1 引言

中國的居民生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電實(shí)行單一制的電度電價(jià)，而變壓器容量在 315 kVA 及以上工商業(yè)及其他用戶實(shí)行兩部制電價(jià)，即一部分是與用電量對(duì)應(yīng)的電量電價(jià)，另一部分是與容量對(duì)應(yīng)的基本電價(jià)[1]。一些用戶通過購買不達(dá)標(biāo)或者改、換變壓器銘牌數(shù)據(jù)等弄虛作假手段以達(dá)到減少基本電價(jià)費(fèi)用的目的。這不但給電力企業(yè)帶來了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，還對(duì)用戶自身安全構(gòu)成了威脅。為了防止此類事情的發(fā)生，往往通過便攜式變壓器容量測(cè)試儀對(duì)變壓器進(jìn)行測(cè)試，通過測(cè)試結(jié)果判斷變壓器的實(shí)際容量與銘牌是否一致，防止用戶利用變壓器的實(shí)際容量與銘牌容量不符進(jìn)行竊電。作為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量變壓器容量的專用儀器，變壓器容量測(cè)試儀已經(jīng)是電力部門有效監(jiān)測(cè)變壓器容量，成為了防止用戶改、換變壓器銘牌、虛報(bào)變壓器容量的有效設(shè)備。

2 配電變壓器容量測(cè)試原理概述

變壓器容量反映了變壓器帶負(fù)載能力，在變壓器額定容量下運(yùn)行的運(yùn)行效益*好，此時(shí)的變壓器溫升值在國家標(biāo)準(zhǔn)《電力變壓器》（GB/T 1094.1—2013）的規(guī)定范圍內(nèi)。換句話來說，通過型式試驗(yàn)的溫升試驗(yàn)可以判定每個(gè)定型規(guī)格的變壓器容量，但溫升試驗(yàn)要在額定損耗下進(jìn)行，時(shí)間較長（10 h 左右），這在現(xiàn)場(chǎng)條件下很難實(shí)現(xiàn)。

變壓器溫升是由變壓器損耗和散熱條件決定的，國標(biāo)《油浸式電力變壓器性能參數(shù)和要求》（GB/T 6451—2015）和《干式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求（GB/T 10228—2015）明確規(guī)定了不同容量變壓器的空載損耗、空載電流、負(fù)載損耗、阻抗電壓的標(biāo)準(zhǔn)值，如表 1 和表 2 所示，同時(shí)，國標(biāo)《電力變壓器》（GB/T 1094—2013）規(guī)定了變壓器損耗、阻抗電壓及空載電流的允許扁差范圍[2]。如果散熱條件不變，可以通過變壓器損耗值來間接判斷變壓器容量，因?yàn)槿绻麚p耗值符合要求，則變壓器的溫升也符合要求，因此，通過測(cè)量損耗值可以間接校定變壓器溫升是否達(dá)標(biāo)，達(dá)到判斷變壓器型式和容量的目的。

變壓器短路阻抗是變壓器的結(jié)構(gòu)參數(shù)，它是變壓器繞組的漏電抗，用短路阻抗電壓占額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示，由變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)、尺寸、繞組線圈匝數(shù)和線圈外形等決定。每臺(tái)變壓器定型后，其阻抗電壓也一定。國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于不同容量的變壓器阻抗電壓有明確規(guī)定，同時(shí)允許有±10%的偏差[3-5]，比如 10 kV 等級(jí)額定容量為 1 000 kVA 配電變壓器阻抗電壓為 4.5%，按照國標(biāo)，在允許偏差范圍內(nèi)，它的阻抗電壓范圍是 4.05%～4.95%，如果按其他額定容量，比如500 kVA 進(jìn)行負(fù)載試驗(yàn)，其測(cè)量結(jié)果將超出偏差范圍，由此也可以判斷出變壓器的額定容量。

隨著新材料、新工藝的應(yīng)用以及變壓器制造水平的提高，變壓器的效率不斷提高，而損耗則不斷降低，更新?lián)Q代速度加快。變壓器損耗由空載損耗和負(fù)載損耗構(gòu)成，由鐵芯引起的損耗稱為空載損耗（鐵損），由繞組電阻損耗、附加損耗和雜散損耗組成的稱為負(fù)載損耗（銅損）。節(jié)能變壓器大幅度降低的是空載損耗，比如 S9 型節(jié)能電力變壓器比 S7型電力變壓器空載損耗降低了 38%，而負(fù)載損耗只降低了22%，由于 S11 采用了新的卷鐵心結(jié)構(gòu)，空載損耗較 S9 下降了 30%，空載電流下降了 70%，而負(fù)載損耗并沒有變化[6]。所以，可以通過測(cè)量空載損耗和負(fù)載損耗來判斷變壓器的型式和容量。

一臺(tái)變壓器的容量、變比、線圈直流電阻、鐵心材質(zhì)、截面以及額定電壓、額定電流、空載損耗、空載電流、負(fù)載損耗、阻抗電壓等是制造出來后就固有的，其中，空載損耗、負(fù)載損耗的數(shù)值因變壓器容量的不同而不同；一定容量區(qū)間內(nèi)的阻抗電壓（實(shí)際制造時(shí)允許在偏差范圍內(nèi)）、額定電壓是固定的，不隨容量變化而變化。變壓器部分允許偏差的部分要求如表 3 所示。

