Потери трансформатора: таблица ХХ и КЗ 100–2500 кВА, формула и стоимость потерь в тенге и сумах

Потери трансформатора задаются двумя паспортными величинами, и таблица ниже приводит их для всего ряда 100–2500 кВА: потери холостого хода P0 (ХХ, потери в стали магнитопровода) и потери короткого замыкания Pk (КЗ, нагрузочные потери в обмотках). Потери ХХ возникают все 8760 часов в году при любой нагрузке, а нагрузочные растут пропорционально квадрату коэффициента загрузки: ΔP = P0 + Кз² × Pk, за год — ΔW = P0 × 8760 + Кз² × Pk × τ. Пример: масляный трансформатор 1000 кВА с потерями уровня Tier 2 ЕС (P0 0,693 кВт, Pk 7,6 кВт) при Кз 0,6 и τ 4000 ч теряет 17 015 кВт·ч в год — 18,7 млн сум по тарифу Узбекистана 1100 сум/кВт·ч или 0,73 млн ₸ по тарифу Алматы 43,13 ₸/кВт·ч. Ниже — таблица потерь ХХ и КЗ масляных и сухих трансформаторов, формулы, расчёт стоимости потерь и метод сравнения предложений в тендере.

Потери ХХ и КЗ трансформатора: что это и где их взять

Потери холостого хода P0

Потери холостого хода (P0, Pхх) — активная мощность, которую трансформатор потребляет при номинальном напряжении на одной обмотке и разомкнутой другой. Это потери на перемагничивание и вихревые токи в стали магнитопровода. От нагрузки они не зависят: трансформатор, включённый в сеть ночью без потребителей, теряет те же P0, что и днём. Поэтому потери трансформатора на холостом ходу — главная статья годовых потерь у слабо загруженных ТП: в сельских сетях, у резервных трансформаторов 2КТП, на объектах с сезонной нагрузкой. Величина P0 зависит от приложенного напряжения: при повышенном напряжении сети потери в стали растут.

Потери короткого замыкания Pk и нагрузочные потери

Потери короткого замыкания (Pk, Pкз) — активная мощность при номинальном токе в обмотках, измеренная в опыте КЗ: одну обмотку замыкают накоротко, а на другую подают пониженное напряжение, пока не потечёт номинальный ток. В эксплуатации это нагрузочные потери: нагрев проводников обмоток (I²R) и добавочные потери от полей рассеяния. При неполной загрузке они равны Кз² × Pk. В том же опыте измеряют напряжение КЗ uк, а в опыте ХХ — ток холостого хода I0; это другие параметры, хотя в паспорте они стоят рядом. По uк и Pk считают и сопротивление трансформатора — см. таблицу сопротивлений и токов КЗ на шинах 0,4 кВ.

Где взять значения P0 и Pk

• Паспорт трансформатора — заявленные (нормированные) P0, Pk, uк и I0.
• Протокол приёмо-сдаточных испытаний — измеренные значения для конкретного заводского номера. По ГОСТ 11677-85 (п. 6.2.2, 6.2.3) приёмо-сдаточные испытания проходит каждый трансформатор, и программа включает проверку потерь и тока ХХ (опыт холостого хода), а также потерь и напряжения КЗ на основном ответвлении; методы — по ГОСТ 3484.1 (табл. 23 стандарта).
• Коммерческое предложение — гарантированные значения, по которым сравнивают поставщиков.

Таблица потерь трансформатора ХХ и КЗ 100–2500 кВА

В таблице — максимальные потери уровня Tier 2 по приложению I регламента ЕС 548/2014 (с изменениями 2019/1783). Этот уровень действует в ЕС с 1 июля 2021 г. для трёхфазных трансформаторов до 3150 кВА с одной обмоткой Um ≤ 24 кВ (в том числе 6 и 10 кВ) и другой Um ≤ 3,6 кВ. В Казахстане и Узбекистане регламент ЕС не обязателен, но его таблицы — самый подробный и проверяемый ориентир «низких потерь» для тендера.

Значения Tier 2 ЕС, максимум в ваттах; в паспорте конкретного трансформатора они могут быть выше или ниже.

