試驗(yàn)變壓器容量怎么選？

選試驗(yàn)變壓器的時(shí)候，很多人的第一反應(yīng)是看電壓——能升到多少千伏。這當(dāng)然很重要，但光盯電壓不管容量，遲早要吃虧。

選容量，本質(zhì)上是在算“夠不夠用"

試驗(yàn)變壓器跟電力變壓器不一樣。電力變壓器長(zhǎng)期滿載運(yùn)行，容量不夠會(huì)燒；試驗(yàn)變壓器只在耐壓試驗(yàn)中短暫工作，容量不夠最直接的表現(xiàn)是：電壓升不上去，或者升到一半就被試品“吃掉了"。

問(wèn)題的根源是被試品的電容效應(yīng)。電纜、電容器、大型電機(jī)繞組這些東西，在工頻電壓下會(huì)呈現(xiàn)出明顯的電容特性。舉個(gè)簡(jiǎn)單例子：一條長(zhǎng)10kV電纜，電容量大約0.3μF，在50Hz頻率下，它的容抗約10kΩ。施加35kV試驗(yàn)電壓時(shí)，電容電流大概在3.5A左右。如果試驗(yàn)變壓器容量不足，輸出電壓就會(huì)被拉下來(lái)，試驗(yàn)根本完不成。

怎么算夠不夠？有一個(gè)參考公式：Pn = K × Vn2 × ω × Ct × 10??
Pn是需要的容量(kVA)，Vn是試驗(yàn)電壓有效值(kV)，ω是角頻率(314rad/s，對(duì)應(yīng)50Hz)，Ct是被試品電容量(pF)，K是安全系數(shù)。

公式看著有點(diǎn)唬人，算起來(lái)其實(shí)不復(fù)雜。拿一臺(tái)電力變壓器來(lái)算：電壓等級(jí)220kV，電容量大約10000pF，工頻耐壓試驗(yàn)電壓368kV。代入公式：Pn = 1.2 × 3682 × 314 × 10000 × 10?? ≈ 510kVA。安全系數(shù)K取1.2的話，需要一臺(tái)容量約500kVA的試驗(yàn)變壓器才能完成試驗(yàn)。

很多現(xiàn)場(chǎng)選型時(shí)直接套公式，但必須強(qiáng)調(diào)，這個(gè)公式是理論估算，實(shí)際工程中還應(yīng)綜合考慮設(shè)備狀況、現(xiàn)場(chǎng)條件和安全冗余。具體參數(shù)最終應(yīng)以設(shè)備銘牌標(biāo)定值和現(xiàn)行有效標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)。

不同類型的產(chǎn)品，容量選法不一樣

油浸式試驗(yàn)變壓器是傳統(tǒng)選擇。上海滬陽(yáng)達(dá)的YD-5kVA/50kV交直流油浸式試驗(yàn)變壓器，容量5kVA，額定輸出50kV，高壓電流100mA（交流）/15mA（直流），輸入電壓200V。做一般10kV等級(jí)配電變壓器的出廠耐壓試驗(yàn)，這種規(guī)格足夠了。油浸式的優(yōu)點(diǎn)是過(guò)載能力強(qiáng)，散熱好，適合實(shí)驗(yàn)室和固定場(chǎng)所使用。但缺點(diǎn)也明顯：同樣5kVA，油浸式的重量比充氣式重不少，移動(dòng)起來(lái)費(fèi)勁。

交直流試驗(yàn)變壓器需要兼顧交流和直流兩種輸出模式。滬陽(yáng)達(dá)的5KVA/100KV交直流試驗(yàn)變壓器，容量5kVA，交流輸出100kV、直流可達(dá)140kV，高壓電流50mA（交流）/14mA（直流），輸入電壓200V。選這類產(chǎn)品時(shí)要注意，試驗(yàn)變壓器直流模式下的輸出電流通常比交流小不少。想用直流模式測(cè)大電容設(shè)備，比如長(zhǎng)電纜，得算清楚直流泄漏電流大概多大，別選小了。

