电力变压器负载损耗检测结果的不确定度分析评定

1 概述
当代中国经济飞速发展，其中电力能源起着无可厚非的作用，电力变压器在电力系统中更是承担重中之重的责任。

电力变压器损耗影响着其本身的效率以及寿命，如何检测并降低损耗的意义重大。

本文将以10 kV配电变压器为例，对在符合相关标准规定并满足检测仪器要求的检测环境条件下，所得出的负载损耗检测结果进行不确定度分析评定。

变压器的负载损耗即是可变损失，是将变压器一侧绕组短路，从另一侧加入额定频率交流电压，使其绕组内的电流为额定值，所测得的有功功率换算到额定温度下的数值。

由于测量误差的存在，对被测量结果的不能肯定的程度就是不确定度，它是以误差理论为基础的，表征测量结果的分散程度。

相关规程、检测仪器、检测程序如下：
评定依据：GB 1094.1—2013 电力变压器第1部分：总则。

检测使用仪器设备：HCS6000 变压器空载负载损耗测试仪、TSGC2-15 接触调压器。

检测设备技术指标：
A．HCS6000 变压器空载负载损耗测试仪：电压准确度等级为0.2级，电流准确度等级为0.2级，功率准确度等级为0.5级(cosφ>0.1)/1.0级(0.02<cosφ≤0.1)，使用环境湿度≤85% RH，使用环境温度为-10℃～50℃，工作电源为AC220 V±10%，工作电源频率为50±1 Hz。

B．TSGC2-15接触调压器：额定输入电压为380 V，额定输出容量为15 kVA、额定输出电压范围为(0～430)V、额定输出电流为20A。

检测程序：将三相电源接至HCS6000调压器的输入端子，调压器输出接HCS6000 变压器空载负载损耗测试仪输入端，测试仪输出接变压器高压侧，变压器低压侧短接。

三相负载测试时，先接通电源，再调节调压器电压使高压侧加到额定电流，测量负载损耗，再将调压器调回零位，断开电源。

不确定度评定结果使用：如符合上述条件，一般可直接使用本评定方法。

2 数学模型
P
k
= P
k
’(W)
式中： P
k
——被试品的负载损耗值；
P
k
’——变压器空载负载损耗测试仪示值。

3 标准不确定度分量
由检测重复性引入的标准不确定度分量U
A
，采用A类方法评定；
由测试仪功率准确度引入的标准不确定度分量U
B1
，采用B类方法评定；
由测试仪功率示值的分辨力引入的标准不确定度
分量U
B2
，采用B类方法评定；
由检测环境因素引入的标准不确定度分量U
B1
，采用B类方法评定。

4 标准不确定度分量分析过程
4.1 由检测重复性引入的标准不确定度分量U
A 将被试品在重复性条件下进行10次独立检测，
电力变压器负载损耗检测结果的不确定度分析评定
文/吴泳航 严向坤 杨健
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用贝塞尔公式计算测量试验标准差为：
1
)()(1
2
--=
∑=n P P P s n
i k i k = 7.55 W
测量一组数据引入的A 类标准不确定分量，即为由检测重复性引入的标准不确定度分量U A ：
u A =
)()
(k k P s N
P s == 7.55 W 4.2 由测试仪功率准确度引入的标准不确定度分量U B1
由于功率因素cos φ测得值均大于0.1，所以测试仪功率准确度为0.5级，测得负载损耗平均值为1 532.7 W ，区间半宽a B1 = 0.005×1 532.7 W = 7.66 W ，又因区间内服从均匀分布，包含因子
k =
3，则得出该标准不确定度分量为：
u B1 = 3
1B a = 4.42 W 4.3 由测试仪功率示值的分辨力引入的标准不确定度分量U B2
测试仪功率示值分辨力误差最大为0.1 W ，因此其区间半宽为a B2 = 0.1 W / 2 = 0.05 W ，而且区间内
服从均匀分布，所以其包含因子为k =
3，则得出
该标准不确定度分量为：
u B2 =
3
2
B a = 0.028 9 W 因为U B2<u A ，所以不会考虑由示值分辨率引入的影响。

4.4 由检测环境因素引入的标准不确定度分量U B3
由于检测时温湿度等周围环境因素都控制在检测仪器符合相关标准规定以及满足要求的检测环境条件下，所以可以忽略不计由检测环境因素引入的标准不确定度分量U B3。

5 标准不确定 度分析评定合成
各不确定度分量如表2所示。

由于是直接测量，所以以上各标准不确定度分量是互不相关的，可以采用方和根的方法合成，合成的标准不确定度为：
表1为统计的检测结果。

表1 10次重复性检测结果
序号P k W 序号P k W 1 1 523.1 6 1 533.4 2 1 524.3 7 1 533.8 3 1 526.5 8 1 538.7 4 1 527.5
9
1 543.0
51531.7 10
1 544.5
平均值P
1 532.7
67
u c =
∑
=
+
N
i
B i
A
u
u
1
2
2= 8.75 W
6 扩展不确定度计算
取包含因子k = 2，可以得出扩展不确定度为：
U = k×Uc = 2×U
c
= 17.50 W ≈ 18 W
7 不确定度结果
电力变压器负载损耗检测结果的不确定度最佳估计值为：
P k = 1 533 W；U= 18 W，k= 2
作者简介:
吴泳航（1991—），男，助理工程师，本科，
任职于广州粤能电力科技开发有限公司，从事电
能计量、高压仪器检测工作；严向坤（1984—），
男，工程师，本科，任职于广州粤能电力科技开发
有限公司，从事电能计量、高压仪器检测工作；杨健
（1994—），男，本科，任职于广州宇阳电力科技有
限公司，从事电能计量、高压仪器检测工作。

表2 测量不确定度分量汇总
序号不确定度分量来源评定方法符号标准不确定度
1检测重复性A U A7.55 W 2测试仪功率准确度B U B1 4.42 W 3测试仪功率示值分辨力B U B2忽略4检测环境因素B U B3忽略
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