变压器容量测试仪在10 kV配电变压器中的应用效果分析＊

李绍栋

变压器容量测试仪在10 kV配电变压器中的应用效果分析＊

李绍栋

（广西电力职业技术学院，广西 南宁 530007）

变压器容量测试仪越来越广泛地用于配电变压器的现场测试中，但是其准确性一直是人们关心的问题。通过实测标准范畴的10 kV配电变压器容量，将其测试结果与通过“三要素法”测得的变压器容量进行比较，从而判定现有变压器容量测试仪的准确性并提出相关建议。

配电变压器；容量测试；三要素法；基本电价

1 引言

中国的居民生活和农业生产用电实行单一制的电度电价，而变压器容量在315 kVA及以上工商业及其他用户实行两部制电价，即一部分是与用电量对应的电量电价，另一部分是与容量对应的基本电价[1]。一些用户通过购买不达标或者改、换变压器铭牌数据等弄虚作假手段以达到减少基本电价费用的目的。这不但给电力企业带来了严重的经济损失，还对用户自身安全构成了威胁。为了防止此类事情的发生，往往通过便携式变压器容量测试仪对变压器进行测试，通过测试结果判断变压器的实际容量与铭牌是否一致，防止用户利用变压器的实际容量与铭牌容量不符进行窃电。作为现场测量变压器容量的专用仪器，变压器容量测试仪已经是电力部门有效监测变压器容量，成为了防止用户改、换变压器铭牌、虚报变压器容量的有效设备。

2 配电变压器容量测试原理概述

变压器容量反映了变压器带负载能力，在变压器额定容量下运行的运行效益最好，此时的变压器温升值在国家标准《电力变压器》（GB/T 1094.1—2013）的规定范围内。换句话来说，通过型式试验的温升试验可以判定每个定型规格的变压器容量，但温升试验要在额定损耗下进行，时间较长（10 h左右），这在现场条件下很难实现。

变压器温升是由变压器损耗和散热条件决定的，国标《油浸式电力变压器性能参数和要求》（GB/T 6451—2015）和《干式电力变压器技术参数和要求》（GB/T 10228—2015）明确规定了不同容量变压器的空载损耗、空载电流、负载损耗、阻抗电压的标准值，如表1和表2所示，同时，国标《电力变压器》（GB/T 1094—2013）规定了变压器损耗、阻抗电压及空载电流的允许扁差范围[2]。如果散热条件不变，可以通过变压器损耗值来间接判断变压器容量，因为如果损耗值符合要求，则变压器的温升也符合要求，因此，通过测量损耗值可以间接校定变压器温升是否达标，达到判断变压器型式和容量的目的。

变压器短路阻抗是变压器的结构参数，它是变压器绕组的漏电抗，用短路阻抗电压占额定电压的百分数表示，由变压器的铁心结构、尺寸、绕组线圈匝数和线圈外形等决定。每台变压器定型后，其阻抗电压也一定。国家标准对于不同容量的变压器阻抗电压有明确规定，同时允许有±10%的偏差[3-5]，比如10 kV等级额定容量为1 000 kVA配电变压器阻抗电压为4.5%，按照国标，在允许偏差范围内，它的阻抗电压范围是4.05%～4.95%，如果按其他额定容量，比如500 kVA进行负载试验，其测量结果将超出偏差范围，由此也可以判断出变压器的额定容量。

随着新材料、新工艺的应用以及变压器制造水平的提高，变压器的效率不断提高，而损耗则不断降低，更新换代速度加快。变压器损耗由空载损耗和负载损耗构成，由铁芯引起的损耗称为空载损耗（铁损），由绕组电阻损耗、附加损耗和杂散损耗组成的称为负载损耗（铜损）。节能变压器大幅度降低的是空载损耗，比如S9型节能电力变压器比S7型电力变压器空载损耗降低了38%，而负载损耗只降低了22%，由于S11采用了新的卷铁心结构，空载损耗较S9下降了30%，空载电流下降了70%，而负载损耗并没有变化[6]。所以，可以通过测量空载损耗和负载损耗来判断变压器的型式和容量。

