低压检测（精选九篇）
低压检测 篇1
常见过载保护用电压电器包括断路器、保险管以及热继电器等, 其能够发挥对电器设备、线路进行保护的功效。断路器在工作期间, 受长时间运行、机械受损、负荷过载等因素制约, 它的性能便会逐步减弱, 使得于常规工作电流情况下的误动, 造成负载段停电故障;亦或于负载故障电流情况下拒动, 造成设备受损、人员伤亡, 对配电系统安全工作运行造成严重负面影响。由此可见, 研究过载保护用低压电器检测低压电器故障诊断及其检测方法有着十分重要的现实意义。
1 过载保护用低压电器故障类型
1.1 电压断路器故障
过载保护用低压电器电压断路器形成的故障包括:Ⅰ . 触头温度过高, 嗅觉可感受到配电调节柜箱存在异味, 经不断诊断乃是动触头与静触头未完全结合, 导致触头压力过低, 使得开关容量下降, 造成触头温度升高。Ⅱ . 通电过程中出现闪弧爆响情况, 经不断诊断乃是负载长时间太重, 使得触头不紧密, 接触失灵从而造成电压断路器故障。
1.2 热继电器故障
过载保护用低压电器热继电器形成的故障包括:Ⅰ . 热元件受损, 倘若电动机无法运行或运行过程中存在噪音, 便可能是过载保护用低压电器热继电器内热元件熔断丝出现受损情况, 这一情况出现的原因可能是受热继电器过高的运动频率影响, 亦可能是受负级出现过载影响, 经对故障进行排除后, 在跟换适宜热继电器的同时, 要重视对热继电器整定值的重新调整。Ⅱ . 热继电器出现错误行为, 引发该类故障存在下述几项原因, ①电流整定值过低, 造成过载还未开展就工作, 使得电动机长时间启动, 导致热继电器运动频率过高;②电流整定值过高, 造成长时间过载仍旧不进行工作。
2 低压电器产品常见的相关故障原因
2.1 触头受损
触头受损指的是受电压电器触头相互电弧温度升高、电火花影响, 使得触头出现金属气化反应, 同时机械受损是由于在触头闭合过程中, 其撞击触点进行接触的部位摩擦滑动等因素造成的。鉴于此, 低压电器产品在工作期间受触头受损程度越来越严重影响, 待触头受损直至起先厚度的约1/2 时, 务必要对其进行更换, 如果出现触头受损过快情况, 应当第一时间查找出其形成的原因, 及时对故障进行排除。
2.2 触头电流过高
每一个类型的低压电器触头均要在其额定电流值下开展工作, 倘若电流值过高便会造成触头出现温度升高情况。造成低压电器电流过高存在诸多的因素, 好比用电设备工作负荷多大、系统电压太低亦或太高以及触头容量选取不规范等。
2.3 触头相互接触电阻升高
触头温度高低情况受触头相互接触电阻高低重要影响, 触头相互接触电阻升高亦存在诸多因素, 好比触头表层接触失灵, 导致接触电阻升高;触头压力弹簧没有弹性使得压力缺失, 导致接触电阻升高。换而言之, 就中水平以上电流的触头表层, 要确保其保存平整且光滑;就低水平电流的触头表层, 要确保其质量良好;就银触头则要应当选取CCl4 进行清洗等。
3 检测与消除过载保护用低压电器故障有效策略
随着电力技术的不断改革创新, 低压电器安全监检测水平的不断提升, 越来越多的电力企业开始重视并运用先进的低压电器安全检测系统进行电力作业。整个电力行业在时代发展新形势下, 要与时俱进, 大力进行改革创新, 运用先进的科学技术不断优化电力安全检测方法。如何进一步的检测与消除过载保护用低压电器故障可以从以下相关策略着手:
3.1 有机结合传统检测方法于现代先进技术
在电压电器推层出新的背景下, 检查人员要在逐步学习各类电器基础上, 掌握新型产品的用法、性能, 有机结合传统检测方法于现代先进技术, 科学合理起到信息技术在低压电器检测中的功效, 逐步强化机械自动化诊断能力, 借鉴、引进国际成功装置进行检测实验。检测与消除过载保护用低压电器故障, 第一步应当全面对故障症状进行研究, 结合实际情况展开根源研究, 好比选取直流电动机于单双向相交流电动机结合应用等重要措施, 制定有效的故障消除方案。
3.2 研制智能试验
一边要对过载保护用低压电器展开定期的维修、检测, 提升低压电器使用寿命;一边要全面基于开展智能试验, 推动新型低压电气资源获取方式, 把过载保护用低压电器故障诊断数据信息及不足之处进行全面系统处理, 与庞大信息数据配合下研制科学合理的智能试验方法, 达到对过载保护用低压电器有效控制的目的。
4 结束语
总而言之, 在我国电力事业急速进步的背景下, 就电网安全运行十分重要的低压电器来说, 作为电力系统的安全保卫者, 相关人员务必要不断专研研究、总结经验, “有机结合传统检测方法于现代先进技术”、“研制智能试验”等, 以达到低压电器安全应用、智能保护的目的。
摘要：在我国电力事业急速进步的背景下, 为低压电器发展创造了有利契机。如何通过过载保护用低压电器检测保证低压电器的正确诊断及故障的有效排除, 愈来愈得到相关人士的热点关注。文章通过分析过载保护用低压电器故障类型, 阐述低压电器产品常见的相关故障原因, 对检测与消除过载保护用低压电器故障有效策略进行探讨研究, 旨在为相关人员基于过载保护用低压电器故障类型、低压电器产品常见的相关故障原因的过载保护用低压电器检测低压电器故障诊断及其检测方法研究适用提供一些思路。
关键词：过载保护用低压电器,低压电器,故障诊断,检测方法
参考文献
[1]王兆飞, 崔文霞.低压电器产品的故障诊断与检测技术研究[J].河南科技, 2013, 27 (04) :103, 110.
[2]孙鉴, 梁永春.低压电器故障诊断及其检测技术方法研究[J].中国新技术新产品, 2009, (10) :140.
[3]姜学娟.低压电器故障诊断及其检测方法[J].供配用电·产品与技术, 2013, 27 (06) :77-79.
[4]延少军.论低压电器故障诊断及检测方法[J].电子制作, 2013, 27 (06) :210.
