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        變壓器容量測(cè)試儀在10 kV配電變壓器中的應(yīng)用效果分析*

        2019-11-30 01:14:44李紹棟
        科技與創(chuàng)新 2019年17期
        關(guān)鍵詞:銘牌測(cè)試儀損耗

        李紹棟

        變壓器容量測(cè)試儀在10 kV配電變壓器中的應(yīng)用效果分析*

        李紹棟

        (廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣西 南寧 530007)

        變壓器容量測(cè)試儀越來(lái)越廣泛地用于配電變壓器的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中,但是其準(zhǔn)確性一直是人們關(guān)心的問(wèn)題。通過(guò)實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)范疇的10 kV配電變壓器容量,將其測(cè)試結(jié)果與通過(guò)“三要素法”測(cè)得的變壓器容量進(jìn)行比較,從而判定現(xiàn)有變壓器容量測(cè)試儀的準(zhǔn)確性并提出相關(guān)建議。

        配電變壓器;容量測(cè)試;三要素法;基本電價(jià)

        1 引言

        中國(guó)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(guò)購(gòu)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(lái)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(guò)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(guò)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)行效益最好,此時(shí)的變壓器溫升值在國(guó)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(lái)說(shuō),通過(guò)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(zhǎng)(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(guó)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(guó)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(guò)變壓器損耗值來(lái)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(guò)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(guó)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(guó)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(méi)有變化[6]。所以,可以通過(guò)測(cè)量空載損耗和負(fù)載損耗來(lái)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(lái)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)損耗數(shù)據(jù)比較來(lái)判斷其額定容量。這種通過(guò)阻抗電壓、空載損耗、負(fù)載損耗三者相結(jié)合來(lái)判斷變壓器容量的方法稱為“三要素法”。具體實(shí)施過(guò)程是將阻抗電壓、空載損耗、負(fù)載損耗三者與國(guó)標(biāo)規(guī)定值進(jìn)行比較,如果測(cè)量值在國(guó)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。

        表1 部分10 kV油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)

        額定容量/kVA電壓組合空載損耗/kW負(fù)載損耗/kW空載電流/(%)短路阻抗/(%) 高壓/kV低壓/kV 250100.40.4003.20/3.050.904.0 3150.4803.83/3.650.90 4000.5704.52/4.300.80 5000.6805.41/5.150.80 6300.8106.200.604.5 8000.9807.500.60 1 0001.1510.300.60 1 2501.3612.000.50 1 6001.6414.50.50 2 0001.9418.30.405.0 2 5002.2921.20.40

        表2 部分10 kV干式電力變壓器技術(shù)參數(shù)

        額定容量/kVA電壓組合空載損耗/kW不同絕緣系統(tǒng)溫度下的負(fù)載損耗/kW空載電流/(%)短路阻抗/(%) 高壓/kV低壓/kV130 ℃(B)(100 ℃)155 ℃(F)(120 ℃)180 ℃(H)(145 ℃) 250100.40.7202.592.762.961.14.0 3150.8803.273.473.731.0 4000.9803.753.994.281.0 5001.164.594.885.231.0 6301.345.535.886.290.85 6301.305.615.966.400.856.0 8001.526.556.967.460.85 1 0001.777.658.138.760.85 1 2502.099.109.6910.30.85 1 6002.4511.011.712.50.85 2 0003.0513.614.415.50.70 2 5003.6016.117.118.40.70 1 6002.4512.212.913.90.858.0 2 0003.0515.015.917.10.70 2 5003.6017.718.820.20.70