一台变压器的容量、变比、线圈直流电阻、铁心材质、截面以及额定电压、额定电流、空载损耗、空载电流、负载损耗、阻抗电压等是制造出来后就固有的，其中，空载损耗、负载损耗的数值因变压器容量的不同而不同；一定容量区间内的阻抗电压（实际制造时允许在偏差范围内）、额定电压是固定的，不随容量变化而变化。变压器部分允许偏差的部分要求如表3所示。

综上所述，判断电力变压器额定容量可以先测量变压器的阻抗电压、空载损耗和负载损耗，然后根据国家标准损耗数据比较来判断其额定容量。这种通过阻抗电压、空载损耗、负载损耗三者相结合来判断变压器容量的方法称为“三要素法”。具体实施过程是将阻抗电压、空载损耗、负载损耗三者与国标规定值进行比较，如果测量值在国标允许的偏差范围内，则变压器容量测量准确；反之则不准确，需要进一步判断。

表1 部分10 kV油浸式电力变压器技术参数

额定容量/kVA电压组合空载损耗/kW负载损耗/kW空载电流/（%）短路阻抗/（%） 高压/kV低压/kV 250100.40.4003.20/3.050.904.0 3150.4803.83/3.650.90 4000.5704.52/4.300.80 5000.6805.41/5.150.80 6300.8106.200.604.5 8000.9807.500.60 1 0001.1510.300.60 1 2501.3612.000.50 1 6001.6414.50.50 2 0001.9418.30.405.0 2 5002.2921.20.40

表2 部分10 kV干式电力变压器技术参数

额定容量/kVA电压组合空载损耗/kW不同绝缘系统温度下的负载损耗/kW空载电流/（%）短路阻抗/（%） 高压/kV低压/kV130 ℃（B）（100 ℃）155 ℃（F）（120 ℃）180 ℃（H）（145 ℃） 250100.40.7202.592.762.961.14.0 3150.8803.273.473.731.0 4000.9803.753.994.281.0 5001.164.594.885.231.0 6301.345.535.886.290.85 6301.305.615.966.400.856.0 8001.526.556.967.460.85 1 0001.777.658.138.760.85 1 2502.099.109.6910.30.85 1 6002.4511.011.712.50.85 2 0003.0513.614.415.50.70 2 5003.6016.117.118.40.70 1 6002.4512.212.913.90.858.0 2 0003.0515.015.917.10.70 2 5003.6017.718.820.20.70

表3 变压器部分允许偏差的部分要求

序号项目偏差 1总损耗+10% 空载损耗和负载损耗+15%，且总损耗不超过10% 2短路阻抗有两个独立绕组的变压器，或多绕组变压器中规定的第一对独立绕组主分接当阻抗值≥10%时，±7.5%；当阻抗值≤10%时，±10% 其他分接当阻抗值≥10%时，±10%；当阻抗值≤10%时，±15% 自耦联结的一对绕组，或者多绕组变压器中跪地的第二对绕组主分接规定值的±10% 其他分接设计值的±10% 其他绕组对按协议，但绝对值不小于15%

3 实测对比分析

3.1 实测变压器基本参数

分别选取1台油浸式和1台干式10 kV配电变压器作为检测对象，被10 kV配电变压器的部分铭牌参数数据如表4所示。

表4 检测对象变压器的部分铭牌数据

序号变压器型号额定容量/kVA额定电压/kV短路阻抗/（%） 1S11-500/10-0.4500.0010/0.44.0 2SCB11-1600/10-0.41 600.0010/0.46.28

3.2 测试仪数据输入要求

按照ERS-908变压器容量测试仪说明要求，需要准确输入以下参数：被试变压器高低压侧电压数值、变压器类型、阻抗电压、分接档位位置、联结组别、铭牌标称容量和当前温度等参数。

3.3 变压器容量测试仪测试结果

表4中的油浸式配电变压器S11-500/10-0.4的短路阻抗为4.0%，与国标标准值相同；干式配电变压器SCB11-1600/10-0.4的短路阻抗为6.28%，与国标标准值不同，因此，在测试的时候分别设置进行测量，测试结果如表5所示。从结果上看，输入的短路阻抗值如果与国标相同，测试出的变压器容量跟铭牌标注容量吻合；输入的短路阻抗值如果为非国家标准值，测试结果存在偏差，但是偏差值均未超过10%。