低压电器检测与试验方法论文 篇2
摘要：本文以常用的低压电器故障有断路器和热继电器作为研究对象，阐述分析了其检测试验的基本方法，分析其断路器过载保护的有效性和精准性，并指出运用单相电源、三相电源在实施低压电器检测试验所存在的系统性差别，为低压电器检测人员提供相应的参考依据，提升低压电器检测的整体水平。
关键词：断路器；热继电器；电子式过载保护器；检测试验
日常工作条件下，为了能够有效保障线路不会出现断路、短路现象，因此会较多应用过载保护电器、热继电器等保护设施来实现这一目的。但是，在应用断路器过程中，根据机械磨损以及电弧和长时间运行等多方面的原因，可能会导致断路器的应用效果下降，导致工作电流无法正常应用，进而便会出现严重的误动现象，使得负载端出现停电状态。因此利用低压电器功能检测试验技术，并科学采用适宜的检测试验方法，有助于了解和提升断路器、继电器对线路保护的有效性，确保电气设备的正常运转与产业经营。
1、检测断路器
（1）断路器具有哪些故障。在使用断路器时，经常运用的有如下几种：
1）操作故障。简单来讲，在操作过程中，引发的故障通常是指，因合闸信号与手动操作时配合度差，导致闸口无法有效闭合，因此电路不通。当断路器接收到分闸信号时，由于断路器不工作电闸不分离，进而使得电路断点无法实现。
2）误动故障。若配电电路和电器设备在使用过程中，并未产生电流短路或者载荷过大的情况，当断路器自动分闸会导致停电事故的产生。
3）拒动故障[1]。在电路中，基于配电电路以及用电设备导致的过载亦或短路时，若断电保护器拒绝工作，造成电路无法切断，进而会对电器设备的正产运转造成破坏，甚至烧毁电机电器等设备。
（2）断路器的检测。当户内不存在腐蚀性气体的地方，可一年检查一次，如果环境较为特殊可自行制定，此检测方法为正常情况下的检查。在检查过程中，主要包括如下方面：接线端是不是存在变色亦或松弛的问题，各个部件的绝缘性能是不是良好，此外，最值得关注的是分闸以及合闸来回操作是不是灵活[2]。当发生异常情况时，首先检查接线端存在不存在松动状况，之后查看触头有无烧坏。最无法控制的主要原因是过载保护无法自动复位，当脱扣器受到一些干扰之后，导致负载起动时间过长，或者是连接错误导致适中的现象。与此同时，供电回路上的电压值出现明显下降趋势，便会导致欠压保护状况。在这一情况下，多个荧光灯在同一时间内启动，便会造成电路负载，在此基础上再受到一些振动亦或冲击，导致保护机构产生拒动。此外，如果上下级配合不当、环境温度低且整定不适当也会产生拒动。进行功能性检测时，需遵守《低压开关设备和控制设备总则》等相关准则，且室内温度需控制在二十五摄氏度[3]。
2、小型断路器检测试验
（1）小型断路器故障模式。小型断路器在进行手动合闸期间，因操作失误或者是电器质量问题而导致闸口无法正常闭合，便会无法保障电路正常应用的现象，这便属于操作方面的`故障。当分不了闸，将会导致电路没办法断开[4]，同样是由于操作故障。若电气线路与用电设备间存在着过载故障，极大可能会出现断路器在启动的瞬间出现脱扣现象，进而造成断路器自动分闸，影响电流的正常运行。若断路器为拒动故障，电气线路便会呈现短路、过载等现象，如果断路器不能很好的切断故障电路，在保护用电设备方面会有所欠缺。
（2）小型断路器的检测。通过情况下，对断路器所开展的检查工作，主要包括了接线口线路松动情况、是否存在设备变色、所应用环境是否满足断路器工作需求、绝缘性能是否良好等。然后根据断路器启动期间的保护效果进行分析，从冷态开始，逐步对C型断路器的极点运用断路器额定电路和断路器，并可通过额定电路的50倍，进而看产品是否在0.1S内实施动作响应。值得注意的是，试验室温度需保持为25摄氏度。
3、过载保护继电电器检测试验
（1）过载保护继电器存在的故障。从过载保护故障产生的主要方式分：一种是热过载保护继电器产生的拒动；另外一种是热过载保护继电器产生的误动。根据过载保护来看出，发生故障的方式为热过载保护继电器拒动、误动。
（2）查看试验电源接线。在测试电源接线方法时，可分如下几种：
1）单相电源检测方法。在进行电源接线方式有效性的检测时，可借助单相电源检测法，这种方式具备了简单、方便，极易上手操作等优势。
2）三相电源检测试验方法。通过三相电源检测试验方法，运行存在困难，试验时，继电接线应用方式需着重注意。
（3）热继电器的检测方法。现阶段，较多的热继电器是应用双金属片机械式电动机开展过载保护工作，这便使得保护电动机过载时拥有反式限与结构简便的特点，如果重复起动亦或启动间隙会造成热继电器冷却。以此，需保证热继电器在电动机启动中不发生误动。
（4）电子式过载保护器的检测试验。挑选相同产品的过载保护器，查看存在的各种问题。根据试验结果，可以看出过载保护器各功能与其余动作特性曲线不一致，体现在1.05倍电流脱扣动作太快，达不到2小时内不动作的要求。通过相关实验可以看出，对应用串联方式的热继电器采用单相源试验的方法进行检测，而对于一些专业配套的电流互感器则需要运用三相电源试验，来查看单相电源是不是等效。
4、结束语
综上所述，通过研究过载保护用低压电器检测与试验方法，针对运用的热继电器可通过相互之间串联的方式进行连接，并采用单相电源实施试验，提升电器检测的有效性与针对性这对于一些具备配套电流互感器的电子过载保护器而言，可通过借助三相电源试验的方法来检测其保护的有效性，获得准确的数据结果，并真实反映过载保护器的实际效能。
参考文献：
[1]陈建军,程艳明.大扭矩传动轴过载保护机构设计[J].内燃机与配件,(17):15-16.
[2]隋雪婷,王世魏,刘志刚,章亚男.一种带有过载保护功能的二维转动柔性铰链[J].计量与测试技术,2018,45(08):34-37.
[3]李庆明.关于煤矿供电系统和电气设备的保护研究[J].中国设备工程,2018(14):189-190.
浅析低压电缆绝缘状态检测方法 篇3
【关键词】低压电缆 绝缘参数 电缆故障 测量电路 检测方法
【中图分类号】TD611 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0029-01
一、引言
近年来电力电缆在电力输送、分配与用电设备运行中得到广泛的应用。低压电缆作为配网线路的一个组成部分，以其敷设方便，占地少、供电可靠、系统功率因素可提高等优点，逐步替代普通导线成为配网线路的主力军，电缆绝缘起着尤为关键的作用，其电气安全成为保障生产和人民群众安全的重要屏障。运行中的电缆可能因在施工安装、运行过程中因短路、过负荷运行、绝缘老化或外力作用等原因造成故障。其绝缘状态好坏直接影响供电可靠性。因而迅速准确地检测低压电缆绝缘状态对保证故障电缆的及时修复有着重要意义。
二、电缆故障的影响
低压电缆由线芯（导体）、绝缘层、屏蔽层和保护层组成。当绝缘层加上直流电压时，沿绝缘表面和绝缘内部均有微弱电流通过，对应于这两种电流的电阻分别称为表面绝缘电阻和体积绝缘电阻，通常我们所研究的绝缘电阻均指体积绝缘电阻，所以流经绝缘内部的电流是我们研究的对象。绝缘电阻是反映电缆绝缘特性的主要指标，它反映了电缆产品承受电击穿或热击穿能力的大小，与绝缘的介质损耗以及绝缘材料在工作状态下的逐步劣化等均存在着极为密切的关系，绝缘电阻是判断电缆品质变化的重要依据之一。绝缘电阻测量准确与否直接影响电缆品质的判定。影响电缆绝缘电阻测量的因素有仪器准确度、环境条件和人员素质等几个方面。
对于固体绝缘材料在使用一定的年限以后，绝缘性能都会只呈现一定程度的老化，其老化的表现主要有绝缘电阻下降、介质损耗增大等，最具代表性主要有：热老化、机械老化、电压老化、生物老化等。
