低電壓短路試驗校核110 kV國際變壓器容量

孫恒峰，張 揚，季 楠，耿勇德，楊海銘，董昱煒

（江蘇省電力公司檢修分公司鹽城分部，江蘇鹽城 224002）

隨著電力行業的發展，用戶用電量的不斷增大，自有變壓器和私人承包變壓器逐漸占據了相當大的份額，但某些用戶受利益驅私自更換變壓器銘牌以大容量變壓器充當小容量變壓器，或用淘汰的、損耗大的變壓器充當節能型變壓器，從而偷漏大量的應繳電費，有的用戶年漏繳電費高達數十萬元之多，因此變壓器容量測試是一項必不可少的工作。

阻抗電壓是與變壓器成本、效率密切相關的重要經濟指標，變壓器的容量與其對應的阻抗電壓在國標中有相關的規定和強制標準，廠家在變壓器出廠時測得的阻抗電壓值應在國標允許的范圍內。

1 變壓器短路阻抗的試驗研究

對型號為S11-M-250/10，銘牌電壓為 10000±5%/400 V，聯結組別為Dyn11，短路阻抗百分數為4.15%的變壓器進行額定檔低電壓短路試驗，電流從5%逐漸增加到65%，試驗結果如表1所示。

由表1可知，隨著外施電流的增加，短路阻抗Z變化很小，基本是線性關系。這是由于短路阻抗主要是漏電抗，在漏磁通回路中油、紙、銅等非鐵磁材料占磁路主要部分，而非鐵磁性材料的磁阻是線性的，且磁導率僅為硅鋼片的萬分之五左右，亦即磁壓的99.9%以上降落在線性的非鐵磁材料上，因此短路阻抗是線性的[1-4]。

2 變壓器核容方法的試驗研究

表1 10 kV變壓器短路阻抗試驗數據

2.1 10 kV三相變壓器的試驗研究

表2 10 kV變壓器短路阻抗百分數試驗數據

使用三相調壓器和變壓器特性測試儀對10 kV變壓器進行額定檔低電壓短路試驗，該變壓器的型號為S11-M-200/10，銘牌電壓為10000±5%/400 V，聯結組別為Dyn11，短路阻抗百分數為3.93%，試驗結果如表2所示。

由表2可知，隨著外施電流的增加，短路阻抗百分數ZK變化很小，測量值與銘牌值的誤差最大不超過0.5%，說明10 kV變壓器的短路阻抗百分數是線性的。

2.2 110 kV三相變壓器的試驗研究

對型號為SFSZLb-31500/110，銘牌電壓為110±3×2.5%/38.5±2×2.5%/11， 聯結組別為 Y0/Y0/△，高-低壓繞組短路阻抗百分數為18.19%的110 kV變壓器進行額定檔高-低壓繞組低電壓短路試驗，試驗儀器和方法與第2.1節相同，試驗結果如表3所示。

由表3可知，隨著外施電流的增加，短路阻抗百分數ZK變化很小，測量值與銘牌值的誤差最大不超過0.3%，說明110 kV變壓器的短路阻抗百分數是線性的。

第2.1節和第2.2節的試驗結果說明可用小電流法來確定變壓器的短路阻抗百分數。

2.3 變壓器的核容方法

阻抗電壓和變壓器容量的關系為[5，6]：

式（1）中：UN為額定的電壓；ZK為短路阻抗百分數；IK為試驗電流的三相平均值；UK為試驗電壓的三相平均值。

UN是已知量，IK和UK可以通過試驗準確測得，如果知道ZK就可以算出變壓器的容量，但是所使用的變壓器特性測試儀是已知變壓器容量測量短路阻抗百分數。因此針對該儀器，要采用間接的方法核容，即核對短路阻抗百分數，則：

假設變壓器銘牌的容量S是正確的，將容量S代入式（2）中可以測得短路阻抗百分數ZK。核對容量時，首先將測量值與變壓器的銘牌值進行比較，再將測量值與GB/T 6451—2008中變壓器的國標值進行比較，如果兩次比較結果都基本相符，就可以判斷變壓器的容量是屬實的。當兩者結果不相符時，可判斷銘牌容量與實際不符合，推算出變壓器的實際容量為：

