电压比

物理学术语

变压器的电压比n与一次、二次绕组的匝数和电压之间的关系如下：

不确定度

介绍了电力变压器的电压比测量不确定度的评定。建立了数学模型，通过对影响测量结果的不确定度分量的分析和量化计算被测量的合成不确定度和扩展不确定度。

电力变压器的电压比测量，又称变比测量。变比测量是变压器产品的例行试验，在变压器生产甚至直接安装运行的过程中该项试验要进行多次。在变压器总装配完成后所进行的电压比测量，其目的是检查操动机构指示位置与内部实际位置是否一致及线端标志是否正确，电压比是否符合技术要求。参照JJF 1059－1999《测量不确定度评定与表示》等规范和标准对三相变压器的变比测量结果的不确定度进行了分析和评定。

不确定度来源分析

测量输出量E的标准不确定度uc来源主要有三个方面：测量重复性引起的不确定度分量u1、变比仪的示值误差引起的不确定度分量u2和由仪器示值稳定性引起的不确定度分量u3。由于测量原理采用的是电桥法测量电压，电桥的输出电压与电源电压无关，这就消除了不平衡电桥的电源电压波动对输出电压的影响。

分析不确定度的性质可知，u1采用不确定度的A类评定，u2和u3采用不确定度的B类评定。

不确定度分量的评定

1、变比Ki 测量重复性引起的不确定度u1：

SFP－420000/220型变压器额定分接AO－ca变比约为12.10，连续测量10次( 每次测量重新接线) ，得到的测量列如下： 12.11，12.10，12.11，12.12，12.11，12.10，12.11，12.12，12.10，12.09。

2、变比仪的示值误差引起的不确定度u2：

根据仪器使用说明书，变比测试仪的最大允许误差为±0.2% ，在测量三相变压器SFP－420000/220额定分接AX－ca变比时的最大误差为±0.0242，在此区间内服从均匀分布。

3、仪器示值稳定性引起的不确定度u3：

在测试完变比后，对该试品额定分接AO－ca每隔15min 进行一次测量，共测8次，结合之前测得的10次数据，发现仪器变比测量的示值稳定度不超过±0.03，取均匀分布。

扩展不确定度评定

取置信概率P=95% ，υeff=48，查t分布表并将有效自由度近似取为45得到 t95=2.01。

扩展不确定度U为U= t95( 45) × uc=2.01×0.0019=0.0038。

不确定度报告

SFP－420000/220型电力变压器额定分接绕组变比值测量结果的扩展不确定度为：

U=0.0038；自由度υeff=48

换算至相对扩展不确定度为：

Urel=0.016%；自由度υeff =48

取值分析

为了优化特高压变压器短路电压比这一参数，结合实例分析了特高压变压器短路电压比的取值对500kV母线三相短路电流的影响，并采用了一种电力系统无功平衡快速分析方法；利用有功传输和无功需求之间的定量关系进行无功平衡快速分析，探讨了特高压变压器短路电压比的取值对系统无功补偿效果的影响。仿真结果表明：系统短路容量越大，提高变压器短路电压比对500kV母线三相短路电流的限制作用越明显。

500kV母线三相短路电流

1、1000kV系统提供的短路电流

特高压主变为2 ×3000MVA，变比为1050/525/110kV；XL为发电厂到1000kV 变电站500kV母线的等值线路阻抗（双回 2×LGJ-630 型号导线）；Uk%为发电厂升压变的短路电压比，取18%；机组容量为1000MW/台，Xd 为发电机机组的次暂态电抗，取0.18；PG 为发电机有功出力，cosψ为发电机的等值功率因数，取0.9。

1000kV系统通过变压器注入500kV母线的短路电流IfS与1000kV系统的短路容量Sd、变压器的额定容量ST、变压器高压-中压侧短路电压比Uk%有关。

当系统短路容量确定时，提高变压器高压-中压侧短路电压比对500kV母线三相短路电流有明显的限制作用，且系统短路容量越大限制作用越明显。

当增大主变额定容量时，在500kV母线最大三相短路电流一定的约束下，将导致500kV电网其他电源注入该母线的短路电流值逐渐减小。

2、地方电厂向500kV母线提供的短路电流：

由于500kV母线发生短路时，接入该母线的电源线路（分区电源）亦要对500kV母线提供短路电流。为方便计算，用不同容量的机组向500kV母线提供的短路电流值来替代500kV不同供电能力的分区电源对500kV母线短路电流的影响。

3、变压器短路电压比对500kV系统允许注入的短路电流裕度的影响：

（1）当1000kV变电站短路容量为90GVA，且主变高压-中压侧短路电压比为15%时，允许500kV电网其他电源注入其500kV母线的短路电流仅为7.44kA；而当1000kV变电站短路容量为30GVA且主变高压-中压侧短路电压比为24%时，允许500kV电网其他电源注入其500kV母线的短路电流达到22.90kA，差值达15.46kA。

（2）对于新建特高压变电站，1000kV系统短路容量正常情况下不会达到90GVA，当变电站1000kV母线短路容量为60GVA，主变高压-中压侧短路电压比分别取15%和24%，允许500kV电网其他电源注入其500kV母线的短路电流相差6.99kA。

变压器短路电压比对容性无功补偿的影响

对于特高压变电站，增大变压器短路电压比能有效降低短路电流，但同时也相应增加了变压器无功损耗，通常特高压变压器通过第3绕组（110kV）所接的容性无功对其加以补偿。

1、无功平衡计算方法：

采用的电力系统无功平衡快速分析方法，利用有功传输和无功需求之间的定量关系进行无功平衡快速分析。

2、算例：

在同一负载率下，变压器无功损耗随变压器短路阻抗的提高而增大；在同一短路电压比下，则随着主变负载率的增大而增大。当变压器重载，负载率为90%时，主变短路阻抗提高至24%，每台变压器无功损耗为583.05 Mvar，其占到主变容量的19.44%。

3、计及无功补偿后的变压器无功损耗：

变压器负载率小于50%时，两台主变的无功损耗随变压器高压-中压侧短路电压比的增长速度较慢；当变压器负载率高于50%时，两台主变的无功损耗随变压器短路电压比的增长迅速增加。为充分利用变压器的容量，显然，在变压器负载率高于50%以后，需通过变压器第3绕组采取投入无功补偿装置的方法来降低无功损耗。

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