无论是高压电缆或低压电缆，在施工安装、运行过程中经常因短路、过负荷运行、绝缘老化或外力作用等原因造成故障。电缆故障可概括为接地、短路、断线三类，其故障类型主要概括有三芯电缆一芯或两芯接地、二相芯线间短路、三相芯线完全短路、一相芯线断线或多相断线等。
对于直接短路或断线故障用万用表可直接测量判断，对于非直接短路和接地故障，用兆欧表摇测芯线间绝缘电阻或芯线对地绝缘电阻，根据其阻值可判定故障类型。
故障类型确定后，继续开始查找故障点，一般传统方法包括：利用低压脉冲反射法、脉冲电压取样法、测量电阻电桥法、二次脉冲法、脉冲电流取样法进行测距；利用声磁同步法、音频感应法、声测法进行测点。
三、低压电缆检测的新方法介绍
1、测距的新方法
（1）利用因果网对电力系统故障定位。因果网络中有4类节点状态、征兆、假设、起始原因。状态节点是表达领域中某部分或某功能的状态，如断路器跳闸；征兆节点是表达状态节点的征兆，如断路器跳闸的征兆是保护动作：假设节点是表达研究系统的诊断假设，如发生线路故障的假设；起始原因节点是表达引起故障的最初原因。各类节点之问可形成对应的基本关系。
（2）实时专家系统。专家系统就是一个具有智能特点的计算机程序，它的智能化主要表现为能够在特定的领域内模仿人类专家思维来求解复杂问题。因此，专家系统必须包含领域专家的大量知识，拥有类似人类专家思维的推理能力，并能用这些知识来解决实际问题。电缆故障测距专家系统将专家知识库作为电脑的基本数据库，用一套规则来维护和更新该数据库。
（3）小波变换应用在电缆故障测距中。小波变换是8O年代后期发展起来的应用数学分支，被誉为信号分析的数学显微镜，是信号处理的前沿课题。小波变换在数字信号处理领域，如滤波、奇异信号检测、边缘检测等方面应用广泛。
小波分析是几个学科共同发展的结晶，这几个学科是数学、信号处理以及计算机视觉。小波分析在数学上是用小波的原型函数来实现的，其中原型函数可以看成是带通滤波器，因此小波分析也可以通过滤波器来实现，其关键是寻求具有恒定相对带宽的滤波器组，而这正是信号处理中滤波器组理论的核心内容。
2、定点的新方法
（1）GPS（全球定位系统）行波故障定位。传统的高压输电线路故障定位主要基于阻抗算法，这种算法对于高阻接地、多端电源线路、直流输电线路等情况存在明显的不适应，通常在实用中其故障定位精度<3%～5%，这对于长线路（>100 km）难以满足寻线要求。现代行波定位是利用故障发生后线路上出现的以固定传播速度（约为光速的98%）运动的电压行波和电流行波进行精确故障定位，其测量精度<1km，且受线路类型、接地阻抗等因素的影响小，目前已有部分产品在现场运行。
（2）分布式光纤温度传感器（FODT）。光纤传感的基本原理是，当光在光纤中传输时，光的特性（如振幅，相位，偏振态等）将随检测对象的变化而变化。因此，光从光纤中射出时，光的特性己得到了调制。通过对调制光的检测，便能感知外界的信息。光纤传感器按其传感原理可分为两类：一类是传光型（或称非功能型）；另一类是传感型（或称功能型）。用于电缆故障检测的分布式光纤温度传感（FODT sensor）属于传感型光纤传感器。
（3）人工神经网络。人工神经网络是以计算机网络系统模拟生物神经网络的智能计算系统。网络上的每个结点相当于一个神经元，经可以记忆（存储）、处理一定的信息，并与其他结点并行工作。求解一个问题是向人工神经网络的某些结点输入信息，各结点处理后向其它结点输出，其它结点接受并处理后再输出，直到整个神经网工作完毕，输出最后结果。
四、电缆故障处理措施
1、电缆存在两个故障点的故障处理
某食品加工厂台架配变低压端到低压配电房电源线为低压聚氯乙烯电缆，全长115 m，故障相对地绝缘电阻为80，用低压脉冲采集波形后，分析波形在距始端较近处。用高压脉冲测试，波形不理想，不能断定其具体位置。探明路径后，用定点仪循路径检测，在距始端30m处，声测法听到较强的放电声，挖开后电缆外皮及钢甲在此处锈蚀断裂，但主绝缘未遭破坏，处理好钢甲后，电缆绝缘仍很低，随后继续查找，用定点仪在距钢甲断裂5 m处听到较弱的放电声，挖开电缆，发现三相已断开，短路接地。象这种有两个以上的故障点的电缆查找起来比较麻烦。
2、高阻故障的处理
有一根全长为90m的电缆，判断为高阻故障，高压脉冲采集波形显示故障点在60m处，经过处理分析原来是电缆被支架碰破外皮，沟内潮湿，长时间后造成绝缘破坏，短路接地放电。
3、故障点放电不充分事故的处理
有的电缆在用低压脉冲定点后，用高压脉冲法在故障点周围却听不到放电声，如某分厂的电源电缆，相间绝缘电阻都为零，相对地52
属三相短路并接地。用低压脉冲法测故障在265m处，但声测法却听不到，这种情况应该用音频电流感应法，即在另端用路径仪发生音频振荡信号，用接收器耳机来接收音频信号，在距发射端61m处音频信号中断，和用低压脉冲法在另端测试的276m距离基本吻合。挖开地面后，发现故障点就在此处，电缆被一蒸气管道井的漏蒸气长期高温熏烤而致绝缘损坏。这种情况不能采用声测法的原因是故障点大面积受潮或故障点大面积放电，由于放电爬距过长，能量不集中，电弧不足以使故障点形成瞬间短路导致的，这是故障点放电不充分的表现。
五、结束语
低压电缆多采用橡胶绝缘，电缆在使用过程中，由于橡胶的氧化分解作用，使硫化橡胶的电物理和机械性能发生变化：变硬、变脆，在橡皮上形成裂纹，空气和水分填充在裂纹中使电缆老化加剧，最终导致绝缘击穿或短路。为了减少设备停机时间和降低生产成本，因此低压电缆绝缘状态检测系统对于保证设备的安全运行起到了非常重要的作用。对电缆目前技术状态的确切评价不仅从保证电力设备工作可靠性的观点来看是重要的，而且从预防火灾的角度来看也是很重要的。
参考文献
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低压电缆绝缘状态在线检测 篇4
1 低压电缆和在线检测
1.1 低压电缆涵义界定
按照耐受电压的不同, 可以将电力电缆简单划分为低、中和高压电缆。一般而言, 低压电缆是指电压在0.6/1 k V及以下的电缆, 如300/300 V、450/750 V电缆。其与中压和高压电缆的区别就在于有不同的耐受电压和绝缘及护套结构。
1.2 在线检测涵义界定和意义
如果按照电缆运行是否带电对其进行测试和测量划分, 可以将检测划分为运行停止检测和在线检测两种, 在线检测是指对电缆在带电情况下进行的监测。其可以解决以往停止运行状态绝缘检测状态下间隔时间过长, 不能及时发现电缆绝缘缺陷, 特别是测试时会造成一定经济损失的弊端。
总体而言, 低压电缆绝缘状态的在线检测一方面在工作中完成测量, 保证了供电效率, 低压下测试也降低了对电气设备绝缘的损坏;另一方面运行测试比停止运行测试更能准确测出电气设备绝缘情况, 且可随时测量, 保证了故障的发现和排查的实效;此外, 在线检测还有利于建立电气设备绝缘状态数据库, 可以综合分析电缆绝缘趋势和预测绝缘寿命, 并预警潜在的绝缘故障, 特别是在线监测还不需要设置测量临时接线, 降低了检测成本, 提高了检测效率。
2 低压电缆绝缘状态在线检测的方法
当前低压电缆绝缘状态常用的在线检测方法主要有介质损耗法、温度法、局部放电法等。
2.1 介质损耗法
电介质损耗是在交变电场作用下, 电导和极化的滞后效应在电介质内部产生的。如图1所示, 介质损耗角δ:
如式1和图1所示, 反映电介质损耗的tanδ的取值与形状无关, 而与电介质的材料特性和材料尺寸相关。由于电介质能量损耗由电流有功分量引发, 所以通过检测反映介质损耗角的tanδ的大小能够检测低压电缆的绝缘状况, 但该方法不能准确检测低压电缆绝缘内部的集中缺陷。
2.2 温度法
