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關(guān)鍵詞：變壓器；阻抗電壓；負(fù)載試驗(yàn)；基本電費(fèi)

一、引言

    變壓器的額定容量與其對(duì)應(yīng)的阻抗電壓在GB1094.1、 GB1094.5和GB6451等有相關(guān)的要求，是一個(gè)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。變壓器廠家在變壓器出廠時(shí)測(cè)得的阻抗電壓值均在國(guó)標(biāo)容許的偏差內(nèi)。

    國(guó)內(nèi)大多數(shù)城市對(duì)用戶的供電方式都是采用10KV電源到用戶端，通過(guò)10KV變壓器（配變）變低電壓為380V（ 220V）給用戶負(fù)荷供電的。所以，每個(gè)城市變壓器數(shù)量最多的也就是這些配變。在某城市給這些配變做負(fù)載試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)中一小部分變壓器的阻抗電壓值的偏差超出容許的范圍（配變的容許偏差≤±10％），特別是一些地處較偏僻的中小企業(yè)用戶的變壓器。

    進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)發(fā)現(xiàn)所測(cè)得的阻抗電壓值多數(shù)是偏小，這并非偶然，通過(guò)進(jìn)一步的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)變壓器銘牌上的額定容量和變壓器的實(shí)際容量有出入，而且大多是小一個(gè)等級(jí)。如銘牌上容量是400KVA的變壓器，實(shí)際容量是500KVA，負(fù)載試驗(yàn)時(shí)，是把400KVA作為已知量輸入測(cè)試儀，而此變壓器的實(shí)際容量卻是500KVA，這樣就造成所測(cè)的阻抗電壓值偏小，如果不是進(jìn)行負(fù)載試驗(yàn)的話，這種情況是很難發(fā)現(xiàn)的（配變?cè)诮唤釉囼?yàn)是不要求做負(fù)載試驗(yàn)的）。

    這些企業(yè)用戶大多屬于大工業(yè)用戶，所以將直接反映在基本電費(fèi)的減少，也即供電部門少收了電費(fèi)。針對(duì)這種情況，根據(jù)變壓器的額定容量和阻抗電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)可以通過(guò)簡(jiǎn)單輕便的變壓器參數(shù)測(cè)試儀對(duì)變壓器進(jìn)行負(fù)載實(shí)驗(yàn)，對(duì)測(cè)得的阻抗電壓值進(jìn)行分析，初步判斷變壓器銘牌容量和實(shí)際容量是否相符。關(guān)于變壓器實(shí)際出力還需進(jìn)一步試驗(yàn)（如直接負(fù)荷法）。這種方法簡(jiǎn)單易行，可以在供電部門和電力安裝企業(yè)推廣運(yùn)用，對(duì)掛網(wǎng)運(yùn)行中的配變進(jìn)行檢查和把住安裝的交接試驗(yàn)關(guān)，這樣可以為供電部門和國(guó)家挽回一部分電費(fèi)，從而得到很好的經(jīng)濟(jì)效益。

二、阻抗電壓的物理意義及測(cè)量

    1、阻抗電壓的物理意義

    阻抗電壓是將變壓器的二次繞組短路，使一次繞組電壓慢慢加大，當(dāng)二次繞組的短路電流達(dá)到額定電流時(shí)，一次繞組所施加的電壓（短路電壓）與額定電壓的比值百分?jǐn)?shù)。阻抗電壓Uk （%）是涉及到變壓器成本、效率和運(yùn)行的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和對(duì)變壓器進(jìn)行狀態(tài)診斷的主要參數(shù)依據(jù)之一。

    同容量的變壓器，阻抗電壓小的成本低，效率高，價(jià)格便宜，另外運(yùn)行時(shí)的壓降及電壓變動(dòng)率也小，電壓質(zhì)量容易得到控制和保證，因此從電網(wǎng)的運(yùn)行角度考慮，希望阻抗電壓小一些好。但從變壓器限制短路電流條件考慮，則希望阻抗電壓大一些好，以免電氣設(shè)備（如斷路器、隔離開關(guān)、電纜等）在運(yùn)行中經(jīng)受不住短路電流的作用而損壞。不同容量的變壓器對(duì)應(yīng)的阻抗電壓值國(guó)標(biāo)是有相關(guān)規(guī)定的，而對(duì)于大容量的變壓器和變電站的變壓器不在本文探討的范圍內(nèi)。本文是針對(duì)大量的10KV等級(jí)（及以下）的用戶變壓器進(jìn)行探討的。

