基于正態(tài)模型的電氣試驗(yàn)方法研究

何雅馨

摘要：由于傳統(tǒng)電氣試驗(yàn)方法計(jì)算得到的電氣參數(shù)不準(zhǔn)確，難以實(shí)現(xiàn)不同類型設(shè)備的故障檢測(cè)，研究基于正態(tài)模型的電氣試驗(yàn)方法。通過獲取電力設(shè)備特性，選取合理的電纜長度導(dǎo)納值，利用正態(tài)模型計(jì)算電氣參數(shù)，設(shè)置電氣輸入功率標(biāo)準(zhǔn)值檢測(cè)缺陷，來完成電氣試驗(yàn)方法。實(shí)驗(yàn)抽取5種不同型號(hào)的故障汽輪電機(jī)，檢測(cè)文中方法與傳統(tǒng)方法的準(zhǔn)確性，得出文中方法對(duì)于5種不同型號(hào)電機(jī)都能準(zhǔn)確檢測(cè)，兩種傳統(tǒng)方法則在不同程度上都出現(xiàn)了失誤，可見文中方法的準(zhǔn)確率優(yōu)于傳統(tǒng)方法。

關(guān)鍵詞：正態(tài)模型;電氣試驗(yàn);電氣參數(shù);輸入功率;

中圖分類號(hào)：TM83文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

電氣試驗(yàn)是檢測(cè)電氣設(shè)備的性能，目的是確保電網(wǎng)的安全運(yùn)行，在進(jìn)行電氣試驗(yàn)后，試驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄至關(guān)重要。在我們的日常生活中，使用的發(fā)電機(jī)以及配電設(shè)備，都與電氣息息相關(guān)。在電氣的實(shí)際運(yùn)行中，可能會(huì)出現(xiàn)很多電氣故障，需要借助多種設(shè)備和工具對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，在借助有效的先進(jìn)的技術(shù)前提下，試驗(yàn)方式也是重要環(huán)節(jié)，好的試驗(yàn)方法能夠，節(jié)省成本以及檢測(cè)時(shí)間。隨著我們生活的需要，電力需求越來越大，變電站也日益增多，因此，對(duì)電氣設(shè)備的性能檢測(cè)勢(shì)在必行。

1基于正態(tài)模型的電氣試驗(yàn)方法

1.1獲取電力設(shè)備特性

在對(duì)高壓電氣設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)的過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)由于高壓電氣試驗(yàn)設(shè)備的隔離操作不規(guī)范，產(chǎn)生不安全問題的情況，這是因?yàn)樵诟邏弘姎庠囼?yàn)開展的過程中，由于運(yùn)行設(shè)備與試驗(yàn)設(shè)備之間的距離小于安全距離，導(dǎo)致最終的試驗(yàn)結(jié)果受到了嚴(yán)重的影響，比如，二次側(cè)隔離問題就經(jīng)常被忽視。與此同時(shí)，很多高壓電氣試驗(yàn)工作人員都認(rèn)為，當(dāng)電力系統(tǒng)中存在問題時(shí)，將高壓側(cè)停電，就不會(huì)存在任何安全隱患。這樣的錯(cuò)誤認(rèn)知對(duì)高壓電氣試驗(yàn)的有效開展以及結(jié)果的準(zhǔn)確性都造成了嚴(yán)重的影響。除此之外，影響高壓電氣試驗(yàn)運(yùn)行效率的不安全因素還包括環(huán)境問題、設(shè)備引線問題、接地問題等。其中，高壓電氣試驗(yàn)接地作為一種安全措施，能夠保證工作人員的人身安全以及高壓電氣試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，是高壓電氣試驗(yàn)操作中應(yīng)該被重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。

電力電纜分為，絕緣層、金屬護(hù)套以及導(dǎo)體，其中導(dǎo)體存在的意義是傳導(dǎo)電流，主要運(yùn)用的材料有銅、鋁、銀、鋼等。導(dǎo)體的規(guī)則是，同心地相繼絞合不同方向。在分析電纜電氣特性時(shí)，先確定電纜線路的傳輸矩陣，通過傳輸矩陣來確定線路的電流、電壓變化情況，推導(dǎo)出，無功率沿電力網(wǎng)傳送，將引起電壓損耗，因此會(huì)使電路產(chǎn)生很多容性無功功率，準(zhǔn)確的分析應(yīng)該是，在傳輸矩陣中采用并聯(lián)方式。因?yàn)檫@樣的操作，在現(xiàn)實(shí)試驗(yàn)中難以實(shí)現(xiàn)，所以，每隔單位長度補(bǔ)償一部分容性電納，計(jì)算沒有補(bǔ)償情況下，電纜長度導(dǎo)納值，如下公式1所示：

公式1中：表示電纜回流電阻;表示電纜絕緣層的平均半徑;表示護(hù)套的直流電阻;表示相導(dǎo)體的半徑;表示內(nèi)絕緣層的平均半徑。長距離的電纜輸電，需要固體絕緣的受熱狀態(tài)，約束電纜安全穩(wěn)定運(yùn)行的條件是，無論是否有負(fù)載，穩(wěn)態(tài)電壓都不能超過最高的有效電壓值。針對(duì)這個(gè)問題，采用在運(yùn)行中，將工頻電流固定來達(dá)到基本的性能標(biāo)準(zhǔn) [1]。

1.2基于正態(tài)模型計(jì)算電氣參數(shù)