老化的低压电缆运行的主要表现为温度升高, 这与低压电缆的承受负荷大有关系, 相同条件下, 温度偏高的为老化相对严重的低压电缆。因此, 对于低压电缆的在线监测还可以通过连续测试温度传感器的温度来进行, 而温度传感器通常配置在低压电缆外护套层或金属护套层。低压电缆的主要热源产生区是绝缘层的介质损耗, 但电缆温度的升高不一定一定是由老化的绝缘层引起的。可以利用光纤光栅温度传感器在线监测低压电缆的绝缘状况, 以进一步判断老化的绝缘层是否是引起温度升高的原因。光纤光栅温度传感器原理如图2所示:其主要是通过激光发出的光信号, 经调制后进入耦合器, 当调制区光和待测参数发生作用后, 光的波长、强度、相位等光学性质变化, 通过光纤进入探测器后获得被测参数。
2.3 局部放电法
实践表明, 在较高的电压水平下, 引起低压电缆产生绝缘击穿现象的主要原因是局部放电引起的。由于一些物理和化学现象会在低压电缆局部放电过程中产生, 因此, 可以通过监测物理和化学现象的特定量来表示局部放电的大小情况。其中, 研究最早且应用最广的测试方法是脉冲电流法, 它利用安装在局部放电多发的电缆附件处的高频宽带传感器来捕捉高频脉冲电流信号, 以此来测量并获得放电电流, 放电电流的平均重复率和平均电流强度。采集信号的准确性和精度是脉冲电流法实现低压电缆绝缘状态在线监测的关键。此外, 低压电缆绝缘状态局部放电在线监测的方法还有方向耦合法、差分法、超高频电感法、超声波检测法、电磁耦合法、电容分压法、电磁耦合法及电容分压法等。
3 低压电缆绝缘状态在线监测需要解决的其他问题
为有效保证低压电缆绝缘状态在线监测的效果和精确度, 必须着力解决以下几个问题:一是低压电缆在设备在线运行状态情况下回面临很多复杂的信号噪声和谐波, 因此在线监测应该解决提取微弱的特征信号并精确恢复微弱信号的技术问题;二是由于电源信号在电力设备运行状态在线检测情况下与电网的工频交流电信号不同, 因此, 选择合适的测试信号发生器以降低测试信号对电网负载正常运行的影响, 这也是低压电缆绝缘状态在线监测必须解决的关键问题;三是还要考虑在线检测状态下精确获取噪声信号有效特征的技术问题和怎样有效添加测试源到电网并努力减少测试源接地线电网故障 (如短路) 对电网的影响。
参考文献
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论低压电器故障诊断及检测方法 篇5
1 低压电器产生故障的根源识别
作为主要的低压电器,对断路器、接触器和继电器的故障原因剖析具有现实意义,是有效解决问题的重要途径。具体的根源可以简述为如下几点。
1.1 准确识别低压电器的特征
由真空断路器、接触器、继电器等结构组成的低压电器是一个结合各组成部分的独立体。作为电力使用的一种形式,低压电器内部组成成分相互配合、协调合作,在具体的低压电器选择过程中要根据其用途差异化区别挑选个性化的适用类型。低压电器故障形成的根源在于不同电器的识别,诊断故障的原因所在建立在了解低压电器的构成的差异之上。低压电器由于组成结构与使用方式不同,能否正确认识电器的功率功能、安装配置等基本信息显得至关重要。
1.2 接触器运转不当
其问题表征为 :线圈通电后,接触动作难以实现或动作出现问题 ;接触器缓慢释放或未能释放 ;接触器的外表层由于长时间未及时清理产生污染物影响运转 ;接头材料的制约性极易引发使用中出现熔化。
1.3 继电器阻碍电路畅通
这方面的故障可分为触点电蚀与触点积尘两种。主要是由于感性的负荷过程容易引发电蚀现象的出现,或者是由于接触位置积累灰尘等影响其敏感性,最终造成短路阻碍电路的畅通运行。
1.4 真空断路器故障多样
具体而言,真空断路器的故障表现为以下几部分。其一,基于合闸电磁铁吸合不适当、各组成部分运转不合理造成无合闸动作 ;其二,储能电动机、驱动机构、定位件这三个部分不能协调配合导致储能难以实现 ;其三,虽然真空断路器有合闸动作但遗憾的是无法真正实现合闸,这种空合现象也是故障出现的表现。
2 检测与消除低压电器故障的办法
使用者在使用低压电器过程中的不恰当动作,维修保护人员对于低压电器后期的保护系统反馈,以及在长久使用中难免由于缺乏安全意识、使用方式不得当等原因导致低压电器出现多种多样的故障。电力的使用日益普遍化使得作为电力使用最直接最便捷手段的低压电器备受世人关注。
广泛探讨抵押电器故障的保护手段具有很强的技术性,创新消除故障的办法对于促进低压电器诊断技术的发展具有巨大的促进贡献。要针对低压电器所存在的各类型故障,借助自身的知识原理来分析可能导致故障产生的原因,作出正确行为选择的判断,有效控制故障的严重程度显得至关重要。
2.1 传统方法与现代技术相结合
伴随着低压电器更新换代速率的增快,检测者要不断学习相关电器之上,熟悉新产品的性能与用法,在了解型号的基础上进行合理利用。将低压电器传统的检测措施与新型科技智慧型检测、试验手段相结合,着力发挥信息技术在故障检测的作用,不断提升机械自动化的诊断水平,引用国外先进设备开展检测实验。解决低压电器的故障首先要先分析故障现象,根据现实的现象进行根源分析,进而才能提出有效的解决方案,避免“头痛医头脚痛医脚”的错误认知。将传统的接触——电器控制向PLC控制转变,最终实现计算科学发展对低压电器的监控,在低压电器试验中穿插电器参数的采集与处理技术、多元化模拟负载的交互。具体包括,单双向相的交流电动机与直流电动机配合使用等关键举措。
2.2 拓展开发智能试验
一方面要对低压电器定期进行检验与维修,借助定期维护来提高电器使用寿命。另一方面,还要积极推动以智能型试验为基础的新式电器信息收集方式,将低压电器故障的数据诊断与问题的探究作为一个系统性工程处理,在大量数据的支撑下提出可行性的智能测试方法。
根据资料显示,为了有效开发新式的低压电器诊断方式,相关的技术人员与科学家开展了一系列的检测技术改良研究,发展出了凭借电路故障与电力之间关系对照研究进行分析的智能诊断技术,借助实时监测的途径对低压电器的故障进行监控。利用智能手段与新式设备实现低压电器的瞬时保护及家庭电器的联网控制,在切实改善当前我国低压电器存在故障现状的同时,大力发展多元化的检测技术,实现对低压电器的控制。
2.3 依据问题革新改良措施
要根据低压电器不同的运行方式来选择检测故障的措施,要根据真空断路器合分闸的位置是否正确,通过密切观察其是否存在断裂分解等现象判断断路器是否有检修的隐患 ;可以采用多样化的电路安全措施电蚀现象的发生 ;建立即时控制来实现断路器的保护功能 ;定期清洗电器,来保证接触部位接触作用发挥正常。低压电器的故障检测与诊断方案如下,首先,要检测低压电器的各项相关参数指标,在不损害设备的前提下及时准确的了解低压电器的运行状态 ;其次,要结合电力相关知识和故障检测的基本原则,来定期定时地评价低压电路的现行情况,这对于合理规划低压电器的使用寿命,预测其完成目标计划的可行性具有良好的前瞻性。
低压真空管的检测、调整与维护 篇6
关键词：真空管,原理,检测,调整,维护
1、前言
真空管因其开断容量大、开断能力强、开断电弧小等优点, 广泛应用于配电断路器、大负荷启动开关、磁力启动器等控制设备中。真空管是用高真空作绝缘介质, 真空具有很高的绝缘强度, 真空管的动、静触头是在密封的真空腔内完成电路的分、合。触头切断电流时, 仅有金属蒸汽离子形成的电弧, 不存在气体碰撞游离现象。因金属蒸汽离子的扩散及再复合过程非常迅速, 从而能快速灭弧和恢复原来的真空度, 可经受多次分、合闸而不降低开断能力。其主要特点有: (1) 结构紧凑、体积小、重量轻; (2) 触头开距小, 动作速度快, 分、合闸所需操作功率小; (3) 开断容量大、触头寿命长、允许开断次数多, 特别适用于频繁操作; (4) 不产生高压气体及有害气体、无火灾及爆炸危险、噪音小, 不污染环境。