    2、阻抗電壓的測(cè)量

    在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)中，阻抗電壓可以通過(guò)變壓器參數(shù)測(cè)試儀對(duì)變壓器進(jìn)行負(fù)載（短路）試驗(yàn)而測(cè)得。負(fù)載試驗(yàn)必須在額定頻率（正弦波形）和給至線圈額定電流下進(jìn)行，一般選擇變壓器一次側(cè)繞組為試驗(yàn)繞組，二次側(cè)（大電流側(cè)）人工短路，當(dāng)在一次側(cè)（額定電壓抽頭）加入額定頻率的交流電壓，使變壓器繞組內(nèi)的電流為額定值，測(cè)得所加的電壓和功率。注意二次側(cè)短路連接所用的連接板（電纜）的截面積要足夠大，不應(yīng)小于變壓器導(dǎo)線截面積，其長(zhǎng)度要盡可能的短，以防止因連接板電阻大而影響測(cè)量的準(zhǔn)確度。

    測(cè)得的電壓占加壓繞組額定電壓的百分?jǐn)?shù)即為阻抗電壓，即所測(cè)得的有功功率換算至額定溫度下的數(shù)值為負(fù)載（短路）損耗，這也是一個(gè)很重要的參數(shù)，但不在本文探討的范圍內(nèi)。

    用變壓器參數(shù)測(cè)試儀測(cè)量時(shí)，變壓器的容量是作為一個(gè)已知量，通常是把待測(cè)的變壓器銘牌的額定容量輸入測(cè)試儀。

三、阻抗電壓與變壓器容量的關(guān)系

    中小容量變壓器的阻抗電壓在GB1094.1、GB1094.5和GB6451有相關(guān)的規(guī)定，其中10KV電壓等級(jí)的變壓器額定容量和阻抗電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系整理匯總?cè)绫硪凰尽?/P>

    表一   變壓器容量和阻抗電壓的關(guān)系

    當(dāng)阻抗電壓值＜10％時(shí)，其允許偏差為±10％。阻抗電壓和變壓器容量的關(guān)系如下式所示： 

    1、輸入容量比實(shí)際容量小，則阻抗電壓偏小

    在（2）式的各參數(shù)中，額定電壓UN是一定的，繞組的電抗XT對(duì)于同一臺(tái)變壓器來(lái)說(shuō)也是一定的。在負(fù)載試驗(yàn)中，變壓器容量作為已知量輸入變壓器參數(shù)測(cè)試儀，當(dāng)輸入的容量值比變壓器的實(shí)際容量小時(shí)，根據(jù)（2）式可知，這時(shí)計(jì)算出來(lái)的阻抗電壓值偏小。

    舉例：待測(cè)變壓器型號(hào)為S11-500KVA/10/0.4KV，用變壓器參數(shù)測(cè)試儀對(duì)其進(jìn)行負(fù)載試驗(yàn)，實(shí)測(cè)得繞組的電抗XT＝8.112Ω,計(jì)算得阻抗電壓Uk＝4.057（折算至參考溫度，下同），偏差在允許范圍內(nèi)。當(dāng)把變壓器額定容量由500KVA變?yōu)?00KVA輸入到測(cè)試儀，計(jì)算得阻抗電壓Uk＝3.245。這個(gè)阻抗電壓值比表一參考值4偏差了－18.875％，大大超出了允許偏差（±10％）。

    2、輸入容量比實(shí)際容量大，則阻抗電壓偏大

    相反，當(dāng)輸入的容量值比變壓器的實(shí)際容量大時(shí)，根據(jù)（2）式可知，這時(shí)計(jì)算出來(lái)的阻抗電壓值偏大。

    舉例：如上例的待測(cè)變壓器把變壓器額定容量由500KVA變?yōu)?30KVA輸入到測(cè)試儀，計(jì)算得阻抗電壓Uk＝5.111。這個(gè)阻抗電壓值比表一參考值4.5偏差了＋13.578％，也超出了允許偏差（±10％）。本例剛好是臨界值，由500KVA變?yōu)?30KVA，其參考的標(biāo)準(zhǔn)阻抗電壓值也由4變?yōu)?.5。即使這樣，其偏差仍然超出允許值。其他情況大多偏差±15％以上。