輕型試驗(yàn)變壓器的賣點(diǎn)是體積小、重量輕。YDQ-3KVA/50KV充氣式輕型試驗(yàn)變壓器，容量3kVA，輸入電壓200V，高壓側(cè)50kV，輸出電流60mA，配套的調(diào)壓器額定容量15A，整套設(shè)備重量比同規(guī)格油浸式輕了不少?，F(xiàn)場(chǎng)搬運(yùn)不用靜止就能做試驗(yàn)，特別適合移動(dòng)頻繁的野外作業(yè)。缺點(diǎn)是在額定容量下的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間一般限制在半小時(shí)左右，長(zhǎng)時(shí)試驗(yàn)要注意控制。同系列還有6kVA、10kVA、15kVA、20kVA、30kVA、40kVA、50kVA等更大容量的型號(hào)，可適配更高電壓等級(jí)和更大電容量的被試品。

不同場(chǎng)景下的容量匹配建議

單純靠公式算出來(lái)的數(shù)字，在實(shí)操中往往還需要結(jié)合實(shí)際條件做取舍。以下場(chǎng)景搭配建議供參考，具體選型還需以設(shè)備說(shuō)明書和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

做配電變壓器出廠試驗(yàn)，試驗(yàn)電壓一般在35kV以內(nèi)，被試品電容量幾百pF到幾千pF不等。按公式估算，3kVA到5kVA的容量夠用了。上海滬陽(yáng)達(dá)的YD-5kVA/50kV油浸式或YDQ-3KVA/50KV充氣式都能滿足，充氣式更方便搬運(yùn)。

檢測(cè)高壓電纜，情況不同。10kV電纜每公里電容量大約0.3μF，即30萬(wàn)pF。做35kV直流耐壓時(shí)，試驗(yàn)電流達(dá)到I=2πfCU，代入數(shù)值后電流不小，需要的試驗(yàn)變壓器容量遠(yuǎn)大于算變壓器的值。10kV等級(jí)電纜推薦選10kVA以上，最好帶直流輸出功能，用直流模式避免電容電流消耗大量容量。

做GIS或大型發(fā)電機(jī)的絕緣試驗(yàn)，被試品電容量在幾千到上萬(wàn)pF之間，但試驗(yàn)電壓動(dòng)輒上百千伏。公式里的Vn2項(xiàng)增長(zhǎng)很快，容量需求會(huì)急劇放大。做110kV GIS的工頻耐壓，試驗(yàn)電壓230kV，電容量就算保守估計(jì)5000pF，需要的容量也超過(guò)了50kVA。滬陽(yáng)達(dá)10KVA/100KV超輕型試驗(yàn)變壓器可通過(guò)多臺(tái)串激方式獲得更高輸出電壓，每臺(tái)單臺(tái)試驗(yàn)變壓器體積小、重量輕，既可串接組合使用也可分開單獨(dú)使用，靈活性相當(dāng)好。

別被容量迷惑，科學(xué)選型是關(guān)鍵

容量選了合適，試驗(yàn)才能順利。一些簡(jiǎn)單的選型誤區(qū)值得留意：一是認(rèn)為容量越大越好——容量越大，試驗(yàn)變壓器設(shè)備越重，價(jià)格越高，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸和接線都更麻煩，夠用就行；二是只盯容量不顧電壓——電壓不夠，容量再大也無(wú)法完成耐壓試驗(yàn)。選型時(shí)，先定電壓——確保試驗(yàn)變壓器的額定輸出電壓高于被試品試驗(yàn)電壓，再算容量——滿足被試品電容電流對(duì)試驗(yàn)變壓器的容量需求。

上海滬陽(yáng)達(dá)提供的規(guī)格覆蓋了從1.5kVA/50kV到50kVA/150kV的多個(gè)檔位，無(wú)論是油浸式、充氣式還是干式，無(wú)論是小型配電變壓器還是大型GIS，基本都能找到對(duì)應(yīng)的型號(hào)。選型這件事，關(guān)鍵是搞清楚自己要測(cè)什么、測(cè)到什么程度，然后按實(shí)際需要來(lái)挑。