式（3）中：S實為變壓器的實際容量；S銘為變壓器的銘牌容量；ZK銘為短路阻抗的銘牌值；ZK測為短路阻抗的測量值；ZK銘（%）為短路阻抗百分數的銘牌值；ZK測（%）為短路阻抗百分數的測量值。對照國標GB/T 6451—2008，根據式（3）就可以推算出變壓器的實際容量。

3 實例分析

對江蘇勝豐鋼廠的1臺110 kV變壓器進行低電壓短路試驗。該主變型號為SZ10-16000/110，銘牌電壓為110±8×1.25%/6.3 kV，聯結組別為YNd11，短路阻抗百分數：1檔11.01%，9檔10.48%，17檔9.97%。試驗儀器和方法同第2.1節，試驗結果如表4所示。

由表4可知，短路阻抗百分數測量值與銘牌值的誤差最大不超過0.7%，9檔的測量值與國標值10.5%的誤差為0.95%，2次的比較結果基本相符，由此可判斷該主變的銘牌容量為真實值，從而驗證了低電壓短路試驗核對110 kV變壓器容量具有可行性。

對該鋼廠另一臺110 kV變壓器進行低電壓短路試驗，該主變型號為SZ11-31500/110，銘牌電壓為 110±8×1.25%/10.5 kV，聯結組別為 YNd11，短路阻抗百分數：1檔 11.47%，9檔 10.93%，17檔10.57%。試驗儀器和方法同第2.1節，試驗結果如表5所示。

表3 110 kV變壓器額定檔高-低壓繞組短路試驗的數據

表4 第1臺變壓器低電壓短路試驗的數據

由表5可知，短路阻抗百分數1檔的測量值與銘牌值的誤差為36.3%，9檔的測量值與銘牌值的誤差為36.9%，17檔的測量值與銘牌值的誤差為37.9%，9檔的測量值與國標值10.5%的誤差為34.3%，2次的比較結果均超過GB/T 1094.1—1996要求的不大于±10%[7]，由此可判斷該主變的銘牌容量與實際不符。根據式（3）并對照國標，可推算出該主變的實際容量為50 000 kV·A。

由表4和表5可知，變壓器的短路阻抗百分數在不同檔位的測量結果是不同的，因為變壓器處于不同的分接位置，對應著不同的直流電阻值和阻抗電壓值，所以測量時要注意分接開關的位置，以便與銘牌值對比。

表5 第2臺變壓器低電壓短路試驗的數據

4 現場試驗的注意事項

（1）設置正確的聯結組別。因為不同的聯結組別，對應著不同的負載損耗溫度校正公式，如果輸入不正確的聯結組別，必然導致測量結果的錯誤，所以在變壓器銘牌不可信或者無銘牌的情況下，要通過試驗確定變壓器的聯結組別。

（2）注意分接開關的位置。因為變壓器處于不同的分接位置，對應著不同的直流電阻值和阻抗電壓值，所以測量時要注意分接開關的位置，以便與銘牌值對比。

（3）短路線要有足夠大的截面。因為試驗時低壓側會流過較大的短路電流，所以短路線要有足夠大的截面。

5 結束語

通過對變壓器低電壓短路試驗的研究，本文總結出測量變壓器短路阻抗百分數核對110 kV變壓器容量的方法，該方法適用于國標變壓器的核容試驗。江蘇勝豐鋼廠的2臺110 kV國標變壓器的核容試驗結果表明：容量為16 000 kV·A的變壓器，其銘牌容量與實際容量相符；容量為31 500 kV·A的變壓器，其銘牌容量與實際容量不符合，應該為50 000 kV·A，2臺變壓器的試驗結果表明低電壓短路試驗核對110 kV國標變壓器容量具有可行性。

[1]李建明，朱 康.高壓電氣設備試驗方法[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2]陳化鋼.電力設備預防性試驗方法及診斷技術[M].北京：中國科學技術出版社，2001.

[3]GB/T 6451—2008，油浸式電力變壓器技術參數[S].

[4]DL/T 1093—2008，電力變壓器繞組變形的電抗法檢測判斷導則[S].

[5]王學球，郭萬紅.用阻抗電壓及負載損耗測量判定變壓器容量的實例[J].河南電力，2005（1）：59-60.

[6]吳 鏑，肖海紅.變壓器容量測試儀的原理及開發要點[J].供用電，2006，23（6）：24-28.

[7]GB/T 1094.1—1996，電力變壓器第1部分總則[S].