真空管作为控制电气设备的重要器件, 虽具有各种优点, 但其真空度的高低, 动、静触头行程大小, 以及运行中维护都将会直接影响到真空管的使用寿命和所控电气设备的安全运行。因而真空管的真空度检测, 动、静触头的开距调整及运行中维护显得至关重要。
如果控制开关的三相真空管动、静触头间的间隙误差较大, 真空管吸合后, 三相真空管动、静触头之间的接触电阻就不一样, 这样通过三相的电流也就有差别。如果被控设备为感性负荷, 那么则会在三相线圈之间形成一个不小的内部环流, 这个环流长时间存在, 将导致电气设备温升超过额定值, 最后甚至烧毁电气设备。同样, 如果三相真空管的真空度不一样, 真空度稍低的那一相吸合后, 因为该相内外气压不一样, 使动触头和静触头接触不实, 接触电阻增大, 造成触头发热, 甚至刺刺冒火。长时间运行将烧毁触头, 最后烧毁真空管。如果某一相真空管的真空度与其他两相差别较大, 那后果会更严重, 真空管吸合后, 动触头和静触头之间将出现电弧闪络现象, 很短时间内就能烧毁触头, 烧毁真空管, 使负荷出现缺相运行, 并在很短时间内就能烧毁电气设备, 甚至引起更大的电气故障。
2、真空管的结构及灭弧原理
2.1 结构原理
1、动触杆;2、波纹管;3、绝缘外壳;4、动触头;5、金属屏蔽罩;6、静触头7、静触杆
1、拉杆;2、真空管;3、电磁衔铁;4、复位弹簧;5、顶杆螺丝
目前使用的真空管大致可分为断路器用真空管、负荷开关用真空、接触器用真空管。但其结构基本上都是由绝缘外壳, 金属屏蔽罩、波纹管、动静触头、动静触杆以及其他零部件组成, 如图1所示。绝缘外壳有玻璃外壳和陶瓷外壳两种。通常情况下, 对于单个真空管, 由于管内外气压差的原因, 动静触头处于闭合状态, 装进开关后由开关机构上的顶杆螺丝把动、静触头分开, 如图2所示。线圈通电后, 电磁衔铁将拉杆向下拉, 带动触头吸合, 完成开关吸合动作。线圈断电后, 拉杆在复位弹簧的作用下, 恢复原始状态, 使动、静触头分开, 完成开关断开动作。
2.2 灭弧原理
在真空管动、静触头分断瞬间, 由于两触头间的电容存在, 使触头间绝缘击穿, 产生金属蒸汽, 形成真空电弧。由于真空中弧柱的带电质点的密度和温度比周围介质高得多, 使得真空电弧柱迅速向弧柱外的真空区域扩散, 形成很强的扩散电流。当被分断的电流接近零时, 触头间电弧的温度和压力急剧下降, 使电弧不能继续维持而迅速可靠的熄灭。电弧熄灭后几微秒内, 两触头间的真空耐压水平迅速恢复, 其恢复速度可达20kV/μs。同时, 触头间也达到了一定距离, 能承受很高的恢复电压, 分断电流过零后, 不会发生电弧重燃现象。
3、真空管真空度的检测
3.1 目测法
这是一种经验法。通常情况下, 将真空管从机构上拆下来以后, 检查动触杆是否处于松动状态, 或用手往上拨动触杆, 看其是否能复位。如果动触杆上下活动自如, 或不能复位, 说明真空管发生漏气, 真空度遭到破坏, 真空管已坏。这种方法只能做定性检查, 不能准确测量真空度的大小。
3.2 观察真空管的吸合情况
如果真空管空吸, 即不带负荷吸合时, 较为正常。但当它带负荷启动时, 某一相的真空管吸合不实, 打哆嗦, 那说明此相真空管真空度不够。这种现象在实际工作中较为常见, 所以这种方法较实用。
3.3 观察断开电流的弧光
这也是一种凭经验观察的方法。前提是真空管绝缘外壳为玻璃外壳。正常真空管断开电流时的电弧光为淡青色, 经屏蔽罩反射后呈黄绿色, 且弧光较短, 呈分散状态。若电弧光颜色为紫红色, 且比较集中, 表明真空度不够, 可能真空管已漏气。这种方法还可以用来判断真空管触头的好坏, 弧光呈分散状态时, 触头接触面较好。如果弧光比较集中, 且长短不齐, 说明触头接触面已接触不实, 有过热或刺刺冒火现象, 表面已凹凸不平。
3.4 火花计法
这种方法也只能检查玻璃外壳的真空管, 还必须有高频火花计。这是一种较准确的定性检查。检查时, 将高频火花打开, 让火花计触丝在真空管外壳表面游动, 仔细观察真空管内的发光情况, 若管内有淡青色辉光, 可以判断真空管真空度符合要求:若管内有红蓝色光, 可以断定真空度不够, 真空管已经漏气:若管内不发光, 则说明管内已处于大气状态。
3.5 工频耐压法
这是一种较准确、较可靠的检查方法, 且大多数厂矿都配有工频耐压仪。具体方法是:将真空管的触头拉至额定开距, 即1.5～2.0mm左右, 再将工频耐压仪输入端接到真空管的两端, 旋动调压电位器, 使电压表电压指示到100V, 此时输出端的电压达到7000V, 观察30s至60s后, 看电流表的指示, 如果电流指示处于绿色区域内, 则说明真空度在1.333 x 10-2 Pa以上, 真空度合格;如果电流指示处于黄色区域内, 则说明真空度低于1.333 x 10-2Pa, 真空度不符合要求;如果电流指示处于红色区域内, 则说明真空管内外气压一样, 真空管已坏。
3.6 真空仪检测法
这种方法是几种方法中最准确的一种, 但前提是必须有真空检测仪。真空检测仪可以非常精确地测出真空管内的真空度, 然后再进行判断。当检测真空度在1.333 x 10-2Pa以上时, 即认为真空管真空度合格;如果真空度低于1.333 x 10-2Pa, 不到一个大气压, 则说明真空管真空度不够;如果真空度为一个大气压, 则说明真空管已坏。这种方法适用范围广, 且准确无误。
4、真空管触头开距的调整
真空管触头调整的目的, 是使其开距、超程达到规定要求, 并使三相真空管同步。
4.1 万用表法
用万用表通过测量真空管动、静触头之间的阻值来调整真空管的开距。具体操作方法是:将万用表旋至电阻挡, 将表笔接在真空管的动、静触杆两端。通常情况下, 由于真空管内外气压差的原因, 真空管处于闭合状态, 所以万用表电阻指示为零。这时慢慢拧动真空管上面的顶杆螺丝, 当万用表指针突然打到无限大时, 此时真空管处于临界状态, 再慢慢调紧顶杆螺丝一圈到一圈半即可, 此时动静触头之间的间隙为1.5～2.0mm (顶杆螺丝螺距为1.5mm) , 是比较理想的状态。一般情况下, 开距最大不能超过3mm。注意在调整三相真空管触头开距同步时, 应反复调整顶杆螺丝作同步精调, 直到三相触头达到较好程度为止。
4.2 小灯泡法
其调整方式与万用表法类似, 当没有万用表时, 可以用手电筒或自制的带小灯泡的直流回路, 将其开关的两端用线引出接到真空管的两端。通常情况下小灯泡发亮, 调整顶杆螺丝, 小灯泡突然不亮时, 即为真空管的临界状态, 再调紧顶杆螺丝一圈至一圈半即可。
5、真空管的运行维护
5.1 真空管截流过电压、重燃过电压及其防护
真空管具有良好的开断性能。当真空管断开小电感电流时, 由于开关本身原因, 往往出现负荷电流在未达到零点前被强行断开, 电感负荷上剩余的电磁因急剧变化而产生过电压, 称之为截流过电压。当真空管断开容性负荷或大的电感负荷时, 由于电路高频震荡而产生过电压, 称之为重燃过电压。所以真空管电路中必须采取防过电压措施: (1) 选用合适触头材料, 降低截流值, 从根本上降低截流过电压; (2) 装设R—C吸收器, 适当选择电阻、电容参数, 既可降低过电压幅值, 又可抑制过电压的上升陡度; (3) 设置R—C保护器, 正常时铁芯饱和电感值较小, 不影响负荷工作, 当发生电弧重燃震荡时, 高频电流使铁芯电抗增大, 抑制过电压, 电阻起到阻尼限流作用; (4) 采用氧化锌避雷器MOA, MOA是一个非线性压敏电阻, 在工作电压下呈现极大阻值, 出现过电压时其阻值剧降且稳定性强, 一般可将过电压限制在两倍相电压以下。
5.2 严格控制真空管的触头开、合速度