Потери трансформаторов 400, 630 и 1000 кВА

• Потери трансформатора 400 кВА: масляный — P0 до 387 Вт, Pk до 3250 Вт; сухой — 675 и 4500 Вт.
• Трансформатор 630 кВА, потери холостого хода: масляный — до 540 Вт, сухой — до 990 Вт; Pk — 4600 и 7100 Вт соответственно.
• Потери трансформатора 1000 кВА: масляный — 693 / 7600 Вт, сухой — 1395 / 9000 Вт. Для сравнения: предыдущий уровень Tier 1 (действовал в ЕС с 1 июля 2015 г.) для масляного 1000 кВА — 770 / 10 500 Вт.
• Для промежуточных мощностей регламент предписывает линейную интерполяцию.

Масляный или сухой: разница в потерях

У сухого трансформатора P0 в 1,7–2 раза выше, чем у масляного той же мощности, — это плата за литую изоляцию и возможность установки в зданиях без масла. Если сухой ТСЛ нужен по условиям пожарной безопасности, сравнивать его по потерям следует с другими сухими трансформаторами, а не с ТМГ. Расшифровка и характеристики ТСЛ / ТСЗ — в статье Сухой трансформатор ТСЛ: характеристики и расшифровка. Номинальные токи для тех же мощностей — в таблице номинальных токов трансформатора.

Формула потерь трансформатора

Потери мощности при заданной загрузке

ΔP = P0 + Кз² × Pk

где Кз = S ÷ Sном — коэффициент загрузки, S — фактическая нагрузка в кВА. При Кз 0,6 нагрузочные потери составляют 0,36 × Pk, при номинальной нагрузке — полные Pk.

Годовые потери энергии

Годовые потери энергии считают методом времени максимальных потерь:

ΔW = P0 × 8760 + Кз² × Pk × τ

где 8760 ч — время работы под напряжением за год (если трансформатор отключают на часть года, берут фактическое время), Кз — загрузка в режиме максимума (Smax ÷ Sном), τ — время максимальных потерь: число часов, за которое при работе с максимальной нагрузкой потери энергии были бы такими же, как при реальном графике нагрузки.

Как найти τ по числу часов использования максимума Tmax

Если график нагрузки неизвестен, но известно число часов использования максимума Tmax, τ оценивают по эмпирической формуле Кезевича, приведённой, например, в работе Рижского технического университета (J. Survilo, 2008):

τ = (0,124 + Tmax ÷ 10 000)² × 8760

Tmax своего объекта берут по данным учёта: годовое потребление в кВт·ч, делённое на максимум нагрузки в кВт. Формула Кезевича — приближение по одному показателю; при наличии почасового графика нагрузочные потери точнее считать прямым суммированием.

Расчёт через среднеквадратичную загрузку

Второй вариант той же формулы — через среднеквадратичную загрузку β за год: ΔW = (P0 + β² × Pk) × 8760. Его использует статья Трансформатор ТМГ: цена и выбор мощности. Оба метода дают одинаковый результат при β² × 8760 = Кз² × τ; ошибкой будет смешать их — взять Кз максимума и умножить на 8760.

Пример расчёта: потери трансформатора 1000 кВА и их стоимость

Задача: однотрансформаторная КТП 10/0,4 кВ с масляным трансформатором 1000 кВА. Максимум нагрузки 600 кВА (Кз 0,6), по данным учёта Tmax ≈ 5500 ч → τ ≈ 3979 ч, округляем до 4000 ч. Сравниваем два предложения:

• А — потери на уровне Tier 2: P0 = 0,693 кВт, Pk = 7,6 кВт;
• Б — потери на уровне Tier 1: P0 = 0,77 кВт, Pk = 10,5 кВт.

Тарифы для оценки:

• Узбекистан: 1100 сум/кВт·ч для потребителей I, II и IV тарифных групп с 1 июня 2026 г. (постановление Кабинета Министров № 243 от 15.05.2026); цена указана с НДС.
• Казахстан: тарифы региональные. В Алматы и Алматинской области филиал «Энергосбыт» АО «Алатау Жарық Компаниясы» с 12 сентября 2026 г. применяет для небытовых потребителей (2-я группа) 43,13 ₸/кВт·ч без НДС (50,03 ₸ с НДС). Для другого региона подставьте свой тариф.

