1 引言
中國的居民生活和農業生產用電實行單一制的電度電價，而變壓器容量在 315 kVA 及以上工商業及其他用戶實行兩部制電價，即一部分是與用電量對應的電量電價，另一部分是與容量對應的基本電價[1]。一些用戶通過購買不達標或者改、換變壓器銘牌數據等弄虛作假手段以達到減少基本電價費用的目的。這不但給電力企業帶來了嚴重的經濟損失，還對用戶自身安全構成了威脅。為了防止此類事情的發生，往往通過便攜式變壓器容量測試儀對變壓器進行測試，通過測試結果判斷變壓器的實際容量與銘牌是否一致，防止用戶利用變壓器的實際容量與銘牌容量不符進行竊電。作為現場測量變壓器容量的專用儀器，變壓器容量測試儀已經是電力部門有效監測變壓器容量，成為了防止用戶改、換變壓器銘牌、虛報變壓器容量的有效設備。
2 配電變壓器容量測試原理概述
變壓器容量反映了變壓器帶負載能力，在變壓器額定容量下運行的運行效益*好，此時的變壓器溫升值在國家標準《電力變壓器》（GB/T 1094.1—2013）的規定范圍內。換句話來說，通過型式試驗的溫升試驗可以判定每個定型規格的變壓器容量，但溫升試驗要在額定損耗下進行，時間較長（10 h 左右），這在現場條件下很難實現。
變壓器溫升是由變壓器損耗和散熱條件決定的，國標《油浸式電力變壓器性能參數和要求》（GB/T 6451—2015）和《干式電力變壓器技術參數和要求（GB/T 10228—2015）明確規定了不同容量變壓器的空載損耗、空載電流、負載損耗、阻抗電壓的標準值，如表 1 和表 2 所示，同時，國標《電力變壓器》（GB/T 1094—2013）規定了變壓器損耗、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，可以通過變壓器損耗值來間接判斷變壓器容量，因為如果損耗值符合要求，則變壓器的溫升也符合要求，因此，通過測量損耗值可以間接校定變壓器溫升是否達標，達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構參數，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數表示，由變壓器的鐵心結構、尺寸、繞組線圈匝數和線圈外形等決定。每臺變壓器定型后，其阻抗電壓也一定。國家標準對于不同容量的變壓器阻抗電壓有明確規定，同時允許有±10%的偏差[3-5]，比如 10 kV 等級額定容量為 1 000 kVA 配電變壓器阻抗電壓為 4.5%，按照國標，在允許偏差范圍內，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 進行負載試驗，其測量結果將超出偏差范圍，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，更新換代速度加快。變壓器損耗由空載損耗和負載損耗構成，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載損耗（銅損）。節能變壓器大幅度降低的是空載損耗，比如 S9 型節能電力變壓器比 S7型電力變壓器空載損耗降低了 38%，而負載損耗只降低了22%，由于 S11 采用了新的卷鐵心結構，空載損耗較 S9 下降了 30%，空載電流下降了 70%，而負載損耗并沒有變化[6]。所以，可以通過測量空載損耗和負載損耗來判斷變壓器的型式和容量。
一臺變壓器的容量、變比、線圈直流電阻、鐵心材質、截面以及額定電壓、額定電流、空載損耗、空載電流、負載損耗、阻抗電壓等是制造出來后就固有的，其中，空載損耗、負載損耗的數值因變壓器容量的不同而不同；一定容量區間內的阻抗電壓（實際制造時允許在偏差范圍內）、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量變壓器的阻抗電壓、空載損耗和負載損耗，然后根據國家標準損耗數據比較來判斷其額定容量。這種通過阻抗電壓、空載損耗、負載損耗三者相結合來判斷變壓器容量的方法稱為“三要素法”。具體實施過程是將阻抗電壓、空載損耗、負載損耗三者與國標規定值進行比較，如果測量值在國標允許的偏差范圍內，則變壓器容量測量準確；反之則不準確，需要進一步判斷。
3 實測對比分析
3.1 實測變壓器基本參數
分別選取 1 臺油浸式和 1 臺干式 10 kV 配電變壓器作為檢測對象，被 10 kV 配電變壓器的部分銘牌參數數據如表 4所示。
3.2 測試儀數據輸入要求
按照 ERS-908 變壓器容量測試儀說明要求，需要準確輸入以下參數：被試變壓器高低壓側電壓數值、變壓器類型、阻抗電壓、分接檔位位置、聯結組別、銘牌標稱容量和當前溫度等參數。
3.3 變壓器容量測試儀測試結果
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%，與國標標準值相同；干式配電變壓器 SCB11-1600/10-0.4 的短路阻抗為 6.28%，與國標標準值不同，因此，在測試的時候分別設置進行測量，測試結果如表 5 所示。從結果上看，輸入的短路阻抗值如果與國標相同，測試出的變壓器容量跟銘牌標注容量吻合；輸入的短路阻抗值如果為非國家標準值，測試結果存在偏差，但是偏差值均未超過 10%。
3.4 “三要素法”測試結果
通過變壓器空負載測試儀測量以上 2 臺變壓器的阻抗電壓、空載損耗和負載損耗，然后對比表 1 和表 2 的數據來判斷其額定容量，結果如表 6 所示。將測試的阻抗電壓、空載損耗以負載損耗與表 1 和表 2 的數據比較可知，變壓器實際容量與銘牌標注容量吻合。
3.5 結果分析與注意事項
通過表 5 和表 6 可以發現，對于國家標準范疇的變壓器，現行變壓器容量測試儀準確率還是相當高的，測試結果與銘牌數值相吻合。對于非標準變壓器的容量測試本文未作探討。在測試過程中為了保證測試準確，還需要注意以下問題。
3.5.1 低壓側必須短接良好
短接的質量會直接影響到負載損耗的測量，即直接影響到容量的測量。測量時，必須用螺母把短接電纜擰緊，以保證接觸電阻*小。特別注意的是，一些便攜式的變壓器容量儀器配帶的短接線，只適用 1 600 kVA 以下的變壓器，如果測量的變壓器大于 1 600 kVA，就必須改用銅排短接。
3.5.2 正確地設置儀器參數
阻抗電壓作為現場測試變壓器容量必不可少的關鍵參數之一，必須錄入正確，錯誤的錄入阻抗電壓就會直接導致錯誤的測量結果。被測變壓器是標準的變壓器時，可以直接在儀器參數的變壓器類型中選中對應的變壓器類型，測試儀即可自動調出被測變壓器對應的國標阻抗電壓值用于容量計算；被測變壓器是非標的變壓器或在標準的變壓器類型里找不到對應的變壓器型號時，需要選擇非標類型，然后手工錄入對應的變壓器標準阻抗電壓值。此外，還要注意測量時調壓分接檔位必須在額定檔、環境溫度要正確輸入等事項。
4 結束語
由于國標對配電變壓器的阻抗有±10%允許偏差，如果變壓器容量測試儀是基于阻抗法原理測試會因容許偏差而折算產生一定的誤差。現場使用變壓器容量測試儀進行容量測定只作為一種篩選手段，當發現變壓容量可疑時，需要在多方面確認，比如實測出變壓器的阻抗電壓、空載損耗和負載損耗，判斷與銘牌標記是否相符。當阻抗電壓、空載損耗和負載損耗都沒問題時，一般可以認為變壓器容量合格，如果需要進一步確認，就必須得采用溫升試驗才能*終確定。
