基于正態(tài)模型的電氣試驗方法研究

何雅馨

摘要：由于傳統(tǒng)電氣試驗方法計算得到的電氣參數(shù)不準確，難以實現(xiàn)不同類型設備的故障檢測，研究基于正態(tài)模型的電氣試驗方法。通過獲取電力設備特性，選取合理的電纜長度導納值，利用正態(tài)模型計算電氣參數(shù)，設置電氣輸入功率標準值檢測缺陷，來完成電氣試驗方法。實驗抽取5種不同型號的故障汽輪電機，檢測文中方法與傳統(tǒng)方法的準確性，得出文中方法對于5種不同型號電機都能準確檢測，兩種傳統(tǒng)方法則在不同程度上都出現(xiàn)了失誤，可見文中方法的準確率優(yōu)于傳統(tǒng)方法。

關鍵詞：正態(tài)模型;電氣試驗;電氣參數(shù);輸入功率;

中圖分類號：TM83文獻標識碼：A

0引言

電氣試驗是檢測電氣設備的性能，目的是確保電網(wǎng)的安全運行，在進行電氣試驗后，試驗的數(shù)據(jù)記錄至關重要。在我們的日常生活中，使用的發(fā)電機以及配電設備，都與電氣息息相關。在電氣的實際運行中，可能會出現(xiàn)很多電氣故障，需要借助多種設備和工具對其進行檢測，在借助有效的先進的技術前提下，試驗方式也是重要環(huán)節(jié)，好的試驗方法能夠，節(jié)省成本以及檢測時間。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，對電氣設備的性能檢測勢在必行。

1基于正態(tài)模型的電氣試驗方法

1.1獲取電力設備特性

在對高壓電氣設備進行試驗的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)由于高壓電氣試驗設備的隔離操作不規(guī)范，產(chǎn)生不安全問題的情況，這是因為在高壓電氣試驗開展的過程中，由于運行設備與試驗設備之間的距離小于安全距離，導致最終的試驗結果受到了嚴重的影響，比如，二次側隔離問題就經(jīng)常被忽視。與此同時，很多高壓電氣試驗工作人員都認為，當電力系統(tǒng)中存在問題時，將高壓側停電，就不會存在任何安全隱患。這樣的錯誤認知對高壓電氣試驗的有效開展以及結果的準確性都造成了嚴重的影響。除此之外，影響高壓電氣試驗運行效率的不安全因素還包括環(huán)境問題、設備引線問題、接地問題等。其中，高壓電氣試驗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的準確性，是高壓電氣試驗操作中應該被重點關注的內容。

電力電纜分為，絕緣層、金屬護套以及導體，其中導體存在的意義是傳導電流，主要運用的材料有銅、鋁、銀、鋼等。導體的規(guī)則是，同心地相繼絞合不同方向。在分析電纜電氣特性時，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，推導出，無功率沿電力網(wǎng)傳送，將引起電壓損耗，因此會使電路產(chǎn)生很多容性無功功率，準確的分析應該是，在傳輸矩陣中采用并聯(lián)方式。因為這樣的操作，在現(xiàn)實試驗中難以實現(xiàn)，所以，每隔單位長度補償一部分容性電納，計算沒有補償情況下，電纜長度導納值，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;表示護套的直流電阻;表示相導體的半徑;表示內絕緣層的平均半徑。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)定運行的條件是，無論是否有負載，穩(wěn)態(tài)電壓都不能超過最高的有效電壓值。針對這個問題，采用在運行中，將工頻電流固定來達到基本的性能標準 [1]。

1.2基于正態(tài)模型計算電氣參數(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，用于計算電纜抗矩陣的計算，如下公式2所示：

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

根據(jù)推導公式，計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：

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

公式3中：表示導體電容的內徑;表示電導的護套內徑;表示導體裝層內徑;表示電感參數(shù)中，導體與護套的電常數(shù)[2]。根據(jù)公式（3），計算相應的電納，如下公式4所示：

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

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

1.3設置電氣輸入功率標準值檢測缺陷

將發(fā)電機處于滿負荷狀態(tài)，對發(fā)電機組進行空載測試，首先閉合發(fā)變組附近存在的回路開關，然后接入定子開關，進行保護回路。將發(fā)電機組空載特性做好記錄，整理出電氣輸入功率標準值，進行缺陷檢測。流經(jīng)鉗型電流表的電流幅值小于15mA時，保護電流互感器TA的二次電流不能小于15mA。對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系。以正弦波為例，計算標準值如下公式6所示：

公式6中：W表示電壓、電功率直流;表示電流轉換后的直流電信號。將公式中求出的標準值應用并檢測。根據(jù)調研，a電場在試運行期間，在負荷值為4.5MW停機汽輪機出現(xiàn)故障，在機器正常運行時氣門不明原因地關閉，變機組吸收電力系統(tǒng)功率。將定子電流增加到額定值，隨后斷開連接，并關注測試點的電壓，增加定子的電流值，提高發(fā)電機電流。測量電力系統(tǒng)的相關電流回路，并驗證相關回路的有效性[3]。

2實驗測試

實驗抽取5種不同型號的故障汽輪電機，運用文中方法進行檢測，測量方法是根據(jù)所得數(shù)據(jù)，繪制出各個設備電壓、電流之間的相位關系，判定各個保護回路的準確性，檢查保護的方向。將測試結果與兩種傳統(tǒng)方法進行比對，如下表2所示：

根據(jù)表2檢測結果可知，文中基于正態(tài)模型的電氣試驗方法，對于出現(xiàn)故障、存在缺陷的不同型號電機，都能夠檢測正確，而兩種傳統(tǒng)方法對不同電機的故障檢測，都有檢測結果錯誤的情況出現(xiàn)。由此可見文中方法準確率優(yōu)于傳統(tǒng)方法，適用于電氣試驗。

3結束語

在電氣試驗檢測中，機器發(fā)生故障或者機器本身存在缺陷，將會導致一系列問題的出現(xiàn)，綜合電力設備的特性，設置電氣輸入功率標準值檢測缺陷的方法，會在一定程度上提高電氣試驗的正確率，本文提出的方法具有穩(wěn)定性。在目前企業(yè)經(jīng)濟能力條件下，可以對這些高壓電氣設備來進行一定的改進，保證其試驗結果的準確性，這樣不僅可以有效的提高工作效率，同時也有利于企業(yè)經(jīng)濟效益的實現(xiàn)，推動企業(yè)的快速發(fā)展。

參考文獻

[1]郭川.高壓電氣試驗技術中存在的問題分析及對策[J].大眾標準化，2021（06）：166-168.

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

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