一臺220 kV變壓器額定容量不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)的論證

王建偉，張學(xué)東，劉 玲

（國網(wǎng)山西省電力公司晉中供電公司，山西 晉中 030600）

一臺220 kV變壓器額定容量不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)的論證

王建偉，張學(xué)東，劉 玲

（國網(wǎng)山西省電力公司晉中供電公司，山西 晉中 030600）

電力變壓器額定容量是關(guān)鍵參數(shù)，可是在變壓器額定容量監(jiān)督管理方面卻存在漏洞，當(dāng)前還沒有直接測試變壓器額定容量的方法。個別變壓器生產(chǎn)廠家偷工減料、壓縮成本，在變壓器銘牌標(biāo)示數(shù)據(jù)上作假，造成生產(chǎn)的變壓器額定容量達(dá)不到銘牌容量，運行這樣的變壓器，安全有隱患，經(jīng)濟(jì)不達(dá)標(biāo)。以某變電站一臺220 kV變壓器為例，闡述變壓器額定容量不達(dá)標(biāo)的嚴(yán)重危害。

大型電力變壓器；空載損耗；空載電流；負(fù)載損耗

0 引言

電力變壓器額定容量不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，變壓器負(fù)載損耗必然超過國標(biāo)，變壓器過載能力必然被削弱。和額定容量達(dá)標(biāo)的變壓器比較：在相同負(fù)載下，損耗要增大，溫升要增高，電能浪費要增加，用電成本要增加，變壓器用戶利益受到損害。在變壓器發(fā)生短路時，變壓器抗短路能力將嚴(yán)重不足，變壓器動、熱穩(wěn)定能力將嚴(yán)重不足，變壓器故障概率大大增加。以某區(qū)域抽樣統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)中額定容量不達(dá)標(biāo)的變壓器超過10%，多數(shù)供電公司有額定容量不達(dá)標(biāo)的變壓器。鑒于此，故有深入分析額定容量不合格變壓器影響之必要，采取相應(yīng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)措施，保障變壓器安全運行。同時，以科學(xué)的理念，先進(jìn)的技術(shù)，制約個別變壓器生產(chǎn)廠家的弄虛作假行為[1-2]。

以統(tǒng)計的區(qū)域為代表，系統(tǒng)中額定容量不達(dá)標(biāo)的變壓器超過10%。只因為系統(tǒng)中多數(shù)變壓器沒有工作在額定負(fù)載狀態(tài)，有大量的變壓器長期只帶50%以下的負(fù)載，低負(fù)載運行保護(hù)了容量不達(dá)標(biāo)變壓器，暫時隱藏了變壓器額定容量不足的危害。

1 220 kV變壓器額定容量不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)問題的提出

因為與同型號的變壓器直流電阻值比較差異過大，所以引出了對某變壓器額定容量不達(dá)標(biāo)的懷疑。某220 kV變電站2號主變，由A公司2011年制造，型號為SFSZ10-150 000/220。該變壓器與同型號SFSZ10-150 000/220型其他變壓器比較，其直流電阻、空載損耗都大許多，見表1。針對此問題，試驗人員對其銘牌額定容量標(biāo)示值產(chǎn)生了懷疑。

1.1 某變電站220 kV變壓器與同型號變壓器直流電阻偏差很大

表1中數(shù)據(jù)分別為3臺變壓器出廠試驗數(shù)據(jù)換算到75℃時的值，而且3臺變壓器現(xiàn)場直流電阻試驗值與其出廠值相符。

a）某站2號主變高壓側(cè)額定分頭直流電阻值0.516 347Ω，超過同型號的云山站2號主變高壓側(cè)額定分頭直流電阻0.277 4Ω,86.1%，某站2號主變高壓側(cè)直流電阻值是云山站2號主變高壓側(cè)直流電阻值的186.1%。

