变压器容量及其阻抗电压关系的探讨和应用

变压器容量及其阻抗电压关系的探讨和应用2008-06-23来源：中国自动化浏览：128摘要：本文对变压器容量及其阻抗电压关系分析和探讨，发现当变压器铭牌容量比实际容量小时，测试阻抗电压值偏小，相反，则阻抗电压值偏大，均超出国标允许偏差。提出一种简单易行新方法来判断变压器容量与铭牌上容量是否一致。介绍了这种新方法电费计量应用，可以取很好经济效益。关键词：变压器；阻抗电压；负载试验；基本电费一、引言变压器额定容量对应阻抗电压GB1094.1、GB1094.5和GB6451等有相关要求，是一个强制性标准。变压器厂家变压器出厂时测阻抗电压值均国标容许偏差内。国内大多数城市对用户供电方式都是采用10KV电源到用户端，10KV变压器（配变）变低电压为380V（220V）给用户负荷供电。，每个城市变压器数量最多也就是这些配变。某城市给这些配变做负载试验时，发现当中一小部分变压器阻抗电压值偏差超出容许范围（配变容许偏差≤±10％），特别是一些处较偏僻中小企业用户变压器。进行数据分析时发现所测阻抗电压值多数是偏小，这并非偶然，进一步试验，发现变压器铭牌上额定容量和变压器实际容量有出入，大多是小一个等级。如铭牌上容量是400KVA变压器，实际容量是500KVA，负载试验时，是把400KVA作为已知量输入测试仪，而此变压器实际容量却是500KVA，这样就造成所测阻抗电压值偏小，进行负载试验话，这种情况是很难发现（配变交接试验是不要求做负载试验）。这些企业用户大多属于大工业用户，将直接反映基本电费减少，也即供电部门少收了电费。针对这种情况，变压器额定容量和阻抗电压对应关系，试验现场可以简单轻便变压器参数测试仪对变压器进行负载实验，对测阻抗电压值进行分析，初步判断变压器铭牌容量和实际容量是否相符。变压器实际出力还需进一步试验（如直接负荷法）。这种方法简单易行，可以供电部门和电力安装企业推广运用，对挂网运行中配变进行检查和把住安装交接试验关，这样可以为供电部门和国家挽回一部分电费，到很好经济效益。二、阻抗电压物理意义及测量1、阻抗电压物理意义阻抗电压是将变压器二次绕组短路，使一次绕组电压慢慢加大，当二次绕组短路电流达到额定电流时，一次绕组所施加电压（短路电压）与额定电压比值百分数。阻抗电压Uk（%）是涉及到变压器成本、效率和运行重要经济指标和对变压器进行状态诊断主要参数依据之一。同容量变压器，阻抗电压小成本低，效率高，价格便宜，另外运行时压降及电压变动率也小，电压质量容易到控制和保证，从电网运行角度考虑，希望阻抗电压小一些好。但从变压器限制短路电流条件考虑，则希望阻抗电压大一些好，以免电气设备（如断路器、隔离开关、电缆等）运行中经受不住短路电流作用而损坏。不同容量变压器对应阻抗电压值国标是有相关规定，而大容量变压器和变电站变压器不本文探讨范围内。本文是针对大量10KV等级（及以下）用户变压器进行探讨。2、阻抗电压测量实际现场中，阻抗电压可以变压器参数测试仪对变压器进行负载（短路）试验而测。负载试验必须额定频率（正弦波形）和给至线圈额定电流下进行，一般选择变压器一次侧绕组为试验绕组，二次侧（大电流侧）人工短路，当一次侧（额定电压抽头）加入额定频率交流电压，使变压器绕组内电流为额定值，测所加电压和功率。注意二次侧短路连接所用连接板（电缆）截面积要足够大，不应小于变压器导线截面积，其长度要尽可能短，止因连接板电阻大而影响测量准确度。测电压占加压绕组额定电压百分数即为阻抗电压，即所测有功功率换算至额定温度下数值为负载（短路）损耗，这也是一个很重要参数，但不本文探讨范围内。用变压器参数测试仪测量时，变压器容量是作为一个已知量，通常是把待测变压器铭牌额定容量输入测试仪。三、阻抗电压与变压器容量关系中小容量变压器阻抗电压GB1094.1、GB1094.5和GB6451有相关规定，其中10KV电压等级变压器额定容量和阻抗电压对应关系整理汇总如表一所示。表一变压器容量和阻抗电压关系当阻抗电压值＜10％时，其允许偏差为±10％。阻抗电压和变压器容量关系如下式所示：同一台变压器来说，变压器绕组电抗和额定电压是一定，而额定容量测试中也是作为已知量直接输入变压器参数测试仪。