        表3 變壓器部分允許偏差的部分要求

        序號(hào)項(xiàng)目偏差 1總損耗+10% 空載損耗和負(fù)載損耗+15%,且總損耗不超過(guò)10% 2短路阻抗有兩個(gè)獨(dú)立繞組的變壓器,或多繞組變壓器中規(guī)定的第一對(duì)獨(dú)立繞組主分接當(dāng)阻抗值≥10%時(shí),±7.5%;當(dāng)阻抗值≤10%時(shí),±10% 其他分接當(dāng)阻抗值≥10%時(shí),±10%;當(dāng)阻抗值≤10%時(shí),±15% 自耦聯(lián)結(jié)的一對(duì)繞組,或者多繞組變壓器中跪地的第二對(duì)繞組主分接規(guī)定值的±10% 其他分接設(shè)計(jì)值的±10% 其他繞組對(duì)按協(xié)議,但絕對(duì)值不小于15%

        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。

        表4 檢測(cè)對(duì)象變壓器的部分銘牌數(shù)據(jù)

        序號(hào)變壓器型號(hào)額定容量/kVA額定電壓/kV短路阻抗/(%) 1S11-500/10-0.4500.0010/0.44.0 2SCB11-1600/10-0.41 600.0010/0.46.28

        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(shuō)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guò)10%。

        表5 變壓器容量測(cè)試儀測(cè)試結(jié)果

        序號(hào)變壓器型號(hào)銘牌容量/kVA輸入的短路阻抗/(%)測(cè)試儀判定容量/kVA 1S11-500/10-0.4500.004.0500.00 2SCB11-1600/10-0.41 600.006.01 600.00 3SCB11-1600/10-0.41 600.006.281 529.40

        3.4 “三要素法”測(cè)試結(jié)果

        通過(guò)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(lái)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。

        表6 “三要素法”測(cè)試結(jié)果

        序號(hào)變壓器型號(hào)短路阻抗/(%)空載損耗/kW負(fù)載損耗/kW比較判定變壓器容量/kVA 1S11-500/10-0.44.00.6775.13500.00 2SCB11-1600/10-0.46.262.3910.931 600.00

        3.5 結(jié)果分析與注意事項(xiàng)

        通過(guò)表5和表6可以發(fā)現(xiàn),對(duì)于國(guó)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(guò)程中為了保證測(cè)試準(zhǔn)確,還需要注意以下問(wèn)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,以保證接觸電阻最小。特別注意的是,一些便攜式的變壓器容量?jī)x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(guó)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(yǔ)

        由于國(guó)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。現(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(méi)問(wèn)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)才能最終確定。

        [1]張磊.完善中國(guó)兩部制電價(jià)的策略研究[J].中國(guó)電力教育,2013(8):162-164.

        [2]吳喜紅.配電變壓器損耗和容量在線檢測(cè)方法研究[D].重慶:重慶大學(xué),2010.

        [3]沈陽(yáng)變壓器研究股份有限公司,國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院,保定天威保變電氣股份有限公司,等.GB/T 1094.1—2013電力變壓器第一部分:總則[S].出版社不 詳,2013.

        [4]沈陽(yáng)變壓器研究股份有限公司,華東電網(wǎng)有限公司,特變電工沈陽(yáng)變壓器集團(tuán)有限公司,等.GB/T 6451—2015油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2015.

        [5]沈陽(yáng)變壓器研究股份有限公司,順特電氣設(shè)備有限公司,明珠電氣設(shè)備有限公司,等.GB/T 10228—2015干式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版 社,2015.

        [6]宋志勇,趙淑芬.節(jié)能型變壓器的運(yùn)行分析[J].山西電力,2009(2):20-22.

        TM41

        A

        10.15913/j.cnki.kjycx.2019.17.073

        2095-6835(2019)17-0155-03

        李紹棟(1982—),男,碩士,廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師、英國(guó)工程技術(shù)學(xué)會(huì)(IET,The Institution of Engineering and Technology)注冊(cè)主任工程師(Incorporated Engineer - IEng),研究方向?yàn)楦邏航^緣技術(shù)、電氣設(shè)備試驗(yàn)技術(shù)。

        2017年度廣西職業(yè)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目“高職高?!陡唠妷杭夹g(shù)》課程立體化教學(xué)體系建設(shè)的研究”(編號(hào):GXGZJG2017B059)

        〔編輯:張思楠〕

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