电力变压器负载损耗试验测量结果不确定度评定

何东升 朱松广 罗海凹 欧志平

电力变压器负载损耗试验测量结果不确定度评定

何东升1,4朱松广1,4罗海凹1,2欧志平3

（1.国家智能电网输配电设备质量监督检验中心 2.华南理工大学 3.智检科技（广州）有限公司 4.广安电气检测中心（广东）有限公司）

以电力变压器负载损耗测试为例，介绍负载损耗试验的测试方法和试验原理；根据影响测量结果不确定度的各因素，建立负载损耗计算数学模型，并按照B类不确定度评定方法对测量结果进行不确定度评定和分析。该案例对第三方检测机构或企业实验室正确评估自身试验能力，合理评判和评估所检样品结果，具有重要的理论指导意义和工程应用价值。

电力变压器；负载损耗试验；不确定度评定

0　引言

不确定度是对测量结果分散性、准确性、有效性和可信性的不肯定程度，是定量反映测量结果质量的一个参数。目前，国际上推荐度量测量结果准确与否的基准就是不确定度[1]。不确定度越小，测量结果与被测量真值偏离越小，使用价值也越高。同时，测量结果不确定度也是判定真值标准精度、检测质量以及测量水平高低的一个重要依据[2]。ISO/IEC 17025:2005 —5—15《检测和校准实验室能力的通用要求》明确指出，校准实验室的每份证书或报告必须包含有关校准或测试结果不确定度的说明[3]。鉴于不确定度的重要性，我国分别发布了国家计量技术规范JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定和表示》和ISO/IEC 17025: 2017《检测和校准实验室能力认可准则》[4]。

变压器负载损耗又称短路损耗，是指电力变压器校准到额定电流和参考温度下，通过线圈绕组电阻产生的热效应而导致的损耗和漏磁场产生的涡流损耗等各种附加损耗。变压器负载损耗真实地反映了设备的能耗水平，是变压器自身损耗参数，是衡量电力变压器性能、品质和寿命的重要参数[5]。负载损耗测试的目的是验证该值是否在国家标准及用户合同要求的范围内，同时还可以发现线圈的结构和载流回路设计与制造的缺陷[6]。电力变压器负载损耗测试因试验繁琐、计算麻烦、影响因素和不确定参数较多，无论是第三方检测机构还是制造企业都较少有参考案例，行业内亟需提供标准化的工程应用案例。

1　测试方法及原理

根据GB 1094.1—2013《电力变压器第1部分总则》，负载损耗测试属于例行试验，测试电路如图1所示。

图1　负载损耗试验测试电路

变压器低压侧短接，高压侧施加额定电流，测量三相进线的功率值，即为常温下所测负载损耗，再进一步换算到参考温度为75℃下的负载损耗。实验室采用高精度功率分析仪WT500测试所有参数。变压器电压参数未超过WT500的输入范围，故无需电压互感器。电流采集采用高精度电流互感器。

2　实测情况

电源输出线通过功率分析仪WT500连接电力变压器高压ABC端子，读取功率分析仪WT500显示的功率值。电力变压器参数及测试结果如表1所示。

表1　电力变压器参数及测试结果

3　测量结果不确定度评定

3.1　负载损耗计算数学模型

根据JB/T 501—2006《电力变压器试验导则》第14条，负载损耗计算公式为

3.2　灵敏系数计算

根据公式

得

根据不确定度的传播律，灵敏系数为

4　标准不确定度

4.1　电阻测量不确定度分量

根据检定证书，直流电阻测试仪误差为0.2%，每次测量不确定度为0.0000002，因此，误差为

概率分布为矩形分布，标准不确定度为

其中，1和2分别为75℃时的负载损耗值对高压侧绕组电阻1和低压侧绕组电阻2的标准不确定度。

4.2　温度测量不确定度分量

根据检定证书，数据采集仪温度误差为0.1℃，概率分布为矩形分布，标准不确定度为

其中，3和4分别为75℃时的负载损耗值对电阻损耗测试时绕组温度1和负载损耗测试时绕组温度2标准不确定度。

4.3　损耗测量不确定度分量

其中，5和6分别为75℃时的负载损耗值对功率分析仪WT500两表法测量值1和2的标准不确定度。

4.4　电流互感器变比不确定度分量

根据检定证书，电流互感器的变比CT为20，精度为读数的0.05%，误差为CT=20×0.05%=0.01，概率分布为矩形分布，标准不确定度为

4.5　电流测量不确定度分量

根据检定证书，功率分析仪WT500电流量程为2 A；精度为读数和量程的0.1%，电流误差为=(22.292/20)×0.1%+2×0.1%=0.0031146，概率分布为矩形分布，标准不确定度为