真空管的合闸速度过低时, 会由于预击穿时间加长而增大触头的磨损量;又由于真空管灭弧室一般采用铜焊工艺, 并且经高温下去气处理, 所以其机械强度不高, 耐振性差。如果真空管合闸速度过高, 会造成较大振动, 对波纹管产生较大的冲击力, 降低波纹管寿命。因此要严格控制真空管的合、分闸速度, 尽量减轻合、分闸时的冲击力, 保证真空灭弧室的使用寿命。
5.3 严格控制真空管的触头行程
要确保真空管的行程, 不能随意增加或减小, 不能误以为开距越大对灭弧越有利。因为真空管触头行程比较短, 如果过多地增加触头行程, 会使真空管触头合闸时在波纹管上产生过大应力, 引起波纹管损坏, 进而破坏真空管密封外壳的真空度。触头行程过短会造成真空接触器触头接触不良, 引起触头发热, 对真空管产生危害。低压真空管的触头开距一般调整为2mm左右, 此时真空管超程为1mm。
5.4 真空管的检查
(1) 经常检查真空管负荷电流是否超过额定值。
(2) 使用中的真空管每隔半年应用工频耐压法或真空仪检测法, 检查一次真空度。
(3) 真空管动作10万次后, 要对真空管全面进行检查。
(4) 检修周期要求, 定期检测真空管的触头开距、超程及三相同步。
(5) 真空管灭弧室不得受任何外力碰撞、敲击。
6、结束语
低压检测 篇7
传统的时间-电流选择性保护技术可有效实现全选择性过载保护，但选择性保护难点在于全范围选择性的短路故障保护及其有效实现，并且迄今尚未开展相关机理研究[1,2,3,4]。随着智能配电网的发展，用电设备和分支回路日益增多，从局部选择性提升到全局选择性已成为低压选择性保护技术方向。近年来提出的虚拟时间选择性、能量选择性和区域选择性联锁等技术[1,2,3,4,5,6]，均仅是从电器本身对传统过流保护方法的改进，侧重于上下级断路器间的交互作用，依赖于厂家实验得出的选择性配合表[5]，并不适用于所有场合[6,7]。且这些方法均尚未从低压配电系统全局的角度考虑保护的协调性与选择性，忽略了系统动态参数对选择性保护的影响，缺乏电源设备(变压器)、断路器和负载之间的有效交互。
从低压系统全局角度出发，研究短路故障选择性保护需解决两个主要关键技术[8]:(1)全相角电流的短路故障早期检测，以实现可靠及早期故障辨识，为多层级之间故障监测通信及其信息交互确定故障线路赢得时间空间;(2)短路故障点相关线路(上下层级、同层级相邻线路)故障早期可靠辨识，以避免越级脱扣或同层级保护误动作。
篇幅所限，本文主要针对多层级短路故障早期检测加以分析研究，建立低压系统多层级短路故障实型仿真模型，提出适用于全相角的短路电流小波包细节早期检测辨识方法研究，分析短路故障点及其相邻层级支路的故障早期特征规律，为低压系统全范围选择性协调保护奠定理论基础。
2 短路故障检测辨识方法与应用现状
低压短路故障发生时，短路电流可在很短的时间内上升到额定值的数十倍甚至上百倍，其波形出现明显的突变奇异点，会引起电网电压急剧下降。国内外学者先后提出了几种短路故障的快速或早期检测辨识方法[9,10,11,12,13,14]。其中，电流瞬时值或真有效值法最早应用于低压配电系统短路故障检测，但受到线路阻抗、短路初始状态的影响，短路电流须经一段时间才能达到预设阈值，导致该方法的检测时间较长[9,10,11]。电流变化率法在理论上克服了电流瞬时值法检测速度慢的缺点，但难以剔除线路或设备噪声的干扰，其安全性、可靠性无法得到保证[9,10,11]。
现代信号处理算法及高速数字处理器的应用，为短路故障可靠与快速检测提供了许多新的思路。文献[12,13]以三相电动机为负载搭建低压系统短路故障实验，应用小波变换实现短路故障0.2ms左右早期检测，但对故障特征量幅值较小的某些故障初相角区间无法有效辨识，且未考虑低压配电系统的多层级多支路应用拓扑结构，忽略了短路故障对相关支路的影响。文献[14]提出了基于电流瞬时值、电流变化率和电流二次导数的三个参量综合分析短路故障判据方法，通过短路故障模型计算得到不同功率因数下、全故障初相角范围上述三个量，形成了短路故障早期检测的“立方判据”，但未考虑实际线路噪声的影响，且未在实际或模拟线路中加以验证。
由此可见，利用小波变换等现代数学方法能在一定程度上解决低压系统短路故障早期检测，但全相角电流的有效早期检测辨识有待进一步研究。迄今国内外对低压线路短路保护的研究仍局限在单支路短路故障检测辨识，尚未开展上下级线路或同层级相邻线路短路故障特征及其对比分析的研究，因此低压短路故障多层级选择性保护的协调机制无法形成。
3 全相角小波包细节分解的短路早期检测
3.1 小波包细节分解算法
基于多分辨率分析的小波变换，利用正交小波基将信号分解为不同尺度下的各个分量，其实现过程相当于重复使用一组高通和低通滤波器，对时间序列信号进行逐步分解。其中，高通滤波器产生信号的高频细节分量，低通滤波器产生信号的低频平滑分量。但小波变换的多分辨率分析仅将平滑分量进行逐级分解，随着分解尺度的增大，相应的小波基函数的频域分辨率变好，而时域分辨率变差。因此，R Coifman等人在小波分析的基础上，提出了小波包变换(Wavelet Packet Transform,WPT)，将各尺度下的细节分量Wjf(n)加以进一步分解，从而使分解得到的细节分量同时具有足够的时域分辨率与频域分辨率，其快速递推公式为[15]:
其中，式(1)中p为偶数;式(2)中p为奇数。
针对低压短路故障早期检测信号特点及小波变换早期检测存在的不足，本文提出短路故障早期检测的小波包细节分解算法。该方法仅对短路故障早期电流信号经多尺度小波分解得到的第四尺度细节分量W4(1)f加以进一步分解，得到细节分量W5(3)f，从而在硬件运算能力允许的情况下，提高信号高频部分频率的分辨率，同时提高故障早期检测的快速性和可靠性。图1为小波包细节分解算法示意图。
3.2 短路故障早期检测有效性分析
本文利用Simulink的电力系统工具箱，建立低压配电系统多层级短路故障模型，如图2所示。图中各设备、线路的参数均取自实际工程项目，且设置了处于同一层级的两个负载支路，用于分析短路故障对相关支路的影响。
低压系统三相短路故障模型分为电源进线、配电母线柜、配电线路和用电负载四个部分。其中，三相电源的短路容量为200MVA，查阅相关手册[16]其系统阻抗比X/R≈10;变压器的型号为SCB10-1250/10，用电负载为三相异步电动机。
如图2所示，将故障点设置在其中一条负载支路侧，分析不同故障初相角(即故障时刻A相电流的不同初相角)在故障点发生三相短路故障时的情况。考虑到发生三相对称短路时三相电流存在明显的相位关系，且故障初相角0～180°波形反向即为180°～360°的电流波形，因此，后续分析主要针对三相短路故障的A相电流加以讨论。
通过仿真分析不同故障初相角下的A相电流波形，本文发现在大部分故障初相角下，电流波形在短路发生后极短的时间内都发生一个较大的突变，但在某些故障初相角区间(如图3所示的故障角α=147°时短路电流波形)，这种突变特征并不明显，这也是文献[12]的方法难以实现全故障初相角范围故障早期辨识的原因。
为了验证本文提出的全故障初相角小波包细节分解算法对短路故障早期检测辨识全相角范围的有效性，选取短路电流突变奇异特征最不明显的故障初相角下的波形加以分析。由图2实型模型仿真得出，α=147°时，三相短路故障电流中A相电流波形在短路发生时刻波形突变最不明显，如图3所示。
利用3.1节所述的小波包细节分解算法，对发生三相短路故障的各相电流进行分解，得到各尺度各分量的波形图，如图4所示。为了便于分析说明，图中将小波分解第四尺度细节分量W4(1)f、第五尺度细节分量W5(1)f分别表示为cd4、cd5，并将第四尺度细节分量W4(1)f分解得到的高阶细节分量W5(3)f表示为dd5，且图中所有的量都转换成以正常运行时各量的幅值为基准值的标幺值形式(如i*、cd4*、dd5*等)。