表1 3臺同型號220 kV三繞組150 000 kVA變壓器直流電阻比較

b）某站2號主變中壓繞組直流電阻0.144 093 Ω,超過同型號的東觀站2號主變中壓繞組直流電阻0.078 389Ω 83.8%，即某站2號主變中壓側(cè)直流電阻值是同型號東觀站2號主變中壓繞組直流電阻值的183.8%。

c）同型號的變壓器繞組匝數(shù)雷同，長度相近，某變電站2號主變直流電阻超越云山站2號主變直流電阻80%以上。依據(jù)導(dǎo)線電阻公式R=ρL/S（R為電阻，L為銅導(dǎo)線長度，ρ為銅電阻率），對于同型號變壓器同樣電壓等級繞組的銅線：電阻率ρ相同，銅線長度L相近，所以電阻比近似等于銅線截面積S的反比。某站2號主變直流電阻值是云山站2號主變直流電阻值的186.1%，那么某站2號主變繞組銅線截面積就是云山站2號主變繞組銅線截面積的100/186.1=53.7%,其用銅接近于云山站2號主變用銅 53.7%，少用銅 46.3%。 若制造 1臺SFSZ10-150 000/220型變壓器用銅25 t,則估計制造該主變少用銅近11.5 t，以減少用銅來分析，變壓器生產(chǎn)廠家節(jié)約費用40余萬元，變壓器抗短路能力卻下降46.3%以上。

1.2 某站2號主變空載損耗偏大

某站2號變壓器銘牌空載損耗為119.393 kW，而同型號的云山變電站和東觀變電站變壓器銘牌空載損耗為81.9 kW左右，空載損耗超出45.7%，見表2。

1.3 某站2號主變高中壓側(cè)電阻損耗偏差很大

表2 3臺變壓器高中壓側(cè)電阻及銘牌損耗

a）某站2號主變高中壓側(cè)電阻損耗461.62 kW，超過了同型號云山站2號主變高壓、中壓側(cè)電阻損耗299.59 kW,54.1%。

b）某站2號主變高中壓側(cè)電阻損耗461.62 kW，超過了同型號北田站2號主變高壓、中壓側(cè)電阻損耗310.4 kW，48.7%。

2 某變電站220 kV變壓器容量不足的論證

變壓器額定負(fù)載狀態(tài)溫升不超標(biāo)是衡量變壓器額定容量是否合格的依據(jù)。A級絕緣溫升要求低于65℃。變壓器內(nèi)部發(fā)熱主要原因是由于變壓器負(fù)載損耗和空載損耗轉(zhuǎn)化為熱能。變壓器損耗超標(biāo)會造成變壓器溫升超標(biāo)，同時變壓器冷卻裝置用電將大量增加，變壓器負(fù)載損耗和空載損耗超標(biāo)必然造成變壓器額定容量不足。

2.1 某變電站220 kV變壓器銘牌錯誤

某站2號主變銘牌標(biāo)示的負(fù)載損耗數(shù)值錯誤。變壓器負(fù)載損耗包括變壓器最大一對繞組75℃時的直流電阻損耗和附加損耗，附加損耗包括繞組渦流損耗、并繞導(dǎo)線環(huán)流損耗、雜散損耗和試驗引線損耗。所以正常變壓器額定負(fù)載損耗一定大于75℃時最大一對繞組的直流電阻損耗。而某站2號主變高中壓側(cè)直流電阻損耗461.2 kW，銘牌負(fù)載損耗卻為384.518 kW，變壓器一對繞組的直流電阻損耗反而大于包含這對直流電阻損耗的負(fù)載損耗19.9%，道理講不通，好比x和y均大于0，而邏輯x＞x+y，這樣的邏輯是不成立的。所以該變壓器銘牌負(fù)載損耗數(shù)值錯誤，該變壓器生產(chǎn)廠家在變壓器銘牌上作假。

2.2 某變電站220 kV變壓器負(fù)載損耗超過國家標(biāo)準(zhǔn)

某站2號變壓器負(fù)載損耗為高低壓兩側(cè)換算到75℃直流電阻損耗與附加損耗之和，75℃時某站2號主變高中壓側(cè)直流電阻損耗461.2 kW，以同一臺變壓器空載損耗數(shù)值來近似附加損耗，該變壓器空載損耗為119.393 kW，近似估算負(fù)載損耗PJ=PR+P0=461.2 kW+119.393 kW=581 kW，超過了該型號變壓器負(fù)載損耗國標(biāo)487 kW達(dá)94 kW。近似計算負(fù)載損耗來自于對某區(qū)域多臺的變壓器的統(tǒng)計，不完全歸納推理所得結(jié)論。近似計算負(fù)載損耗為一臺變壓器最大的一對繞組直流電阻損耗加上空載損耗的數(shù)值。該數(shù)值與該變壓器銘牌負(fù)載損耗數(shù)值比較，誤差在5%以內(nèi)。