其中，8为75℃时的负载损耗值对负载损耗测试时实际采集电流的标准不确定度。

4.6　合成标准不确定度

4.7　扩展不确定度的计算

5　标准不确定度一览表

标准不确定度一览表如表2所示。

表2　标准不确定度一览表

注：本例未计入测量时间等影响。

6　分析

7　结语

本文以电力变压器负载损耗试验测量结果的不确定度评定为例，分析检测实验室对产品进行不确定度评定的方法，对第三方检测实验室和电力变压器制造企业出厂试验进行不确定度评定工作具有一定的借鉴作用。不确定度分析不仅有助于第三方检测机构或电力变压器制造企业实验室正确评估自身检测能力，合理评估和评判所检样品结果，还为电力变压器制造企业和用户质量把控和隐患产品剔除起到预警作用，具有重要的理论指导意义和工程应用价值，为国家市场监督管理系统的质量监督、抽查和仲裁鉴定之类的检验工作，提供高准确率和高可靠性的数据，从而尽量减少及避免对样品的误判，给解决试验纠纷提供技术支持[6]。

[1] 张宸.无线电调频发信机自动测试系统不确定度评定分析[J].西安:西安电子科技大学,2012.

[2] 杨世元.测量不确定度的系统控制.第一届海峡两岸计量科技学术研讨会论文集[C].计量学报社出版,1995.

[3] 中国合格评定国家认可委员会.ISO/IEC17025:2017检测和校准实验室能力认可准则[S].2018.

[4] 国家质量监督检验检疫总局.JJF 1059.1—2012 测量不确定度的评定与表示[S].北京:中国质检出版社,2012.

[5] 何东升,林志力.变压器节能认证检测要点[J].认证技术,2010 (7):40-41,46.

[6] 何东升,林伟斌.逆变器效率测量试验不确定度评定[J].低压电器,2012(20):57-60.

Evaluation of Uncertainty in Measurement Results of Power Transformer Load Loss Test

He Dongsheng1,4Zhu Songguang1,4Luo Haiao1,2Ou Zhiping3

（1.China National Quality Supervision and Testing Center for Mid-low Voltage Transmission and Distribution Equipment 2.South China University of Technology 3.Zhijian Technology (Guangzhou) Co., Ltd. 4.Guang'an Electric Testing Center (Guangdong) Co., Ltd.）

Measurement uncertainty is a quantitative indicator to measure the accuracy of test results, which directly reflects the reliability and accuracy of test results, and is increasingly valued and applied in the measurement field. Taking the load loss measurement of power transformer as an example, the test method and test principle of load loss test are introduced. According to the factors affecting the measurement uncertainty, the mathematical model of load loss detection is established and measured according to the B-class uncertainty evaluation method. The results were evaluated and analyzed for uncertainty. This case has important theoretical guidance and engineering application value for the third-party testing organization or enterprise laboratory to correctly evaluate its own testing ability and to reasonably evaluate and evaluate the sample results.

Power Transformer; Load Loss Test; Evaluation of Uncertainty in Measurement

何东升，男，1978年生，硕士研究生，高级工程师，主要研究方向：测控系统集成应用和高、中、低压电力电器产品的试验、认证与设备研发。E-mail: china5371259@126.com

朱松广，男，1973年生，大学本科，主要研究方向：电气检测应用与管理。

罗海凹，男，1993年生，硕士研究生，主要研究方向：电力系统分析、稳定和控制等。

欧志平，男，1977年生，硕士研究生，主要研究方向：测控系统集成应用和电力检测设备开发与应用。