图4的A相短路电流突变特征不明显(故障初相角α=147°)，B、C相属突变特征较为明显的短路电流。对比上述三相短路故障电流信号及其小波分解或小波包细节分解结果可以看出，突变特征明显的故障初相角下短路电流的小波包细节分解算法得到的dd5*分量，比小波分解得到的cd4*分量具有更高的短路故障辨别能力;对于故障特征很不明显的相角下的短路电流，dd5*分量也能在故障后极短的时间内加以有效辨识(见图4(b));此外，对比图4(b)～图4(d)小波分解得到的第四尺度的细节分量cd4*与第五尺度的细节分量cd5*，可以看出，此时通过提高小波分解的尺度已无法提高对短路故障的辨识能力。
由此可见，dd5*能在故障发生后极短时间内判断短路故障，具有较强的故障特征放大能力，有效地解决了个别故障初相角短路故障特征不够明显的问题;而且从计算开销上，本文提出的小波包细节分解得到的高阶分量dd5*，仅是对cd4*的再次细节分解相当于差分运算，其增加的运算量很小，不会影响到短路故障早期检测的实时快速性。
3.3 全相角短路故障状态早期检测快速性分析
文献[13]采用形态小波方法解决了低压配电系统脉冲噪声与白噪声干扰。由于在负载启动或运行状态切换过程中，负载电流信号均出现较大变化，为了确保早期故障检测的适用性与可靠性，除有效滤波外，还需解决短路故障早期检测与电动机启动过程或负载切换瞬间等的特征量有效区分问题，以避免将电动机启动等正常工况误判为短路故障。
电动机启动过程电流波形较正常运行情况也有很大的区别，其电流经小波变换与小波包细节分解分别得到的cd4*、dd5*分量均比正常运行时大。因此，为了确保故障检测的可靠性，在分析短路故障早期检测辨识能力时，需将启动过程cd4*、dd5*分量的最大值加以考虑[17,18]。图5给出在短路故障后0.05ms时刻，前述各分量随故障初相角的变化情况。其中，启动过程各量的最大值是指其在全故障初相角范围内，负载启动过程各量的最大值，且为了便于比较，图中的i*、cd4*、dd5*量均为其标幺值的绝对值。由图5可以看出，在大部分相角下，dd5*在故障后的0.05ms时已经超过了其相应的启动过程最大值，且远远超过了此时的i*(如图5(a)所示)，而cd4*则均比其相应的启动过程最大值小(如图5(b)所示)，这也从另一方面说明了利用dd5*分量能获得更快的早期故障检测速度。但在故障后的0.05ms时刻，在初相角为150°附近范围所对应的dd5*值仍低于其启动过程最大值，说明此时该相角范围的故障特征仍不够明显。
图6给出了故障特征最不明显的故障初相角(α=147°)下dd5*、cd4*随时间的变化情况。可明显发现，即使在故障特征最不明显的相角下，利用dd5*分量也能在0.1ms左右的时间内将其检测辨识出来且此时及随后短路故障过程的dd5*值均大于启动过程的dd5*值，即经小波包细节分解算法得到的dd5*分量对短路故障具有更强、更快的检测辨识能力。同时也表明，随着短路早期故障的发展，在短路故障后0.1ms不仅可实现全相角范围的故障特征的有效提取，且其dd5*分量值大于负载启动过程信号奇异引起的dd5*分量值，这为有效辨识短路早期故障与负载正常工作状态创造了条件。
因此，本文提出的全相角短路电流小波包细节分解早期故障检测方法，不仅具有负载状态早期辨识的快速性与有效性，而且具有良好的全相角电流的短路故障辨识能力。
4 多层级低压系统短路故障早期检测辨识
低压配电系统一般具有多层级多支路的系统拓扑结构，当一条支路发生短路故障时，它的同层级相邻支路及其上级支路都会受到影响。本文利用图2所示低压系统短路故障模型，以三相电动机为负载设置了两条相同的负载支路，对这些影响加以研究，并进而分析其对短路故障早期检测及其故障定位辨识准确性的影响。图7为发生短路故障的支路及其同层级相邻支路、上级支路的电流波形图。
由图7可以看出，一条支路发生短路故障时，其同层级相邻支路及其上级支路的电流都发生了突变，上述这些突变均可由小波包细节分解得到的dd5*分量加以辨识。如果不对这些相关支路的dd5*分量进行比较分析，而只是简单地针对某一支路设置固定的故障判断阈值，则有可能造成误判或因故障定位不明而引起越级跳闸等问题。本文对上述短路故障相关支路加以小波包细节分解，得到在故障后0.05ms时刻dd5*随故障初相角α的变化情况，如图8所示。
分析比较图8可得:
(1)即使相关支路的电流受短路故障影响发生了不同程度的变化，但故障支路的dd5*最大，其上级支路次之，而非故障支路的该值则最小。
(2)故障支路及其上级支路的dd5*值在大部分相角下都超过了其相应的负载启动过程最大值，即若单纯地设定阈值来判断短路故障，则这两条支路将均会被判断为发生了短路故障，这在实际应用中可能会导致上下级断路器同时跳闸。
(3)对于故障特征不明显的相角区间(如图8(a)和图8(b)中的α=147°附近)，通过结合图6(a)可知，利用dd5*分量在短路故障发生的0.1ms时刻之后，即可以实现该故障相角范围内的短路故障早期检测。
(4)非故障支路的dd5*小于其相应的负载启动过程最大值，因而只要通过设定相应的dd5*阈值即可避免对该支路的误判断。
因此，在低压配电系统应用短路故障早期检测技术，除了要合理设置故障判断阈值外，还需构建快速、可靠的系统范围的选择性保护协调机制，通过多层级各支路智能断路器检测模块的信息交换中心，对故障相关支路的dd5*值加以比较分析，由此更好地实现低压配电系统多层级短路故障选择性保护。
5 结论
(1)提出全相角短路电流小波包细节分解的早期故障检测方法，建立低压系统多层级三相短路故障实型模型，验证了全相角短路电流早期检测有效性。
(2)经仿真分析，验证了本文提出方法可有效实现全相角下负载启动与短路故障的早期状态辨识。
(3)分析了短路故障对相关支路的影响，得出短路故障相关支路全相角小波包细节分解分量(dd5*)早期检测辨识的数值曲线，为低压系统短路故障早期检测及其故障支路判定提供了详实的数据依据。
因此，本文在解决全相角短路电流早期故障检测的基础上，有效区分了负载运行与短路故障状态，且可辨识短路故障所在层级与支路，为低压系统多层级选择性保护技术开展了有益的探索。
摘要：从实现低压系统多层级短路故障全范围选择性协调保护技术出发,分析短路故障早期检测的必要性及其应用要求,提出全相角短路电流小波包细节分解的早期故障检测方法,建立低压系统多层级三相短路故障实型仿真模型,解决现有方法存在个别故障初相角区间无法有效识别的问题。其次,针对负载启动与短路故障状态电流信号奇异性,在故障后0.1ms仿真实现全相角短路故障早期快速检测及有效的状态辨识;最后,通过分析短路故障相关支路的早期检测特性,提出实现短路故障支路准确判定的早期检测辨识机理。本文研究为低压系统多层级全范围的新型短路故障选择性协调保护奠定了理论基础。
低压电器故障诊断及其检测方法研究 篇8
1 低压电器产品的故障分类
1.1 接触器的故障
低压电器的接触器是故障发生的高频点。接触器的故障主要表现在触电断相。或者是因为接触不良, 或者是因为接线端子的螺钉不紧等等, 电动机缺相工作。在缺相工作的状态下, 电动机虽然还能够转动, 没有彻底地停工, 但是还是会发出嗡嗡的声音。如果出现这种情况, 一定要马上停工, 进行检修。这类故障很有可能是二相或三相触电, 因为接触了过大的电流, 出现了接触点焊融现象。
1.2 热过继电器的故障