綜上所述，判斷電力變壓器額定容量可以先測(cè)量變壓器的阻抗電壓、空載損耗和負(fù)載損耗，然后根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)損耗數(shù)據(jù)比較來判斷其額定容量。這種通過阻抗電壓、空載損耗、負(fù)載損耗三者相結(jié)合來判斷變壓器容量的方法稱為“三要素法”。具體實(shí)施過程是將阻抗電壓、空載損耗、負(fù)載損耗三者與國標(biāo)規(guī)定值進(jìn)行比較，如果測(cè)量值在國標(biāo)允許的偏差范圍內(nèi)，則變壓器容量測(cè)量準(zhǔn)確；反之則不準(zhǔn)確，需要進(jìn)一步判斷。

3 實(shí)測(cè)對(duì)比分析

3.1 實(shí)測(cè)變壓器基本參數(shù)

分別選取 1 臺(tái)油浸式和 1 臺(tái)干式 10 kV 配電變壓器作為檢測(cè)對(duì)象，被 10 kV 配電變壓器的部分銘牌參數(shù)數(shù)據(jù)如表 4所示。

3.2 測(cè)試儀數(shù)據(jù)輸入要求

按照 ERS-908 變壓器容量測(cè)試儀說明要求，需要準(zhǔn)確輸入以下參數(shù)：被試變壓器高低壓側(cè)電壓數(shù)值、變壓器類型、阻抗電壓、分接檔位位置、聯(lián)結(jié)組別、銘牌標(biāo)稱容量和當(dāng)前溫度等參數(shù)。

3.3 變壓器容量測(cè)試儀測(cè)試結(jié)果

表 4 中的油浸式配電變壓器 S11-500/10-0.4 的短路阻抗為 4.0%，與國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值相同；干式配電變壓器 SCB11-1600/10-0.4 的短路阻抗為 6.28%，與國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值不同，因此，在測(cè)試的時(shí)候分別設(shè)置進(jìn)行測(cè)量，測(cè)試結(jié)果如表 5 所示。從結(jié)果上看，輸入的短路阻抗值如果與國標(biāo)相同，測(cè)試出的變壓器容量跟銘牌標(biāo)注容量吻合；輸入的短路阻抗值如果為非國家標(biāo)準(zhǔn)值，測(cè)試結(jié)果存在偏差，但是偏差值均未超過 10%。

3.4 “三要素法”測(cè)試結(jié)果

通過變壓器空負(fù)載測(cè)試儀測(cè)量以上 2 臺(tái)變壓器的阻抗電壓、空載損耗和負(fù)載損耗，然后對(duì)比表 1 和表 2 的數(shù)據(jù)來判斷其額定容量，結(jié)果如表 6 所示。將測(cè)試的阻抗電壓、空載損耗以負(fù)載損耗與表 1 和表 2 的數(shù)據(jù)比較可知，變壓器實(shí)際容量與銘牌標(biāo)注容量吻合。

3.5 結(jié)果分析與注意事項(xiàng)

通過表 5 和表 6 可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于國家標(biāo)準(zhǔn)范疇的變壓器，現(xiàn)行變壓器容量測(cè)試儀準(zhǔn)確率還是相當(dāng)高的，測(cè)試結(jié)果與銘牌數(shù)值相吻合。對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)變壓器的容量測(cè)試本文未作探討。在測(cè)試過程中為了保證測(cè)試準(zhǔn)確，還需要注意以下問題。

3.5.1 低壓側(cè)必須短接良好

短接的質(zhì)量會(huì)直接影響到負(fù)載損耗的測(cè)量，即直接影響到容量的測(cè)量。測(cè)量時(shí)，必須用螺母把短接電纜擰緊，以保證接觸電阻*小。特別注意的是，一些便攜式的變壓器容量儀器配帶的短接線，只適用 1 600 kVA 以下的變壓器，如果測(cè)量的變壓器大于 1 600 kVA，就必須改用銅排短接。

3.5.2 正確地設(shè)置儀器參數(shù)

阻抗電壓作為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試變壓器容量必不可少的關(guān)鍵參數(shù)之一，必須錄入正確，錯(cuò)誤的錄入阻抗電壓就會(huì)直接導(dǎo)致錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果。被測(cè)變壓器是標(biāo)準(zhǔn)的變壓器時(shí)，可以直接在儀器參數(shù)的變壓器類型中選中對(duì)應(yīng)的變壓器類型，測(cè)試儀即可自動(dòng)調(diào)出被測(cè)變壓器對(duì)應(yīng)的國標(biāo)阻抗電壓值用于容量計(jì)算；被測(cè)變壓器是非標(biāo)的變壓器或在標(biāo)準(zhǔn)的變壓器類型里找不到對(duì)應(yīng)的變壓器型號(hào)時(shí)，需要選擇非標(biāo)類型，然后手工錄入對(duì)應(yīng)的變壓器標(biāo)準(zhǔn)阻抗電壓值。此外，還要注意測(cè)量時(shí)調(diào)壓分接檔位必須在額定檔、環(huán)境溫度要正確輸入等事項(xiàng)。

4 結(jié)束語

由于國標(biāo)對(duì)配電變壓器的阻抗有±10%允許偏差，如果變壓器容量測(cè)試儀是基于阻抗法原理測(cè)試會(huì)因容許偏差而折算產(chǎn)生一定的誤差?，F(xiàn)場(chǎng)使用變壓器容量測(cè)試儀進(jìn)行容量測(cè)定只作為一種篩選手段，當(dāng)發(fā)現(xiàn)變壓容量可疑時(shí)，需要在多方面確認(rèn)，比如實(shí)測(cè)出變壓器的阻抗電壓、空載損耗和負(fù)載損耗，判斷與銘牌標(biāo)記是否相符。當(dāng)阻抗電壓、空載損耗和負(fù)載損耗都沒問題時(shí)，一般可以認(rèn)為變壓器容量合格，如果需要進(jìn)一步確認(rèn)，就必須得采用溫升試驗(yàn)才能*終確定。