配電變壓器容量和型號檢測方法的探討

王曉強(qiáng)

（保定飛思特電氣有限公司，河北 保定 071000）

1 配電變壓器損耗與容量檢測重要性

1.1 配電變壓器損耗檢測的重要性

運行周期長且數(shù)量眾多，是配電變壓器的工作特點。根據(jù)相關(guān)部門的統(tǒng)計數(shù)據(jù)報告，現(xiàn)階段配電變壓器的能耗問題是能源系統(tǒng)中產(chǎn)生能耗的主要原因。正常情況下，配電變壓器的使用壽命為20 年。為了有效控制配電變壓器產(chǎn)生的能耗，提高配電效率，必須在入網(wǎng)前檢測其損耗與容量，檢測合格方能入網(wǎng)。由于特殊的環(huán)境，配電變壓器在工作過程中容易出現(xiàn)絕緣老化，從而導(dǎo)致局部放電和短路損增加耗，并影響能源系統(tǒng)的穩(wěn)定。入網(wǎng)后的變壓器也需要定期做損耗檢測，有助于判斷變壓器運行狀態(tài)和性能是否良好，并做進(jìn)一步修理。降低事故發(fā)生的潛在風(fēng)險，以便配電變壓器可以保持良好的運行狀態(tài)，延長其使用壽命，提高效益，減少損失，提高電源質(zhì)量[1]。

1.2 配電變壓器容量檢測的重要性

電力用戶大部分是以10 kV 配電變壓器接入電網(wǎng)的。按照現(xiàn)行的兩部制電價，用戶入網(wǎng)需要繳納以變壓器容量為基礎(chǔ)的基本電費。一些不法用戶為逃避基本電費，會在變壓器生產(chǎn)和使用過程中對變壓器銘牌中的容量等信息進(jìn)行修改或故意損毀以虛報變壓器容量。入網(wǎng)前對變壓器容量進(jìn)行檢測和對已入網(wǎng)的變壓器進(jìn)行容量核對，對于減少電力公司的電費損失十分必要。

2 變壓器容量和型號檢測方法

當(dāng)變壓器電壓等級和容量及損耗要求給定后，廠家可以根據(jù)相關(guān)制造標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計相應(yīng)的鐵芯結(jié)構(gòu)，并選擇線徑和鐵心材料，制造完成后經(jīng)過性能指標(biāo)測試合格就可以出廠。但是，因為配電變壓器的容量測試還沒有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，它的容量并沒有科學(xué)辦法驗證其準(zhǔn)確值，而其容量實際上應(yīng)該是一個范圍而不是確定值?，F(xiàn)在變壓器容量測試采用的方法是與變壓器生產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對的方法（特性除外）。通過變壓器負(fù)載試驗準(zhǔn)確測定變壓器阻抗電壓、負(fù)載損耗，是判定檢測變壓器容量的主要依據(jù)，然后依據(jù)空載試驗測定的空載電流和空載損耗判斷型號。負(fù)載試驗和空載試驗的線路和方法基本相同，實際檢測過程中必須在斷開電網(wǎng)的狀態(tài)下操作。損耗測量多采用三瓦法，需要的設(shè)備電壓表、電流表、功率表、功率因數(shù)表等也可由多功能的電子儀器測得[2]。

2.1 配電變壓器容量和型號檢測的流程

為了確定配電變壓器容量，首先需要進(jìn)行短路阻抗測量，以判斷容量的大概范圍，然后測量負(fù)載損耗，并依據(jù)該值比對國標(biāo)得到一個更準(zhǔn)確的容量值。進(jìn)行空載損耗測量，并依據(jù)該值比對國標(biāo)以確定型號。圖1顯示了配電變壓器的容量和型號檢測流程。由于制造標(biāo)準(zhǔn)中對誤差的要求和實際測量值比對時會有交叉，容量值比對時選低不選高，型號確定時能耗選高不選低，因為變壓器容量越大能耗越低制造成本越高。制造廠家會選擇滿足要求卻制造成本最低的方案，這是做如上選擇判斷的原因[3]。