    通過(guò)以上的分析和探討，可以看出變壓器的容量與其阻抗電壓存在著對(duì)應(yīng)關(guān)系。變壓器廠家生產(chǎn)變壓器（配變）時(shí)，每種型號(hào)的變壓器基本上是批量生產(chǎn)的，變壓器的參數(shù)都穩(wěn)定在國(guó)家允許的范圍內(nèi)，就變壓器本身而言大多是符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的。問(wèn)題是實(shí)際試驗(yàn)當(dāng)，卻發(fā)現(xiàn)一小部分的配變存在銘牌容量和實(shí)際容量不符的現(xiàn)象，這是受利益的驅(qū)使，有人鋌而走險(xiǎn)篡改銘牌和合格證的非法行為造成的。所以，通過(guò)變壓器參數(shù)測(cè)試儀對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的變壓器進(jìn)行負(fù)載試驗(yàn)，測(cè)得阻抗電壓值，和表一的標(biāo)準(zhǔn)參考值進(jìn)行比較，對(duì)偏差大小進(jìn)行分析比較，初步判斷所測(cè)的變壓器容量是否存在不符。這種方法簡(jiǎn)單、易行、快速。

四、在電費(fèi)計(jì)量上的應(yīng)用

    探討變壓器容量和阻抗電壓的關(guān)系，其最終是應(yīng)用在電費(fèi)計(jì)量方面，使產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，或者說(shuō)挽回部分電費(fèi)的損失。之所以會(huì)出現(xiàn)銘牌容量和實(shí)際容量不符的現(xiàn)象，對(duì)這些變壓器進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)阻抗電壓值絕大部分都是偏小，這個(gè)現(xiàn)象并非偶然，因?yàn)檫@些變壓器的用電性質(zhì)均屬大工業(yè)用電。

    按國(guó)家有關(guān)規(guī)定，大工業(yè)用電的范圍是指凡以電為原動(dòng)力的一切工業(yè)生產(chǎn)，受電變壓器總?cè)萘吭?15千伏安及以上的大工業(yè)用戶。大工業(yè)用戶的電費(fèi)計(jì)算公式：電費(fèi)金額=基本電費(fèi)+電度電費(fèi)+功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi) 

    基本電費(fèi)（按變壓器容量）=計(jì)費(fèi)容量×基本電價(jià)

    基本電費(fèi)是按變壓器容量來(lái)計(jì)算的，根據(jù)國(guó)務(wù)院頒發(fā)的《電價(jià)改革方案》精神，從2004年下半年開始，全國(guó)大工業(yè)用電中的基本電費(fèi)大幅度提高，以廣東省為例，大工業(yè)用電變壓器容量電價(jià)從9元／千伏安·月調(diào)整為18元／千伏安·月。一個(gè)大工業(yè)用戶如上例把實(shí)際容量為500KVA的變壓器改為400KVA的變壓器，那么它每個(gè)月可以少支付電費(fèi)（基本電費(fèi)）：（500－400）×18＝1800元，一年就1800×12＝21600元。這也就意味著供電部門每年損失21600元，如果象這樣的變壓器有一定數(shù)量的話，損失更大，每年將數(shù)以百萬(wàn)計(jì)，而且是一個(gè)長(zhǎng)期的電費(fèi)損失。

    為了少付電費(fèi)，個(gè)別大工業(yè)用戶和變壓器廠家的部分人員串通，擅自更改變壓器的參數(shù)和銘牌，為了掩人耳目，一般情況下只把變壓器的銘牌容量降低一級(jí)，這樣變壓器的外形尺寸相差不大，一般人不易察覺(jué)。在國(guó)家規(guī)定的變壓器交接試驗(yàn)中也沒(méi)有哪一個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目可以測(cè)試出當(dāng)中的貓膩。針對(duì)這種情況，本文通過(guò)對(duì)變壓器容量和阻抗電壓的關(guān)系進(jìn)行分析探討，提出一種簡(jiǎn)單易行的檢測(cè)方法：用變壓器參數(shù)測(cè)試儀（一般的電力企業(yè)都有）進(jìn)行負(fù)載試驗(yàn)，測(cè)得變壓器的阻抗電壓，如果阻抗電壓值超出允許的偏差±13％（國(guó)標(biāo)規(guī)定允許偏差是±10％，考慮到測(cè)試過(guò)程和儀器本身的些許誤差，實(shí)際操作可以取±13％～±15％），則初步判斷該變壓器存在容量不符或超出國(guó)標(biāo)，然后在進(jìn)一步檢測(cè)（可用直接負(fù)載法），確認(rèn)其是否存在問(wèn)題。通過(guò)此法可以為供電企業(yè)挽回不少的電費(fèi)，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益，值得在各地推廣使用。

    參考文獻(xiàn)：
    1、李建明、朱康 主編  高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法 中國(guó)電力出版社，2001
    2、李堅(jiān)編   電網(wǎng)運(yùn)行及調(diào)度技術(shù)問(wèn)答 中國(guó)電力出版社，2004
    3、電力工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編 電機(jī)及變壓器類  中國(guó)電力出版社，1996