荊錚+張曦妍

摘 要：電能是一種商品，在市場經(jīng)濟條件下，國家有關文件規(guī)定：居民生活、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電，實行單一制電度電價；工商業(yè)及其他用戶中受電變壓器容量在100kVA或用電設備裝接容量為100kW及以上的用戶，實行兩部制電價，即基本電價和電度電價。在兩部制電價中，基本電價是由變壓器的容量大小決定的。但其現(xiàn)有的一些變壓器容量測試方法得出常規(guī)變壓器容量的檢測方法是各種不同的，文章對其進行綜合討論。

關鍵詞：變壓器；容量；測試

中圖分類號：TM42 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）22-0065-02

1 概述

從變壓器的整體構造來講，其主要構成部件有：變壓器高壓側(cè)繞組、變壓器低壓側(cè)繞組及鐵芯。由于繞組的選擇、鐵芯構成以及制造手段的差異，會使各種變壓器之間存在差異。就算是同一臺變壓器，由于使用的條件不同，其也會產(chǎn)生不一樣的參數(shù)，變壓器基本參數(shù)：I0、P0、Uk、Pk。其數(shù)值大小是由變壓器的制造技術、使用材料、工作效率、運行方式、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、電能質(zhì)量等決定的。油浸式變壓器和干式變壓器的基本參數(shù)在變壓器國家標準GBT6451-1999和GBT10228-1997中都規(guī)定了相應的標準。主要有以下幾個參數(shù)：

（1）空載電流I0

當變壓器低壓側(cè)繞組開路，高壓側(cè)加上UN時，在高壓側(cè)繞組中的電流大小即空載電流。習慣用其繞組的額定電流百分數(shù)表示。

（2）空載損耗P0

變壓器的空載損耗主要是鐵芯損耗，當變壓器一側(cè)繞組開路，另一側(cè)加上50Hz的UN時，變壓器吸收的有功功率。由變壓器原理：E1=KfBm，K是比例常數(shù)，E1是原邊感應電動勢?？傻玫借F耗：

（3）短路電壓Uk

變壓器短路電壓又稱為阻抗電壓。即將變壓器二次側(cè)繞組短接，在一次側(cè)繞組加上50Hz的電壓直到二次側(cè)繞組中的電流達到額定值，此時以一側(cè)所加的電壓。

（4）短路損耗PK

變壓器的短路損耗主要是銅耗PCU，當變壓器一次側(cè)繞組短路，二次側(cè)繞組流過IN時變壓器消耗的有功功率。PCU為直流電阻損耗，表示為：

P0和Pk是變壓器的兩個重要的性能指標，不僅代表變壓器的使用效率，還表示變壓器的工作標準。國家對空載損耗和短路損耗有著明確的標準要求如GB6451-2008。對于出廠的變壓器必須要做短路試驗和空載試驗得到變壓器的參數(shù)，嚴格制止不符合國家標準的變壓器出廠。而運行中的變壓器，每隔一定的時間，相關單位就會對其進行性能測試保證其工作在安全條件下。

2 損耗比較法

損耗比較法是利用實測空載損耗和短路損耗的值與國標中損耗的規(guī)定值對比核查以判斷被測變壓器的容量。其檢測原理來源于常規(guī)變壓器的容量是由變壓器內(nèi)部鐵芯粗細與鐵芯上的繞組匝數(shù)相關，由于鐵芯粗細和繞組匝數(shù)不能夠直接測量，但是它們的值直接決定了變壓器的P0、Pk、Uk及I0的值?？蛰d損耗是指鐵耗PFe，絕大部分發(fā)生在鐵心內(nèi)。依據(jù)空載損耗和其額定容量之間的關系，并得出了其相應關系的曲線圖。故空載損耗P0值的大小也是判定變壓器容量S的輔助判據(jù)?？蛰d試驗通常從電壓較低一側(cè)繞組施加額定電壓、額定頻率的正弦波形。在其他繞組開路的條件下，檢測變壓器的空載電流和空載損耗。

變壓器短路試驗就是從變壓器高壓側(cè)繞組中，加入正選波形、額定頻率的額定電流，在另一側(cè)繞組短路的條件下，檢測得到負載損耗Pk和短路電壓Uk。短路試驗主要是為了檢測變壓器的負載損耗Pk和短路電壓Uk。通過對試驗結(jié)果的分析能夠準確判別標準變壓器容量。短路損耗Pk和銅耗Pcu存在如下關系式：