Расчёт для предложения А:

1. Потери ХХ за год: 0,693 × 8760 = 6071 кВт·ч.
2. Нагрузочные потери за год: 0,6² × 7,6 × 4000 = 0,36 × 7,6 × 4000 = 10 944 кВт·ч.
3. Итого: 6071 + 10 944 = 17 015 кВт·ч в год (потери мощности в максимум: 0,693 + 0,36 × 7,6 = 3,43 кВт).
4. Стоимость в Узбекистане: 17 015 × 1100 = 18 716 148 сум ≈ 18,7 млн сум в год.
5. Стоимость в Алматы: 17 015 × 43,13 = 733 843 ₸ ≈ 0,73 млн ₸ в год без НДС.

Расчёт для предложения Б: 0,77 × 8760 = 6745 кВт·ч; 0,36 × 10,5 × 4000 = 15 120 кВт·ч; итого 21 865 кВт·ч в год — на 4851 кВт·ч больше, чем у А. Это 5,34 млн сум или 0,21 млн ₸ в год, а за 25 лет службы без учёта роста тарифа и дисконтирования — 133,4 млн сум или 5,23 млн ₸. Из 4851 кВт·ч разницы 4176 кВт·ч приходится на нагрузочные потери: у загруженного трансформатора важнее Pk, у слабо загруженного — P0.

Допуски ГОСТ 11677: что проверить в предложении

Заявленные потери — не точное значение, а норма, от которой измеренные потери могут отклоняться вверх. По ГОСТ 11677-85 (табл. 2) предельные отклонения измеренных параметров от нормированных:

Нижнего предела для потерь и тока ХХ нет (примечание к табл. 2): меньшие потери — не нарушение. Межгосударственный ГОСТ 30830-2002 (полный аутентичный текст IEC 60076-1:1993 с дополнительными требованиями) задаёт допуск иначе: суммарные потери +10 %, каждая составляющая +15 % при условии, что не превышен допуск на сумму.

Что это значит для предложения А: P0 по протоколу может оказаться до 0,693 × 1,15 = 0,797 кВт, Pk — до 7,6 × 1,1 = 8,36 кВт, но сумма не должна превышать (0,693 + 7,6) × 1,1 = 9,12 кВт, поэтому оба предела одновременно достигнуты быть не могут. Для тендера отсюда три правила:

• требовать заявленные P0 и Pk в ваттах для каждого трансформатора, а не формулировку «по ГОСТ»;
• оценивать предложения по заявленным значениям, а допуски использовать только при приёмке;
• оговорить в договоре штраф или отказ от приёмки при превышении измеренных потерь сверх допуска — стандарт этого не определяет.

Как сравнивать предложения по потерям: капитализация

Чтобы сравнить трансформатор дешевле, но с большими потерями, и дороже, но экономичнее, потери переводят в деньги за весь срок службы — капитализируют. Подход «цена + стоимость потерь» лежит в основе оценки совокупной стоимости владения (TOC); общие методы оценки энергоэффективности трансформаторов описывает IEC TS 60076-20:2017, а конкретный метод выбирают по соглашению покупателя и изготовителя.

Простая формула для тендера:

TOC = Ц + A × P0 + B × Pk

• A — стоимость 1 кВт потерь ХХ за срок службы: A = тариф × 8760 × k;
• B — стоимость 1 кВт потерь КЗ: B = тариф × Кз² × τ × k;
• k — коэффициент приведения: при сроке 25 лет и ставке дисконтирования 10 % k = (1 − 1,1⁻²⁵) ÷ 0,1 = 9,08 (ставку задаёт заказчик).

Для примера выше (1100 сум/кВт·ч, Кз 0,6, τ 4000 ч, k 9,08): A ≈ 87,5 млн сум за кВт P0, B ≈ 14,4 млн сум за кВт Pk. Каждые лишние 100 Вт потерь ХХ стоят 8,7 млн сум, каждый лишний кВт потерь КЗ — 14,4 млн сум. В тенге при 43,13 ₸/кВт·ч: A ≈ 3,43 млн ₸/кВт, B ≈ 0,56 млн ₸/кВт.