2.2 需要用到的計算式

2.2.1 負(fù)載試驗

目的是測得變壓器的阻抗電壓和負(fù)載損耗。方法是高壓繞組施加電壓（電流），低壓側(cè)用大截面的導(dǎo)體短路。

（1）變壓器容量初步測定計算式為：

其中，Se為初步測定變壓器容量；Ue為變壓器高壓側(cè)額定電壓；Ut、It為實測電壓和電流。

圖1 配變?nèi)萘亢托吞枡z測的流程圖

變壓器容量初步測定值的溫度校正，即變壓器阻抗中的電感部分L不隨溫度變化，只有電阻部分隨溫度的變化而變化。因為溫度升高變壓器的電阻變大，其損耗會變大，實際輸出容量會變小，所以要做溫度校正。對于容量較大的變壓器，由于電阻占比很小，可不進(jìn)行溫度校正。

（2）當(dāng)試驗電流不等于變壓器繞組的額定電流時，應(yīng)將試驗電流下實測的負(fù)載損耗校正到額定電流和參考溫度下。電流校正公式為：

Pk為校正到額定電流時的負(fù)載損耗，kW；Pkt為試驗電流下實測的負(fù)載損耗，kW；It為試驗時實加的試驗電流，A；Ir為額定電流。

參考溫度校正公式，變壓器阻抗中的電感部分L不隨溫度變化，只有電阻部分隨溫度的變化而變化。對于容量較大的變壓器，由于電阻占比很小，可不進(jìn)行溫度校正。

2.2.2 空載試驗

目的是測得變壓器的空載電流和空載損耗。方法是低壓繞組施加電壓，高壓側(cè)開路。由于電源容量不足，可以降低電壓進(jìn)行空載試驗，但電壓一般不應(yīng)低于額定電壓的90%。

2.3 配電變壓器型號的確定

為了進(jìn)一步確定配電變壓器的型號并驗證最初測定的容量，必須做空載試驗進(jìn)行驗證?？蛰d試驗是測量變壓器空載損耗和空載電流的方法?？蛰d損耗主要取決于變壓器的容量，鐵芯結(jié)構(gòu)及硅鋼板材質(zhì)又稱為鐵損[4]。配電變壓器型號損耗等級代碼反映了各種硅鋼板和制造過程的空載損耗要求。表1 列出部分油浸式國標(biāo)10 kV（6 kV）/400 V 變壓器容量和型號及其負(fù)載損耗和空載損耗數(shù)據(jù)，有助于理解變壓器型號的判定必須依賴于空載試驗數(shù)據(jù)。

表1 部分油浸式國標(biāo)10 kV（6 kV）/400 V 變壓器容量和型號及其負(fù)載損耗和空載損耗數(shù)據(jù)

表1中相同容量的S9、S11、S13 和S15 負(fù)載損耗的要求是相同沒有變化的，但它們的空載電流和空載損耗依次減小，即鐵心材質(zhì)和工藝更好。所以，相同容量的變壓器其型號的判定以空載損耗的大小為依據(jù)。容量基于負(fù)載試驗得到的短路阻抗、阻抗電壓和負(fù)載損耗做最初確定。在測量空載損耗后，將測得的空載損耗P與對應(yīng)容量的每個型號的標(biāo)準(zhǔn)空載損耗值P0相比較。得到的空載損耗測量值P與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值P0的偏差不能超過15%。根據(jù)測量是否滿足誤差要求來確定型號，并取誤差最小作為結(jié)果，然后進(jìn)一步驗證容量。

3 結(jié) 論

隨著配電變壓器檢測技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，變壓器損耗和容量的在線檢測技術(shù)成為可能，使得評估配電變壓器各項參數(shù)和故障檢測排除變得更加快速和高效，為用戶提供了更可靠的電力，也為電力企業(yè)節(jié)約了更多資源。為了充分利用在線檢測技術(shù)優(yōu)勢，提高損耗檢測的精度和實時性能，配電變壓器的損耗和容量在線檢測技術(shù)仍需不斷完善，需要相關(guān)從業(yè)者不斷努力。