实际变压器负载试验中，通常是把变压器铭牌或变压器出厂合格证上额定容量作为已知量输入测试仪。当出现铭牌或合格证上额定容量和变压器实际额定容量不符时，变压器参数测试仪测出来阻抗电压值是有偏差，这个偏差往往超出了国标允许范围。下面分析一下把额定容量这个参数作为变量时，则其对应阻抗电压变化。1、输入容量比实际容量小，则阻抗电压偏小（2）式各参数中，额定电压UN是一定，绕组电抗XT同一台变压器来说也是一定。负载试验中，变压器容量作为已知量输入变压器参数测试仪，当输入容量值比变压器实际容量小时，（2）式可知，这时计算出来阻抗电压值偏小。举例：待测变压器型号为S11-500KVA/10/0.4KV，用变压器参数测试仪对其进行负载试验，实测绕组电抗XT＝8.112Ω,计算阻抗电压Uk＝4.057（折算至参考温度，下同），偏差允许范围内。当把变压器额定容量由500KVA变为400KVA输入到测试仪，计算阻抗电压Uk＝3.245。这个阻抗电压值比表一参考值4偏差了－18.875％，大大超出了允许偏差（±10％）。2、输入容量比实际容量大，则阻抗电压偏大相反，当输入容量值比变压器实际容量大时，（2）式可知，这时计算出来阻抗电压值偏大。举例：如上例待测变压器把变压器额定容量由500KVA变为630KVA输入到测试仪，计算阻抗电压Uk＝5.111。这个阻抗电压值比表一参考值4.5偏差了＋13.578％，也超出了允许偏差（±10％）。本例刚好是临界值，由500KVA变为630KVA，其参考标准阻抗电压值也由4变为4.5。这样，其偏差仍然超出允许值。其他情况大多偏差±15％以上。以上分析和探讨，可以看出变压器容量阻抗电压存着对应关系。变压器厂家生产变压器（配变）时，每种型号变压器基本上是批量生产，变压器参数都稳定国家允许范围内，就变压器本身而言大多是符合国家标准。问题是实际试验当，却发现一小部分配变存铭牌容量和实际容量不符现象，这是受利益驱使，有人铤而走险篡改铭牌和合格证非法行为造成。，变压器参数测试仪对现场变压器进行负载试验，测阻抗电压值，和表一标准参考值进行比较，对偏差大小进行分析比较，初步判断所测变压器容量是否存不符。这种方法简单、易行、快速。四、电费计量上应用探讨变压器容量和阻抗电压关系，其最终是应用电费计量方面，使产生经济效益，说挽回部分电费损失。之会出现铭牌容量和实际容量不符现象，对这些变压器进行分析，发现阻抗电压值绝大部分都是偏小，这个现象并非偶然，这些变压器用电性质均属大工业用电。按国家有关规定，大工业用电范围是指凡以电为原动力一切工业生产，受电变压器总容量315千伏安及以上大工业用户。大工业用户电费计算公式：电费金额=基本电费+电度电费+功率因数调整电费基本电费（按变压器容量）=计费容量×基本电价基本电费是按变压器容量来计算，国务院颁发《电价改革方案》精神，从2004年下半年开始，全国大工业用电中基本电费大幅度提高，以广东省为例，大工业用电变压器容量电价从9元／千伏安·月调整为18元／千伏安·月。一个大工业用户如上例把实际容量为500KVA变压器改为400KVA变压器，那么它每个月可以少支付电费（基本电费）：（500－400）×18＝1800元，一年就1800×12＝21600元。这也就意味着供电部门每年损失21600元，象这样变压器有一定数量话，损失更大，每年将数以百万计，是一个长期电费损失。少付电费，个别大工业用户和变压器厂家部分人员串通，擅自更改变压器参数和铭牌，掩人耳目，一般情况下只把变压器铭牌容量降低一级，这样变压器外形尺寸相差不大，一般人不易察觉。国家规定变压器交接试验中也没有哪一个试验项目可以测试出当中猫腻。针对这种情况，本文对变压器容量和阻抗电压关系进行分析探讨，提出一种简单易行检测方法：用变压器参数测试仪（一般电力企业都有）进行负载试验，测变压器阻抗电压，阻抗电压值超出允许偏差±13％（国标规定允许偏差是±10％，考虑到测试过程和仪器本身些许误差，实际操作可以取±13％～±15％），则初步判断该变压器存容量不符或超出国标，然后进一步检测（可用直接负载法），确认其是否存问题。此法可以为供电企业挽回不少电费，具有很好经济效益，值各推广使用。