變壓器繞組溫升試驗不確定度評定

樂洋鑠

摘 要：結(jié)合繞組溫升試驗和不確定度評定和標示公式，本文就電阻法測變壓器繞組溫升項目涉及到的部分影響結(jié)果的因素進行了歸納和不確定度的計算。

關(guān)鍵詞：繞組溫升；不確定度；變壓器

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

1 測試概況

電器安全測試中的溫升試驗是比較常見的，變壓器因為其繞組特性，工作時溫度較高，影響變壓器安全性。測量繞組溫升一般有熱電偶法和電阻法，預埋熱電偶比較復雜而且某個點的溫度也不能代表繞組整體水平，所以標準規(guī)定除非繞組是不均勻的，或是難于進行必要的連接，才使用熱電偶法，一般采取電阻法測繞組直流電阻再換算成溫升。

繞組法測溫升的原理是：銅、鋁等金屬，因其電阻隨溫度的改變會有特定的規(guī)律的變化。實驗之前需對樣品和環(huán)境進行預處理，使之均達到熱平衡狀態(tài)。根據(jù)電阻法公式，需要測得試驗開始時的電阻、室溫，試驗結(jié)束時的電阻室溫，并確定k值。由于無法在斷電瞬間測得試驗結(jié)束時電阻，所以在斷開開關(guān)后需要通過短時間間隔多次測量的電阻值，采用倒推法擬合曲線或繪圖等方式，確定開關(guān)斷開瞬間的熱態(tài)電阻電阻值。

由于電阻法測繞組溫升試驗能同時考核實驗室在樣品處理、測試方法、環(huán)境控制能力等幾個方面的能力，所以經(jīng)常運用在跨實驗室的能力驗證比對中。而又由于不同實驗室在試驗技術(shù)、樣品制備、實施過程中的不同，甚至一些偶然因素也會影響試驗結(jié)果，所以部分能力驗證組織方要求在提供試驗結(jié)果的同時還需要提供不確定度影響因素及不確定度的要求。

2 預處理

對樣品和環(huán)境進行標準要求的預處理是測量繞組溫升得到準確結(jié)果的先決條件。根據(jù)選擇的標準GB4706.1-2005實施和能力驗證組織方的有求，在把實驗室環(huán)境溫度控制在23℃±1℃范圍內(nèi)，設(shè)置好測試角，連接好負載，測試用導線和監(jiān)測環(huán)境和繞組溫度的熱電偶，在試驗開始之前變壓器樣品在符合要求的環(huán)境下擺放至少24h，確保熱平衡。

3 試驗流程

（1）變壓器樣品熱平衡后，測初始繞組阻值R1及對應環(huán)境溫度t1。

（2）仔細閱讀作業(yè)指導書，按要求連接電源，負載，調(diào)節(jié)負載阻值，使用功率計監(jiān)測變壓器初次極兩端電壓電流符合作業(yè)指導書要求。

（3）使用熱電偶監(jiān)測環(huán)境溫度和變壓器繞組溫度，確保環(huán)境溫度在23℃±1℃范圍內(nèi)，繞組工作至符合作業(yè)指導書要求且溫度達到最高且穩(wěn)定，即變壓器在1h時之間溫度變化不超過1℃，就認為是熱平衡狀態(tài)。

（4）斷電后，使用直流電阻測試儀記錄短時間內(nèi)間隔的多個電阻阻值，并畫熱態(tài)電阻阻值散點圖并通過曲線擬合的方式確定開關(guān)斷開瞬關(guān)阻值R2。

由標準給出的公式出發(fā)，采用銅繞組k=234.5

R2、R1、t1、t2、 均為影響Δt因素，不確定度u1、u2、u3、u4。。

4 不確定度評定

4.1 開關(guān)斷開瞬間熱態(tài)電阻引入不確定度分量u1

斷電后，隔一段時間測得的一系類阻值y與取值得時間t可作散點圖，并根據(jù)最小二乘法進行線性回歸，此方法引入的不確定度采用A類評定。

設(shè)方程為

設(shè)xi=（ti-2），則方程體現(xiàn)為：

ti時間

yi測得的電阻值

修正曲線上的電阻值

a修正曲線上的截距

b線性修正曲線的斜率

計算：（見表2）

斜率b

截距a==424.046-（-0.0382*9）=424.3898

修正曲線

時間為0s時電阻值：

相關(guān)系數(shù)絕對值接近1，查相關(guān)系數(shù)檢驗表可知，X與Y線性關(guān)系明顯，回歸方程有意義。

4.2 冷態(tài)電阻不確定度分量u2

根據(jù)校準證書GOM-805 直流微歐姆計相對擴展不確定度Ureal=5.8×10-4（k=2），采用B類不確定度評定。

環(huán)境溫度與繞組溫度在預處理結(jié)束后的溫度差引入的不確定度分量u22。

雖然默認預處理結(jié)束環(huán)境溫度與繞組溫度相等，但實際情況有可能存在偏差，估計為±0.3℃，呈正態(tài)分布，置信概率99%，包含因子k=2.58，采用B類不確定度評定。

綜合

4.3 試驗開始時繞組溫度t1不確定度u3

根據(jù)校準證書GP10-1C1H 無紙記錄儀 擴展不確定度 Ureal=0.1℃（k=2）采用B類不確定度評定。

4.4 試驗結(jié)束時冷卻空氣溫度t2給出的不確定度u4

根據(jù)校準證書GP10-1C1H 無紙記錄儀 擴展不確定度 Ureal=0.1℃（k=2）采用B類不確定度評定。

4.5 熱穩(wěn)定狀態(tài)判定的卻確定度分量

溫度變化在1h時之內(nèi)變化不超過1℃，是判斷是否達到熱平衡狀態(tài)的依據(jù)。適用于B類不確定度評定，測量溫度均勻分布，故包含因子。

4.6 合成不確定度uc

電阻法溫升公式

R2=結(jié)束時熱態(tài)繞組電阻

R1=383.97Ω開始時冷態(tài)繞組電阻

t2=23.4℃ 結(jié)束時環(huán)境溫度溫度

t1=23.4℃ 結(jié)束時環(huán)境溫度

由不同單位的5個影響因素微分結(jié)合方差和傳播系數(shù)合成標準不確定度公式：

參考文獻：

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