配電變壓器容量判斷方法

顏冰，王景林，錢國超，王科，鄒德旭，劉紅文，劉光祺

(云南電網有限責任公司電力科學研究院，昆明 650217)

0 前言

配網運行管理會碰到由于配電變壓器(以下簡稱配變)容量［1］而帶來的問題，主要表現在以下三個方面:

1)部分配變存在小容量貼大標的情況;

2)部分用戶上報的配變實際容量大于額定容量，存在大容量貼小標的情況;

3)用老舊型號S9、S11 冒充新型號S11、S13。前兩種情況給CT 變比的選擇帶來了麻煩。小容量貼大標使得供電單位計量CT 變比變大，保護整定值也增大，如果發生配變過負荷，保護不動作很可能會損壞配變。因此，研究配變容量的正確判斷方法是必要的。

1 四種主流的配變容量判斷方法

1.1 損耗比較法

損耗是配變的空載損耗和負載損耗［4］，具體實施是從銘牌獲得配變的一次、二次額定電壓和額定電流，對待判配變進行空載試驗和負載試驗，并將試驗數據與國標規定的配變空、負載試驗數據進行比對，測量數據在國標規定范圍內取范圍內容量小的部分即可。此方法比較原始，判斷依據單一，誤差較大，僅限于判斷標準變壓器。

1.2 阻抗電壓法

阻抗電壓［2］是將變壓器二次側短路，在一次側施加電壓，當二次側達到額定電流時，一次側的電壓與一次側額定電壓比值的百分數。阻抗電壓Uk(%)與變壓器的制造成本、使用效率及抗短路的能力等方面有著密切的關系，也是對變壓器狀態診斷的一個重要參數之一。［3］變壓器容量和短路阻抗值均應在國標要求的規定范圍中。國標規定，阻抗電壓小于10% 時，其允許偏差為±10%。

1.3 三元素法

三元素法即綜合了變壓器的阻抗電壓、空載損耗和負載損耗綜合判斷配變的容量。具體實施的五個步驟:

1)進行容量盲測，只輸入配變的一次側和二次側電壓，得出容量值;

2)進行配變的空載試驗，獲得空載試驗數據;

3)進行配變的負載試驗，獲得負載試驗數據;

4)通過以上測試數據分析配變屬于哪一種變壓器(標準還是非標準)，獲得初步判斷結果;

5)根據初步判斷結果再重復上述試驗進行進一步測量。

1.4 在線監測法

在線監測法［5］是在配變不停電的情況下進行數據采集，分兩步完成配變容量的測試。第一步是根據變壓器等效電路模型完成短路阻抗與一次側、二次側額定電壓和電流的關系，并通過線性擬合的方法實現短路阻抗的在線測量后計算出變壓器容量;第二步，在仿真軟件平臺Matlab/Sumlink 上進行仿真實驗，仿真計算結果與第一步的線性擬合方法進行比對校核，實現配變容量的在線監測。

此法采用線性擬合與仿真實驗比對校核更全面的驗證了配變容量測試方法的可靠性，但最基本的計算仍然是通過配變的短路阻抗值來計算容量，并未有實質性的突破。

2 現場實測

對不同生產廠家4 臺10 kV 油浸式配變、1臺10 kV 干式變壓器及1 臺非標準35 kV 試驗變壓器共計6 臺35 kV 及以下電壓等級的配變進行現場容量測試，其中4 臺10 kV 油浸式配變和1臺10 kV 干式變壓器屬于國標GB 321 中R10 系列的標準變壓器范疇，測量結果均與銘牌值相符合;而對非標準35 kV 試驗變壓器的測試結果與銘牌值相差甚遠。綜合判斷，此臺配變容量測試儀僅能測量標準變壓器的容量，不能測量非標準變壓器的容量，所以不滿足現場應用的條件，測試原理及功能有待改進。

3 新方法的探討

從變壓器設計的角度來考慮，變壓器的容量、重量、尺寸和性能之間存在一定的聯系，不同容量的變壓器，在電壓等級、短路阻抗、結構形式、設計原則、導線電流密度和鐵芯磁通密度相同的情況下。它們之間存在著以下近似關系:

1)變壓器的容量正比于線性尺寸的4 次方;

2)變壓器的有效材料重量正比于容量的3/4次方;

3)變壓器的單位容量消耗的有效材料正比于容量的－1/4 次方;

4)當變壓器的導線電流密度和鐵芯磁通密度保持不變時，有效材料中的損耗與容量成正比，即總損耗正比于容量的3/4 次方。

5)變壓器單位容量的損耗正比于容量的－1/4 次方;

6)變壓器的制造成本正比于容量的3/4次方。

4 結束語

本文通過對四種主流方法判斷配變容量的原理進行了分析，評價了四種方法的優缺點;試用主流的配變容量測試設備，選擇了不同廠家不同類型的配變進行了現場試驗，發現該測試儀測量非標準變壓器容量測試存在缺陷;并提出了一種從變壓器設計角度，已知部分技術參數反算配變容量的新思路。一種新方法中涉及的六個方面是從變壓器設計的角度來反推算變壓器容量的幾個重要的因素，目前還沒有嚴謹的公式推導及相關的經驗系數修正。因此，在未來的配變容量判斷的方法中可以從上述幾個方面入手，研究配變的設計參數反推配變容量的計算過程，經過嚴謹的推導，并與之前的四種主流判斷方法相互校核，最終得到可靠的判斷結果。

［1］GB1094.1－1996，電力變壓器 第一部分 總則［S］;

［2］王學球，郭萬紅.用阻抗電壓及負載測量判定變壓器容量的實例［J］.河南電力，2005 (1):59－60.

［3］GB/T 6451－2008，油浸式電力變壓器技術參數及要求［S］.

［4］劉華勇，侯興哲，張樺，等(Liu Huayong，Hou xingzhe，Zhang Hua，et al).配電變壓器容量測試判定分析(The analysis and test of distribution transformers capacity)［J］供用電(Distribution ＆Utilization)，2007，24 (1):46－49.

［5］常寧.一種用經驗值判定變壓器容量的簡單方法.農村電工，2002，(2):20.

［6］張紅先，陸佳政，方針，李波.基于短路阻抗的配電變壓器容量測試裝置的研究與應用.電力設備，2008 (1):9.