配电变压器容量判断方法

颜冰，王景林，钱国超，王科，邹德旭，刘红文，刘光祺

(云南电网有限责任公司电力科学研究院，昆明 650217)

0 前言

配网运行管理会碰到由于配电变压器(以下简称配变)容量［1］而带来的问题，主要表现在以下三个方面:

1)部分配变存在小容量贴大标的情况;

2)部分用户上报的配变实际容量大于额定容量，存在大容量贴小标的情况;

3)用老旧型号S9、S11 冒充新型号S11、S13。前两种情况给CT 变比的选择带来了麻烦。小容量贴大标使得供电单位计量CT 变比变大，保护整定值也增大，如果发生配变过负荷，保护不动作很可能会损坏配变。因此，研究配变容量的正确判断方法是必要的。

1 四种主流的配变容量判断方法

1.1 损耗比较法

损耗是配变的空载损耗和负载损耗［4］，具体实施是从铭牌获得配变的一次、二次额定电压和额定电流，对待判配变进行空载试验和负载试验，并将试验数据与国标规定的配变空、负载试验数据进行比对，测量数据在国标规定范围内取范围内容量小的部分即可。此方法比较原始，判断依据单一，误差较大，仅限于判断标准变压器。

1.2 阻抗电压法

阻抗电压［2］是将变压器二次侧短路，在一次侧施加电压，当二次侧达到额定电流时，一次侧的电压与一次侧额定电压比值的百分数。阻抗电压Uk(%)与变压器的制造成本、使用效率及抗短路的能力等方面有着密切的关系，也是对变压器状态诊断的一个重要参数之一。［3］变压器容量和短路阻抗值均应在国标要求的规定范围中。国标规定，阻抗电压小于10% 时，其允许偏差为±10%。

1.3 三元素法

三元素法即综合了变压器的阻抗电压、空载损耗和负载损耗综合判断配变的容量。具体实施的五个步骤:

1)进行容量盲测，只输入配变的一次侧和二次侧电压，得出容量值;

2)进行配变的空载试验，获得空载试验数据;

3)进行配变的负载试验，获得负载试验数据;

4)通过以上测试数据分析配变属于哪一种变压器(标准还是非标准)，获得初步判断结果;

5)根据初步判断结果再重复上述试验进行进一步测量。

1.4 在线监测法

在线监测法［5］是在配变不停电的情况下进行数据采集，分两步完成配变容量的测试。第一步是根据变压器等效电路模型完成短路阻抗与一次侧、二次侧额定电压和电流的关系，并通过线性拟合的方法实现短路阻抗的在线测量后计算出变压器容量;第二步，在仿真软件平台Matlab/Sumlink 上进行仿真实验，仿真计算结果与第一步的线性拟合方法进行比对校核，实现配变容量的在线监测。

此法采用线性拟合与仿真实验比对校核更全面的验证了配变容量测试方法的可靠性，但最基本的计算仍然是通过配变的短路阻抗值来计算容量，并未有实质性的突破。

2 现场实测

对不同生产厂家4 台10 kV 油浸式配变、1台10 kV 干式变压器及1 台非标准35 kV 试验变压器共计6 台35 kV 及以下电压等级的配变进行现场容量测试，其中4 台10 kV 油浸式配变和1台10 kV 干式变压器属于国标GB 321 中R10 系列的标准变压器范畴，测量结果均与铭牌值相符合;而对非标准35 kV 试验变压器的测试结果与铭牌值相差甚远。综合判断，此台配变容量测试仪仅能测量标准变压器的容量，不能测量非标准变压器的容量，所以不满足现场应用的条件，测试原理及功能有待改进。

3 新方法的探讨

从变压器设计的角度来考虑，变压器的容量、重量、尺寸和性能之间存在一定的联系，不同容量的变压器，在电压等级、短路阻抗、结构形式、设计原则、导线电流密度和铁芯磁通密度相同的情况下。它们之间存在着以下近似关系:

1)变压器的容量正比于线性尺寸的4 次方;

2)变压器的有效材料重量正比于容量的3/4次方;

3)变压器的单位容量消耗的有效材料正比于容量的－1/4 次方;

4)当变压器的导线电流密度和铁芯磁通密度保持不变时，有效材料中的损耗与容量成正比，即总损耗正比于容量的3/4 次方。

5)变压器单位容量的损耗正比于容量的－1/4 次方;

6)变压器的制造成本正比于容量的3/4次方。

4 结束语

本文通过对四种主流方法判断配变容量的原理进行了分析，评价了四种方法的优缺点;试用主流的配变容量测试设备，选择了不同厂家不同类型的配变进行了现场试验，发现该测试仪测量非标准变压器容量测试存在缺陷;并提出了一种从变压器设计角度，已知部分技术参数反算配变容量的新思路。一种新方法中涉及的六个方面是从变压器设计的角度来反推算变压器容量的几个重要的因素，目前还没有严谨的公式推导及相关的经验系数修正。因此，在未来的配变容量判断的方法中可以从上述几个方面入手，研究配变的设计参数反推配变容量的计算过程，经过严谨的推导，并与之前的四种主流判断方法相互校核，最终得到可靠的判断结果。

［1］GB1094.1－1996，电力变压器 第一部分 总则［S］;

［2］王学球，郭万红.用阻抗电压及负载测量判定变压器容量的实例［J］.河南电力，2005 (1):59－60.

［3］GB/T 6451－2008，油浸式电力变压器技术参数及要求［S］.

［4］刘华勇，侯兴哲，张桦，等(Liu Huayong，Hou xingzhe，Zhang Hua，et al).配电变压器容量测试判定分析(The analysis and test of distribution transformers capacity)［J］供用电(Distribution ＆Utilization)，2007，24 (1):46－49.

［5］常宁.一种用经验值判定变压器容量的简单方法.农村电工，2002，(2):20.

［6］张红先，陆佳政，方针，李波.基于短路阻抗的配电变压器容量测试装置的研究与应用.电力设备，2008 (1):9.