其中：β為負載系數(shù)，是變壓器實際的負載電流值與其額定值的比值。

變壓器在進行短路試驗時，其主磁通很小，激磁電流和鐵耗都極小均可忽略掉，所以可以得到短路損耗實際是兩次繞組的電阻損耗，令β=1，即可得到銅耗Pcu，也就是短路損耗Pk。

3 阻抗電壓法

3.1 阻抗電壓法原理

阻抗電壓Uk（%）指使變壓器低壓側(cè)短路，對高壓側(cè)加壓使低壓側(cè)的Ik達到額定值時，高壓側(cè)所加電壓與UN的比，數(shù)值是短路阻抗的百分數(shù)。在國標中，明確規(guī)定變壓器阻抗電壓與容量的大小一致。阻抗電壓的大小表示變壓器額定負載時其內(nèi)部壓降的大小，變壓器額定電流IN與額定容量成正比，并且與阻抗電壓Uk（%）也成正比。所以給定阻抗電壓Uk（%）的大小，通過正比關系，在短路試驗中能夠確定變壓器的容量。

式中：SN-變壓器的額定容量；U1N-變壓器額定線電壓；I1N -變壓器額定電流。

上式中，U1N通?？梢愿鶕?jù)所使用的變壓器得出，故想要得到變壓器的額定容量值，就必須先要得到變壓器的額定電流值I1N。

變壓器阻抗電壓即為二次側(cè)短路電流達到額定電流時一次側(cè)所加的電壓的標幺值即：UK=U1/U1N

其中：U1為副邊短路時，當短路電流達到額定值時，原邊電壓大小。

上式中UK為已知的阻抗電壓，按照國家標準GB6451.1-5-86和GB10228-1997的規(guī)定來取值。

3.2 阻抗電壓法變壓器容量測試標準

變壓器的額定容量與其對應的阻抗電壓在GBT6451、GBT10228等有相關的要求，變壓器在出廠時所測得的阻抗電壓值均應在國標允許的范圍內(nèi)：當變壓器阻抗電壓值<10%時，其允許偏差為±10%。用戶在篡改變壓器容量時，一般不會改變阻抗電壓，因為阻抗電壓和變壓器的保護定值有關聯(lián)，且對于標準變壓器，阻抗電壓有的標準可查。如果待測變壓器是標準容量的變壓器，由公式得到的值應該先與國標中的標準容量校對，然后給出變壓器的容量值；如果待測變壓器是非標準變壓器，則由公式得到的值就是變壓器容量的大小。

4 三元素法

三元素法就是由阻抗電壓、空載損耗、短路損耗相結(jié)合來判斷變壓器的容量，也就是先利用阻抗電壓法來計算得到待測變壓器的容量，再根據(jù)該容量下的待測變壓器的空載損耗值和短路損耗值與國標進行比較，最后依據(jù)損耗是否在國標允許的誤差范圍內(nèi)來判定變壓器的容量。

阻抗電壓法檢測變壓器容量時，不僅要知道一次側(cè)電壓還要知道銘牌上的阻抗電壓。變壓器在電網(wǎng)中正常運行時，其一次側(cè)的電壓一般是與之相連的系統(tǒng)電壓基本穩(wěn)定，而阻抗電壓在銘牌上的值一般是變壓器出廠時依據(jù)國標給的，其實和實際值有所不同，差值一般在國標誤差范圍內(nèi)（10%以下），所以計算變壓器的容量時是依據(jù)銘牌上的阻抗電壓值，將會與實際值就有誤差，誤差較大時得到的容量就會不準確，所以提出三元素法來判定變壓器容量，即將阻抗電壓法和損耗比較法相結(jié)合對變壓器容量進行綜合判定。三元素法與單獨的損耗比較法或者阻抗電壓法相比，增加了準確度，減少了誤判率。

5 結(jié)束語

電力是關系到國計民生的重要資源，是國民經(jīng)濟不可或缺的一部分，而電力系統(tǒng)核心心臟的變壓器具有不可替代性作用，本文通過述相關討論，我們對變壓器的常見容量進行討論，得出經(jīng)常使用的幾種常見變壓器容量測試方法，對實踐工作具有一定參考意義。

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