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(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，昆明 650217)

0 前言

配網(wǎng)運(yùn)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(xiàn)在以下三個(gè)方面:

1)部分配變存在小容量貼大標(biāo)的情況;

2)部分用戶上報(bào)的配變實(shí)際容量大于額定容量，存在大容量貼小標(biāo)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(biāo)使得供電單位計(jì)量CT 變比變大，保護(hù)整定值也增大，如果發(fā)生配變過負(fù)荷，保護(hù)不動作很可能會損壞配變。因此，研究配變?nèi)萘康恼_判斷方法是必要的。

1 四種主流的配變?nèi)萘颗袛喾椒?/h2>

1.1 損耗比較法

損耗是配變的空載損耗和負(fù)載損耗［4］，具體實(shí)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(jìn)行空載試驗(yàn)和負(fù)載試驗(yàn)，并將試驗(yàn)數(shù)據(jù)與國標(biāo)規(guī)定的配變空、負(fù)載試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，測量數(shù)據(jù)在國標(biāo)規(guī)定范圍內(nèi)取范圍內(nèi)容量小的部分即可。此方法比較原始，判斷依據(jù)單一，誤差較大，僅限于判斷標(biāo)準(zhǔn)變壓器。

1.2 阻抗電壓法

阻抗電壓［2］是將變壓器二次側(cè)短路，在一次側(cè)施加電壓，當(dāng)二次側(cè)達(dá)到額定電流時(shí)，一次側(cè)的電壓與一次側(cè)額定電壓比值的百分?jǐn)?shù)。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(guān)系，也是對變壓器狀態(tài)診斷的一個(gè)重要參數(shù)之一。［3］變壓器容量和短路阻抗值均應(yīng)在國標(biāo)要求的規(guī)定范圍中。國標(biāo)規(guī)定，阻抗電壓小于10% 時(shí)，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(fù)載損耗綜合判斷配變的容量。具體實(shí)施的五個(gè)步驟:

1)進(jìn)行容量盲測，只輸入配變的一次側(cè)和二次側(cè)電壓，得出容量值;

2)進(jìn)行配變的空載試驗(yàn)，獲得空載試驗(yàn)數(shù)據(jù);

3)進(jìn)行配變的負(fù)載試驗(yàn)，獲得負(fù)載試驗(yàn)數(shù)據(jù);

4)通過以上測試數(shù)據(jù)分析配變屬于哪一種變壓器(標(biāo)準(zhǔn)還是非標(biāo)準(zhǔn))，獲得初步判斷結(jié)果;

5)根據(jù)初步判斷結(jié)果再重復(fù)上述試驗(yàn)進(jìn)行進(jìn)一步測量。

1.4 在線監(jiān)測法

在線監(jiān)測法［5］是在配變不停電的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，分兩步完成配變?nèi)萘康臏y試。第一步是根據(jù)變壓器等效電路模型完成短路阻抗與一次側(cè)、二次側(cè)額定電壓和電流的關(guān)系，并通過線性擬合的方法實(shí)現(xiàn)短路阻抗的在線測量后計(jì)算出變壓器容量;第二步，在仿真軟件平臺Matlab/Sumlink 上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，仿真計(jì)算結(jié)果與第一步的線性擬合方法進(jìn)行比對校核，實(shí)現(xiàn)配變?nèi)萘康脑诰€監(jiān)測。

此法采用線性擬合與仿真實(shí)驗(yàn)比對校核更全面的驗(yàn)證了配變?nèi)萘繙y試方法的可靠性，但最基本的計(jì)算仍然是通過配變的短路阻抗值來計(jì)算容量，并未有實(shí)質(zhì)性的突破。

2 現(xiàn)場實(shí)測

對不同生產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)35 kV 試驗(yàn)變壓器共計(jì)6 臺35 kV 及以下電壓等級的配變進(jìn)行現(xiàn)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(biāo)GB 321 中R10 系列的標(biāo)準(zhǔn)變壓器范疇，測量結(jié)果均與銘牌值相符合;而對非標(biāo)準(zhǔn)35 kV 試驗(yàn)變壓器的測試結(jié)果與銘牌值相差甚遠(yuǎn)。綜合判斷，此臺配變?nèi)萘繙y試儀僅能測量標(biāo)準(zhǔn)變壓器的容量，不能測量非標(biāo)準(zhǔn)變壓器的容量，所以不滿足現(xiàn)場應(yīng)用的條件，測試原理及功能有待改進(jìn)。

3 新方法的探討

從變壓器設(shè)計(jì)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(lián)系，不同容量的變壓器，在電壓等級、短路阻抗、結(jié)構(gòu)形式、設(shè)計(jì)原則、導(dǎo)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(guān)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(dāng)變壓器的導(dǎo)線電流密度和鐵芯磁通密度保持不變時(shí)，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(jié)束語

本文通過對四種主流方法判斷配變?nèi)萘康脑磉M(jìn)行了分析，評價(jià)了四種方法的優(yōu)缺點(diǎn);試用主流的配變?nèi)萘繙y試設(shè)備，選擇了不同廠家不同類型的配變進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該測試儀測量非標(biāo)準(zhǔn)變壓器容量測試存在缺陷;并提出了一種從變壓器設(shè)計(jì)角度，已知部分技術(shù)參數(shù)反算配變?nèi)萘康男滤悸?。一種新方法中涉及的六個(gè)方面是從變壓器設(shè)計(jì)的角度來反推算變壓器容量的幾個(gè)重要的因素，目前還沒有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓酵茖?dǎo)及相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)修正。因此，在未來的配變?nèi)萘颗袛嗟姆椒ㄖ锌梢詮纳鲜鰩讉€(gè)方面入手，研究配變的設(shè)計(jì)參數(shù)反推配變?nèi)萘康挠?jì)算過程，經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐茖?dǎo)，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(jié)果。

［1］GB1094.1－1996，電力變壓器 第一部分 總則［S］;

［2］王學(xué)球，郭萬紅.用阻抗電壓及負(fù)載測量判定變壓器容量的實(shí)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(shù)參數(shù)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(jīng)驗(yàn)值判定變壓器容量的簡單方法.農(nóng)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(yīng)用.電力設(shè)備，2008 (1):9.