表5 变压器容量测试仪测试结果

序号变压器型号铭牌容量/kVA输入的短路阻抗/（%）测试仪判定容量/kVA 1S11-500/10-0.4500.004.0500.00 2SCB11-1600/10-0.41 600.006.01 600.00 3SCB11-1600/10-0.41 600.006.281 529.40

3.4 “三要素法”测试结果

通过变压器空负载测试仪测量以上2台变压器的阻抗电压、空载损耗和负载损耗，然后对比表1和表2的数据来判断其额定容量，结果如表6所示。将测试的阻抗电压、空载损耗以负载损耗与表1和表2的数据比较可知，变压器实际容量与铭牌标注容量吻合。

表6 “三要素法”测试结果

序号变压器型号短路阻抗/（%）空载损耗/kW负载损耗/kW比较判定变压器容量/kVA 1S11-500/10-0.44.00.6775.13500.00 2SCB11-1600/10-0.46.262.3910.931 600.00

3.5 结果分析与注意事项

通过表5和表6可以发现，对于国家标准范畴的变压器，现行变压器容量测试仪准确率还是相当高的，测试结果与铭牌数值相吻合。对于非标准变压器的容量测试本文未作探讨。在测试过程中为了保证测试准确，还需要注意以下问题。

3.5.1 低压侧必须短接良好

短接的质量会直接影响到负载损耗的测量，即直接影响到容量的测量。测量时，必须用螺母把短接电缆拧紧，以保证接触电阻最小。特别注意的是，一些便携式的变压器容量仪器配带的短接线，只适用1 600 kVA以下的变压器，如果测量的变压器大于1 600 kVA，就必须改用铜排短接。

3.5.2 正确地设置仪器参数

阻抗电压作为现场测试变压器容量必不可少的关键参数之一，必须录入正确，错误的录入阻抗电压就会直接导致错误的测量结果。被测变压器是标准的变压器时，可以直接在仪器参数的变压器类型中选中对应的变压器类型，测试仪即可自动调出被测变压器对应的国标阻抗电压值用于容量计算；被测变压器是非标的变压器或在标准的变压器类型里找不到对应的变压器型号时，需要选择非标类型，然后手工录入对应的变压器标准阻抗电压值。

此外，还要注意测量时调压分接档位必须在额定档、环境温度要正确输入等事项。

4 结束语

由于国标对配电变压器的阻抗有±10%允许偏差，如果变压器容量测试仪是基于阻抗法原理测试会因容许偏差而折算产生一定的误差。现场使用变压器容量测试仪进行容量测定只作为一种筛选手段，当发现变压容量可疑时，需要在多方面确认，比如实测出变压器的阻抗电压、空载损耗和负载损耗，判断与铭牌标记是否相符。当阻抗电压、空载损耗和负载损耗都没问题时，一般可以认为变压器容量合格，如果需要进一步确认，就必须得采用温升试验才能最终确定。

［1］张磊.完善中国两部制电价的策略研究［J］.中国电力教育，2013（8）：162-164．

［2］吴喜红.配电变压器损耗和容量在线检测方法研究［D］.重庆：重庆大学，2010.

［3］沈阳变压器研究股份有限公司，国网电力科学研究院，保定天威保变电气股份有限公司，等.GB/T 1094.1—2013电力变压器第一部分：总则［S］.出版社不 详，2013.

［4］沈阳变压器研究股份有限公司，华东电网有限公司，特变电工沈阳变压器集团有限公司，等.GB/T 6451—2015油浸式电力变压器技术参数和要求［S］.北京：中国标准出版社，2015.

［5］沈阳变压器研究股份有限公司，顺特电气设备有限公司，明珠电气设备有限公司，等.GB/T 10228—2015干式电力变压器技术参数和要求［S］.北京：中国标准出版 社，2015.

［6］宋志勇，赵淑芬.节能型变压器的运行分析［J］.山西电力，2009（2）：20-22.

TM41

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.17.073

2095－6835（2019）17－0155－03

李绍栋（1982—），男，硕士，广西电力职业技术学院讲师、英国工程技术学会（IET，The Institution of Engineering and Technology）注册主任工程师（Incorporated Engineer - IEng），研究方向为高压绝缘技术、电气设备试验技术。

2017年度广西职业教育教学改革研究项目“高职高专《高电压技术》课程立体化教学体系建设的研究”（编号：GXGZJG2017B059）

〔编辑：张思楠〕