变压器绕组温升试验不确定度评定

乐洋铄

摘 要：结合绕组温升试验和不确定度评定和标示公式，本文就电阻法测变压器绕组温升项目涉及到的部分影响结果的因素进行了归纳和不确定度的计算。

关键词：绕组温升；不确定度；变压器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.039

1 测试概况

电器安全测试中的温升试验是比较常见的，变压器因为其绕组特性，工作时温度较高，影响变压器安全性。测量绕组温升一般有热电偶法和电阻法，预埋热电偶比较复杂而且某个点的温度也不能代表绕组整体水平，所以标准规定除非绕组是不均匀的，或是难于进行必要的连接，才使用热电偶法，一般采取电阻法测绕组直流电阻再换算成温升。

绕组法测温升的原理是：铜、铝等金属，因其电阻随温度的改变会有特定的规律的变化。实验之前需对样品和环境进行预处理，使之均达到热平衡状态。根据电阻法公式，需要测得试验开始时的电阻、室温，试验结束时的电阻室温，并确定k值。由于无法在断电瞬间测得试验结束时电阻，所以在断开开关后需要通过短时间间隔多次测量的电阻值，采用倒推法拟合曲线或绘图等方式，确定开关断开瞬间的热态电阻电阻值。

由于电阻法测绕组温升试验能同时考核实验室在样品处理、测试方法、环境控制能力等几个方面的能力，所以经常运用在跨实验室的能力验证比对中。而又由于不同实验室在试验技术、样品制备、实施过程中的不同，甚至一些偶然因素也会影响试验结果，所以部分能力验证组织方要求在提供试验结果的同时还需要提供不确定度影响因素及不确定度的要求。

2 预处理

对样品和环境进行标准要求的预处理是测量绕组温升得到准确结果的先决条件。根据选择的标准GB4706.1-2005实施和能力验证组织方的有求，在把实验室环境温度控制在23℃±1℃范围内，设置好测试角，连接好负载，测试用导线和监测环境和绕组温度的热电偶，在试验开始之前变压器样品在符合要求的环境下摆放至少24h，确保热平衡。

3 试验流程

（1）变压器样品热平衡后，测初始绕组阻值R1及对应环境温度t1。

（2）仔细阅读作业指导书，按要求连接电源，负载，调节负载阻值，使用功率计监测变压器初次极两端电压电流符合作业指导书要求。

（3）使用热电偶监测环境温度和变压器绕组温度，确保环境温度在23℃±1℃范围内，绕组工作至符合作业指导书要求且温度达到最高且稳定，即变压器在1h时之间温度变化不超过1℃，就认为是热平衡状态。

（4）断电后，使用直流电阻测试仪记录短时间内间隔的多个电阻阻值，并画热态电阻阻值散点图并通过曲线拟合的方式确定开关断开瞬关阻值R2。

由标准给出的公式出发，采用铜绕组k=234.5

R2、R1、t1、t2、 均为影响Δt因素，不确定度u1、u2、u3、u4。。

4 不确定度评定

4.1 开关断开瞬间热态电阻引入不确定度分量u1

断电后，隔一段时间测得的一系类阻值y与取值得时间t可作散点图，并根据最小二乘法进行线性回归，此方法引入的不确定度采用A类评定。

设方程为

设xi=（ti-2），则方程体现为：

ti时间

yi测得的电阻值

修正曲线上的电阻值

a修正曲线上的截距

b线性修正曲线的斜率

计算：（见表2）

斜率b

截距a==424.046-（-0.0382*9）=424.3898

修正曲线

时间为0s时电阻值：

相关系数绝对值接近1，查相关系数检验表可知，X与Y线性关系明显，回归方程有意义。

4.2 冷态电阻不确定度分量u2

根据校准证书GOM-805 直流微欧姆计相对扩展不确定度Ureal=5.8×10-4（k=2），采用B类不确定度评定。

环境温度与绕组温度在预处理结束后的温度差引入的不确定度分量u22。

虽然默认预处理结束环境温度与绕组温度相等，但实际情况有可能存在偏差，估计为±0.3℃，呈正态分布，置信概率99%，包含因子k=2.58，采用B類不确定度评定。

综合

4.3 试验开始时绕组温度t1不确定度u3

根据校准证书GP10-1C1H 无纸记录仪 扩展不确定度 Ureal=0.1℃（k=2）采用B类不确定度评定。

4.4 试验结束时冷却空气温度t2给出的不确定度u4

根据校准证书GP10-1C1H 无纸记录仪 扩展不确定度 Ureal=0.1℃（k=2）采用B类不确定度评定。

4.5 热稳定状态判定的却确定度分量

温度变化在1h时之内变化不超过1℃，是判断是否达到热平衡状态的依据。适用于B类不确定度评定，测量温度均匀分布，故包含因子。

4.6 合成不确定度uc

电阻法温升公式

R2=结束时热态绕组电阻

R1=383.97Ω开始时冷态绕组电阻

t2=23.4℃ 结束时环境温度温度

t1=23.4℃ 结束时环境温度

由不同单位的5个影响因素微分结合方差和传播系数合成标准不确定度公式：

参考文献：

[1]JJF1059-2011.测量不确定度评定与表示[S].

[2]何永政.质量检验不确定度与应用数理统计第二版[M].中国质检出版社，2007.

[3]施昌彦，宣安东.实用测量不确定度评定及案例[M].中国计量出版社，2015（08）：228-267.