3 變壓器額定容量不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)的危害

a）變壓器額定容量不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，即變壓器實際額定容量低于銘牌額定容量。容量不達(dá)標(biāo)變壓器按銘牌額定容量帶負(fù)載時，必然過載，會嚴(yán)重縮短變壓器使用壽命。

b）變壓器額定容量不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，在相同負(fù)載情況下，變壓器損耗會大于額定容量達(dá)標(biāo)的變壓器，增大溫升，變壓器溫升每升高6℃，壽命將減少一半。

c）增加的電能損失。以某站2號主變?yōu)槔耗痴?號主變近似計算負(fù)載損耗581.013 kW，云山2號主變負(fù)載損耗394 kW，某站2號主變負(fù)載損耗多出187 kW。一年多損耗電能達(dá)到：187 kW×24 h×365=1 638 120 kW·h。若以30年使用壽命計，則多損失4 914萬kW·h。另外，變壓器冷卻裝置同樣要增大電量損耗。

d）變壓器額定容量不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，變壓器動熱穩(wěn)定能力將下降，抗短路能力將嚴(yán)重下降，增加主變故障，造成主變損壞。

4 結(jié)論

電力變壓器繞組直流電阻可準(zhǔn)確測試，變壓器出廠報告中繞組直流電阻測試都是可信的，利用變壓器兩側(cè)繞組換算到75℃時的直流電阻值和繞組對應(yīng)側(cè)的額定電流來計算變壓器兩側(cè)繞組的電阻損耗：星形接法,；三角形接法,（PR為換算到75℃時的變壓器兩側(cè)繞組電阻損耗；R1、R2分別為換算到75℃時原邊、副邊繞組直流電阻測試值；I1N、I2N變壓器原邊、副邊額定線電流）。換算到75℃時的變壓器兩側(cè)繞組電阻損耗若比變壓器銘牌負(fù)載損耗還大，那么變壓器銘牌肯定作假，變壓器額定容量一定達(dá)不到國家標(biāo)準(zhǔn)。

[1] 沈陽變壓器研究所，特變電工沈陽變壓器集團(tuán)有限公司. GB/T6451—2008 油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[2] 中華人民共和國工業(yè)和信息化部.JB/T3837—2010 變壓器類產(chǎn)品型號編制方法[S].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

Illustration of a 220 kV Transformer's Actual Rated Capacity not Consistentw ith the Named Rated Capacity

WANG Jianwei，ZHANG Xuedong，LIU Ling
（State Grid Jinzhong Power Supp ly Com pany of SEPC，Jinzhong，Shanxi 030600，China）

Power transformer rated capacity is the key parameter，while the supervision on rated capacity isnotperfectand there is nomethod for testing the capacity of the transformer directly.Some transformer producer play tricks on data plate in order to keep down costs，as a result，the actual rated capacity is not consistent with what the data plate shows.There are hidden dangers on such transformers.In this paper，a 220 kV transformer is taken asan example to illustrate the harm of the transformersnotup to the standard.

large-scale power transformer；no-load loss；no-load current；load loss

TM403

A

1671-0320（2015）05-0012-03

2015-06-10，

2015-07-28

王建偉（1968），男，山西平遙人，1993年畢業(yè)于葛洲壩水電工程學(xué)院電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，高級工程師，從事電氣設(shè)備技術(shù)監(jiān)督管理工作；

張學(xué)東（1971），男，山西長治人，2012年畢業(yè)于武漢大學(xué)計算機(jī)軟件工程專業(yè)，碩士，高級工程師，從事供電生產(chǎn)管理和科技信息管理工作；

劉 玲（1973），女，山西孟縣人，1995年畢業(yè)于華北電力大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用專業(yè)，高級工程師，從事科技信息工作。