根據(jù)正態(tài)模型均勻分布參數(shù)交流輸電分析后，引入傳輸矩陣，用于計(jì)算電纜抗矩陣的計(jì)算，如下公式2所示：

公式2中：表示導(dǎo)體的單位長度;表示電阻頻率;表示導(dǎo)體之間的距離;表示幾何半徑。

根據(jù)推導(dǎo)公式，計(jì)算在不同頻率下的正序與零序阻抗，正序阻抗電感與零序阻抗電感，在一定程度上相等，在特殊情況下，它們之間產(chǎn)生差距。如下表1所示：

在電纜設(shè)于同一區(qū)間時(shí)，電纜距離不相等，根據(jù)已得到的參數(shù)電阻、電感計(jì)算不帶鎧裝的電纜參數(shù)，導(dǎo)體的電容和電導(dǎo)，由下公式3計(jì)算得到：

公式3中：表示導(dǎo)體電容的內(nèi)徑;表示電導(dǎo)的護(hù)套內(nèi)徑;表示導(dǎo)體裝層內(nèi)徑;表示電感參數(shù)中，導(dǎo)體與護(hù)套的電常數(shù)[2]。根據(jù)公式（3），計(jì)算相應(yīng)的電納，如下公式4所示：

公式4中：表示導(dǎo)體裝層的厚度;表示狄安娜的介電常數(shù);根據(jù)此公式計(jì)算電纜導(dǎo)體的電阻，如下公式5所示：

公式5中：表示電纜導(dǎo)體的交流以及直流電阻;表示電阻的效應(yīng)系數(shù);表示電纜集體效應(yīng)系數(shù);表示直流電阻。將計(jì)算好的電纜導(dǎo)體參數(shù)記錄下來。

1.3設(shè)置電氣輸入功率標(biāo)準(zhǔn)值檢測(cè)缺陷

將發(fā)電機(jī)處于滿負(fù)荷狀態(tài)，對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行空載測(cè)試，首先閉合發(fā)變組附近存在的回路開關(guān)，然后接入定子開關(guān)，進(jìn)行保護(hù)回路。將發(fā)電機(jī)組空載特性做好記錄，整理出電氣輸入功率標(biāo)準(zhǔn)值，進(jìn)行缺陷檢測(cè)。流經(jīng)鉗型電流表的電流幅值小于15mA時(shí)，保護(hù)電流互感器TA的二次電流不能小于15mA。對(duì)于交流電的某些波形，平均值與有效值之間存在一定的比例關(guān)系。以正弦波為例，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)值如下公式6所示：

公式6中：W表示電壓、電功率直流;表示電流轉(zhuǎn)換后的直流電信號(hào)。將公式中求出的標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)用并檢測(cè)。根據(jù)調(diào)研，a電場(chǎng)在試運(yùn)行期間，在負(fù)荷值為4.5MW停機(jī)汽輪機(jī)出現(xiàn)故障，在機(jī)器正常運(yùn)行時(shí)氣門不明原因地關(guān)閉，變機(jī)組吸收電力系統(tǒng)功率。將定子電流增加到額定值，隨后斷開連接，并關(guān)注測(cè)試點(diǎn)的電壓，增加定子的電流值，提高發(fā)電機(jī)電流。測(cè)量電力系統(tǒng)的相關(guān)電流回路，并驗(yàn)證相關(guān)回路的有效性[3]。

2實(shí)驗(yàn)測(cè)試

實(shí)驗(yàn)抽取5種不同型號(hào)的故障汽輪電機(jī)，運(yùn)用文中方法進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)量方法是根據(jù)所得數(shù)據(jù)，繪制出各個(gè)設(shè)備電壓、電流之間的相位關(guān)系，判定各個(gè)保護(hù)回路的準(zhǔn)確性，檢查保護(hù)的方向。將測(cè)試結(jié)果與兩種傳統(tǒng)方法進(jìn)行比對(duì)，如下表2所示：

根據(jù)表2檢測(cè)結(jié)果可知，文中基于正態(tài)模型的電氣試驗(yàn)方法，對(duì)于出現(xiàn)故障、存在缺陷的不同型號(hào)電機(jī)，都能夠檢測(cè)正確，而兩種傳統(tǒng)方法對(duì)不同電機(jī)的故障檢測(cè)，都有檢測(cè)結(jié)果錯(cuò)誤的情況出現(xiàn)。由此可見文中方法準(zhǔn)確率優(yōu)于傳統(tǒng)方法，適用于電氣試驗(yàn)。

3結(jié)束語

在電氣試驗(yàn)檢測(cè)中，機(jī)器發(fā)生故障或者機(jī)器本身存在缺陷，將會(huì)導(dǎo)致一系列問題的出現(xiàn)，綜合電力設(shè)備的特性，設(shè)置電氣輸入功率標(biāo)準(zhǔn)值檢測(cè)缺陷的方法，會(huì)在一定程度上提高電氣試驗(yàn)的正確率，本文提出的方法具有穩(wěn)定性。在目前企業(yè)經(jīng)濟(jì)能力條件下，可以對(duì)這些高壓電氣設(shè)備來進(jìn)行一定的改進(jìn)，保證其試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，這樣不僅可以有效的提高工作效率，同時(shí)也有利于企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的實(shí)現(xiàn)，推動(dòng)企業(yè)的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]郭川.高壓電氣試驗(yàn)技術(shù)中存在的問題分析及對(duì)策[J].大眾標(biāo)準(zhǔn)化，2021（06）：166-168.

[2]陸志航.電氣設(shè)備高壓電氣交接試驗(yàn)研究[J].電力設(shè)備管理，2021（03）：43-45.

[3]張爍.高壓電氣設(shè)備檢修試驗(yàn)中的問題及措施分析[J].中國設(shè)備工程，2021（02）：70-71.