cosφ=201.4kVA

由此得知，某發(fā)射臺站選用的變壓器容量至少要在201.4kVA以上，考慮到能效和留有余量的，實際變壓器容量還要乘個系數(shù)1.2，及變壓器容量S≥241kVA。因此，臺站的變壓器容量宜選用250kVA，既滿足臺站用電需求，也能使變壓器大部分時間運(yùn)行在最佳負(fù)荷率工作狀態(tài)，保證了經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 邱吉多.提高變壓器利用率的策略.農(nóng)村電氣化，2016（11）：22-22.