電壓比

變壓器的電壓比n與一次、二次繞組的匝數和電壓之間的關係如下：

n=V1/V2=N1/N2

式中:N1為變壓器一次（初級）繞組，

N2為二次（次級）繞組，

V1為一次繞組兩端的電壓，

V2是二次繞組兩端的電壓。

升壓變壓器的電壓比n小於1，降壓變壓器的電壓比n大於1，隔離變壓器的電壓比等於1。

基本介紹

• 中文名：電壓比
• 外文名：voltage ratio
• 學科：物理學

變壓器電壓比測量結果的不確定度評定

介紹了電力變壓器的電壓比測量不確定度的評定。建立了數學模型，通過對影響測量結果的不確定度分量的分析和量化計算被測量的合成不確定度和擴展不確定度。

電力變壓器的電壓比測量，又稱變比測量。變比測量是變壓器產品的例行試驗，在變壓器生產甚至直接安裝運行的過程中該項試驗要進行多次。在變壓器總裝配完成後所進行的電壓比測量，其目的是檢查操動機構指示位置與內部實際位置是否一致及線端標誌是否正確，電壓比是否符合技術要求。參照JJF 1059－1999《測量不確定度評定與表示》等規範和標準對三相變壓器的變比測量結果的不確定度進行了分析和評定。

不確定度來源分析

測量輸出量E的標準不確定度u_c來源主要有三個方面：測量重複性引起的不確定度分量u₁、變比儀的示值誤差引起的不確定度分量u₂和由儀器示值穩定性引起的不確定度分量u₃。由於測量原理採用的是電橋法測量電壓，電橋的輸出電壓與電源電壓無關，這就消除了不平衡電橋的電源電壓波動對輸出電壓的影響。

分析不確定度的性質可知，u₁採用不確定度的A類評定，u₂和u₃採用不確定度的B類評定。

不確定度分量的評定

1、 變比K_i 測量重複性引起的不確定度u₁：

SFP－420000/220型變壓器額定分接AO－ca變比約為12.10，連續測量10次( 每次測量重新接線) ，得到的測量列如下： 12.11，12.10，12.11，12.12，12.11，12.10，12.11，12.12，12.10，12.09。

2、 變比儀的示值誤差引起的不確定度u_2：

根據儀器使用說明書，變比測試儀的最大允許誤差為±0.2% ，在測量三相變壓器SFP－420000/220額定分接AX－ca變比時的最大誤差為±0.0242，在此區間內服從均勻分布。

3、 儀器示值穩定性引起的不確定度u_3：

在測試完變比後，對該試品額定分接AO－ca每隔15min 進行一次測量，共測8次，結合之前測得的10次數據，發現儀器變比測量的示值穩定度不超過±0.03，取均勻分布。

擴展不確定度評定

取置信機率P=95% ，υ_eff=48，查t分布表並將有效自由度近似取為45得到 t₉₅=2.01。

擴展不確定度U為U= t₉₅( 45) × u_c=2.01×0.0019=0.0038。

不確定度報告

SFP－420000/220型電力變壓器額定分接繞組變比值測量結果的擴展不確定度為：

U=0.0038；自由度υ_eff=48

換算至相對擴展不確定度為：

U_rel=0.016%；自由度υ_eff =48

特高壓變壓器短路電壓比取值的分析

為了最佳化特高壓變壓器短路電壓比這一參數，結合實例分析了特高壓變壓器短路電壓比的取值對500kV母線三相短路電流的影響，並採用了一種電力系統無功平衡快速分析方法；利用有功傳輸和無功需求之間的定量關係進行無功平衡快速分析，探討了特高壓變壓器短路電壓比的取值對系統無功補償效果的影響。仿真結果表明：系統短路容量越大，提高變壓器短路電壓比對500kV母線三相短路電流的限制作用越明顯。

500kV母線三相短路電流

1、1000kV系統提供的短路電流：

特高壓主變為2 ×3000MVA，變比為1050/525/110kV；X_L為發電廠到1000kV 變電站500kV母線的等值線路阻抗（雙回 2×LGJ-630 型號導線）；U_k%為發電廠升壓變的短路電壓比，取18%；機組容量為1000MW/台，X_d 為發電機機組的次暫態電抗，取0.18；P_G 為發電機有功出力，cosψ為發電機的等值功率因數，取0.9。

1000kV系統通過變壓器注入500kV母線的短路電流I_fS與1000kV系統的短路容量S_d、變壓器的額定容量S_T、變壓器高壓-中壓側短路電壓比U_k%有關。

當系統短路容量確定時，提高變壓器高壓-中壓側短路電壓比對500kV母線三相短路電流有明顯的限制作用，且系統短路容量越大限制作用越明顯。

當增大主變額定容量時，在500kV母線最大三相短路電流一定的約束下，將導致500kV電網其他電源注入該母線的短路電流值逐漸減小。

2、地方電廠向500kV母線提供的短路電流：

由於500kV母線發生短路時，接入該母線的電源線路（分區電源）亦要對500kV母線提供短路電流。為方便計算，用不同容量的機組向500kV母線提供的短路電流值來替代500kV不同供電能力的分區電源對500kV母線短路電流的影響。

3、 變壓器短路電壓比對500kV系統允許注入的短路電流裕度的影響：

（1） 當1000kV變電站短路容量為90GVA，且主變高壓-中壓側短路電壓比為15%時，允許500kV電網其他電源注入其500kV母線的短路電流僅為7.44kA；而當1000kV變電站短路容量為30GVA且主變高壓-中壓側短路電壓比為24%時，允許500kV電網其他電源注入其500kV母線的短路電流達到22.90kA，差值達15.46kA。

（2）對於新建特高壓變電站，1000kV系統短路容量正常情況下不會達到90GVA，當變電站1000kV母線短路容量為60GVA，主變高壓-中壓側短路電壓比分別取15%和24%，允許500kV電網其他電源注入其500kV母線的短路電流相差6.99kA。

變壓器短路電壓比對容性無功補償的影響

對於特高壓變電站，增大變壓器短路電壓比能有效降低短路電流，但同時也相應增加了變壓器無功損耗，通常特高壓變壓器通過第3繞組（110kV）所接的容性無功對其加以補償。

1、 無功平衡計算方法：

採用的電力系統無功平衡快速分析方法，利用有功傳輸和無功需求之間的定量關係進行無功平衡快速分析。

2、 算例：

在同一負載率下，變壓器無功損耗隨變壓器短路阻抗的提高而增大；在同一短路電壓比下，則隨著主變負載率的增大而增大。當變壓器重載，負載率為90%時，主變短路阻抗提高至24%，每台變壓器無功損耗為583.05 Mvar，其占到主變容量的19.44%。

3、 計及無功補償後的變壓器無功損耗：

變壓器負載率小於50%時，兩台主變的無功損耗隨變壓器高壓-中壓側短路電壓比的增長速度較慢；當變壓器負載率高於50%時，兩台主變的無功損耗隨變壓器短路電壓比的增長迅速增加。為充分利用變壓器的容量，顯然，在變壓器負載率高於50%以後，需通過變壓器第3繞組採取投入無功補償裝置的方法來降低無功損耗。