Разница предложений А и Б: 0,077 × 87,5 + 2,9 × 14,4 ≈ 48,4 млн сум (≈ 1,9 млн ₸) в приведённых деньгах. Если А дороже Б меньше чем на эту сумму, А выгоднее за срок службы. Коэффициенты A и B стоит указать в тендерной документации заранее: тогда поставщики сами оптимизируют конструкцию под ваши тариф и загрузку. Для сетевых компаний, у которых трансформаторы работают десятилетиями, капитализация особенно важна — см. раздел Электросетевые компании; для промышленных объектов и EPC — Промышленность и EPC.

Частые ошибки при оценке потерь трансформатора

• Сравнивать только цену. В примере предложение Б с потерями Tier 1 теряет на 4851 кВт·ч в год больше — это 48,4 млн сум приведённых затрат. Экономия на покупке может исчезнуть за несколько лет.
• Сравнивать Pk, приведённые к разной температуре. По ГОСТ 11677-85 (п. 2.5) потери и uк приводят к 115 °C для трансформаторов с изоляцией классов нагревостойкости F, H, C и к 75 °C для остальных (80 °C — для систем охлаждения НЦ и НДЦ). Для сухого ТСЛ класса F значение Pk при 75 °C выглядит меньше: у медной обмотки сопротивление при 115 °C выше в (235 + 115) ÷ (235 + 75) = 1,13 раза. Проверяйте строку «при … °C» в паспорте; IEC 60076-11 содержит обязательное приложение D о пересчёте потерь к разным расчётным температурам.
• Путать нагрузочные потери и ток ХХ. Ток холостого хода I0 (в % от номинального) — в основном реактивный ток намагничивания; он влияет на реактивную мощность, а не на кВт·ч потерь. Потери энергии считают по P0 и Pk.
• Умножать Кз максимума на 8760 часов. Это завышает нагрузочные потери: в примере вместо 10 944 получилось бы 0,36 × 7,6 × 8760 = 23 967 кВт·ч. С Кз максимума используют τ, с 8760 — среднеквадратичную загрузку β.
• Выбирать мощность «с запасом». У трансформатора 1600 кВА вместо 1000 кВА P0 по Tier 2 выше на 387 Вт — это 3390 кВт·ч в год при любой нагрузке. Выбор мощности по расчётной нагрузке — в статье Трансформатор ТМГ: цена и выбор мощности.

Роль Entogo

Entogo — канадская компания (Entogo Inc., Торонто) с собственным заводом в Китае. Она выпускает масляные герметичные трансформаторы ТМГ 25–2500 кВА 6(10)/0,4 кВ и сухие трансформаторы ТСЛ / ТСЗ 100–3150 кВА с изоляцией класса F; весь ряд — в разделе Трансформаторы и подстанции. Конструкция ТМГ — по IEC 60076 / ГОСТ 30830, совместимая с ГОСТ 11677, ТСЛ / ТСЗ — по IEC 60076-11, совместимая с ГОСТ; 50 Гц. Параметры, включая уровень потерь, задаются техническим заданием проекта; для дистрибьюторов и производителей оборудования те же трансформаторы доступны в формате OEM-производства под вашей маркой.

Укажите в опросном листе максимальные P0 и Pk в ваттах (например, на уровне Tier 2 из таблицы выше) или коэффициенты капитализации A и B. Значения потерь будут указаны в предложении, а измеренные — в протоколе приёмо-сдаточных испытаний, который вместе с паспортом и руководством по эксплуатации на русском языке входит в поставку по условиям контракта.

Срок изготовления оборудования каталога IEC — в среднем около 12 недель; срок для конкретной комплектации, а также для сертификации EAC или национальной сертификации подтверждается в предложении. Гарантия — не менее 36 месяцев, точный срок фиксируется в договоре. Отправьте опросный лист с мощностью, напряжениями, требуемыми потерями и тарифом, по которому вы оцениваете предложения, — команда ответит в течение одного рабочего дня.