低压电器容易出现热过继的故障。主要表现为:其一热元件烧断。热元件在环境过热、工作时间过长的情况下, 很容易出现烧断的现象。如果电动机不能正常启动或启动时有噪音的话, 那么多半是热过继电器中的熔丝出现了问题。其二是热过继电器“误”动作。这种情况一般是由于整定值偏小。由于整定值设置偏小, 所以在过载的情况下就开始动作, 使得电动机启动时间较长, 操作频率过多, 热元件受到冲击而暂停工作。其三是热过继电器“不”动作。这种情况与上述情况相反, 它主要是由于电流的整定值设置偏大, 使得电器在过载较长时间之后, 依然不能够开始动作。
1.3 电压断路器故障
电压断路器出现故障也会导致低压电器出现问题。电压断路器的故障主要表现在:其一触头太热。在触头太热的情况下, 维修人员甚至能够闻到配电控制柜都散发出难闻的气味。触头太热主要是由于动触头没有全部插入静触头, 触电压力不够大, 开关容量比较低的原因。如果出现了这种故障, 维修人员需要调整整个操作机构, 使得动触头和静触头得到全面的接触。其二是闪弧爆响。因为长期负载过重, 使得触头有所松动, 导致接触不良。在检查维修该故障时, 一定要注意电弧的危害性。
2 低压电器产品的常见故障分析
2.1 触头磨损
电磨损主要是由于触头之间的电火花或者电弧高温引起触头金属气化, 或者是由于触头在闭合式, 撞击触点引发触面的滑动摩擦。因为触头的工作特性, 它在使用过程中, 会有所磨损。如果剩下的厚度只有原厚度的一半时, 一定要注意更换新触头。
2.2 动、静触头之间的电流过大
每一种电器的触头要想正常工作, 必须要在它的额定电流值下工作, 不然的话, 就会导致触头过热。触头电流过大可能是由以下原因引起的:电压过高或者过低、用电设备超负荷工作、触头容量设定不合适、故障运行等。
2.3 动、静触头间的接触电阻变大
触头是否变热, 主要是由于接触电阻的大小。触头温度升高的主要原因有:触头压力弹簧夹因为长久使用, 弹力不足, 导致压力不足;触头由于经常使用, 导致磨损变薄;触头接触不灵敏, 接触电阻有所提高。所以, 在日常的工作过程中, 一定药注意对触头的保养检查。对于不同型号和大小的触头, 其保养的重心也有所不同。对于大号与中号的触头, 一定要保证其表面光滑平整。对于小号的触头, 则要求其质量过关。对于银基触头, 则要求使用棉花浸汽油来清洗等。
3 低压电器产品的检测技术分析
3.1 传统的检测技术
目前, 对于低压电器的检测主要是通过继电-接触控制而进行, 然后由继电-接触层面过渡到PLC控制层面, 最后向着计算机控制方向发展。除了计算机控制之外, 自控操作也可以成为检测低压电器的自动化水平的重要手段。尤其是在对于低压电器的电寿命的实验过程中, 由于过电压信号很难被精确测量, 所以电气参数的采集和处理就成为低压电器试验中的重要技术。
3.2 积极发展新型的智能检测技术
目前, 很多学者对于低压电器的故障检测系统进行了研究, 并取得了丰硕的研究成果。例如, 河北工业法学研发的“电器试验数据快速采集和处理系统”, 在低压电器的检测和处理方面取得了重大成就。这种系统可以以较快的速度完成对电气特性参数的采集和处理工作, 并且可以获取相关的试验参数, 所以得到了应用。再比如电弧故障断路器的智能检测技术, 它通过正常电弧和故障电弧之间的对比, 来完成电流故障的在线监测, 而且可以对于断路器进行瞬间保护等。目前, 类似的新技术还有许多, 这些技术都大大地促进了低压电器的智能化技术的应用和发展。
参考文献
[1]孙鉴, 梁永春.低压电器故障诊断及其监测技术方法研究[J].中国新技术新产品, 2009.
低压检测 篇9
一、故障电弧及其危害
故障电弧根据电流的强度的不同可分为高水平电弧和低水平电弧, 根据产生位置的不同有发生于单一带电导体中的串联电弧和发生于带电导体间的并联电弧, 也有认为故障电弧除串联电弧和并联电弧外, 还有火线与地线并联的接地电弧。
电弧故障产生的主要原因有连接处松动或接触不良、空气潮湿引起的电压击穿、线束断裂, 及绝缘老化等, 由于电弧温度高, 线路中出现故障电弧时弧中心的温度可高达4000℃以上, 并伴有金属熔化物喷出, 因此极易引起周围可燃物的燃烧, 引起火灾。
在低压供电系统中, 故障电弧通常较难产生, 而当绝缘层老化破损、电源连接错误或是电气连接不紧密时即可引起火花放电或气体放电, 由于低水平故障电弧电流小, 传统的断路器难以检测到, 高水平故障电弧虽然电流大, 但持续时间短, 传统的断路器难以在故障电弧发生的短时间内将其检测出来, 因此往往无法防止此类故障, 导致由故障电弧引起的事故频频发生, 对故障电弧进行有效检测的要求也更为迫切。
二、电弧检测方法
近年来, 随着人们对故障电弧的重视, 对故障电弧检测的研究也越来越多, 在检测故障电弧时, 需先检测出电弧, 再采用一定的方法判断电弧是否为故障电弧, 目前国内外检测电弧的方法大致有基于电弧模型的检测方法、基于电弧物理现象的检测方法和基于电弧电流电压波形的检测方法三大类。 (1) 基于电弧模型的检测方法建立电弧模型, 通过检测参数来对电弧进行检测, 低压供电系统中电弧检测可用的数学模型为空气开关电弧模型, 此类较早的电弧模型为Cassie模型和Mayr模型, 随着研究的深入及现代科学的发展, 逐渐出现了开关电弧的辐射数学模型、链式电弧数学模型、二维MHD模型、三维MHD模型等多种用于电弧检测的数学模型; (2) 基于电弧物理现象的检测方法是根据电弧产生时伴随的弧光、噪声等物理现象对电弧进行检测, 利用此种方法的检测装备目前已有成套的系统, 如以弧光和过流作为判据的Moeller公司低压开关柜故障电弧保护系统、Vaasa公司VAMP系统、以弧光频谱和电弧短路电流来检测电弧的ABB公司ARC Guard System等。 (3) 线路中故障电弧产生时, 电网中的电压和电流波形都会出现明显的变化, 基于电流电压波形的电弧检测方法即是以此作为基础来检测故障电弧的。故障电弧断路器 (Arc Fault Circuit Interrupters, AFCI) 技术是基于此种检测方法而开发研制, 是目前较为先进的电路保护技术。
三、开关电源低压故障电弧检测
开关电源是利用现代电力电子技术, 通过控制开关管开通和关断时间比率来维持输出电压稳定的电源, 具有体较小、重量轻、效率高、供电质量好等多个优点, 在通讯、计算机、航空、家电等多个领域内都有着广泛的应用, 其中高频小型化的开关电源及技术已成为现代通信供电系统的主流, 而由于小型化简约化的设计, 开关电源中元件布线的密集度都很高, 通常也没有保险丝, 加之开关电源的输入阻抗采用的是低阻抗, 发生短路故障时故障电流无法限制, 从而极易发生故障电弧, 导致起火。本文即以开关电源为例对基于电流电压波形的低压故障电弧检测方法进行分析。
1、开关电源组成及线路伏安相位特性。
开关电源一般由AC-DC (交流—直流) 变换电路、开关电路、开关控制电路和DC-DC (直流—直流) 变换电路组成, AC-DC变换电路通常是由二极管整流桥和铝电解电容器构成, 在开关电源稳定工作时, 连续工频半周期的线路电压和电路工频成分的相位差基本保持不变, 而低压故障电弧则不具有此种特性, 开关电源稳定工作时其电容器端电压、电流的波形。
2、开关电源低压故障电弧检测。
开关电源的故障电弧属于低压故障电弧, 在进行实验时, 以UL1699《电弧故障断电器》标准中的相关规定, 制作电弧发生器, 电弧发生器静止电极为直径8mm的碳—石墨棒, 可移动电极为直径3mm的铜棒, 将电弧发生器、负载、开关和精密电流互感器串联接入220V的供电系统中, 利用电弧数据采集平台, 进行开关电源串联故障电弧实验, 由实验得出的开关电源低压故障电弧电流波形图分析得知, 线路电压和电流波形有剧烈抖动和变化, 使不同工频半周期的线路电压和电流工频分量相位差发生非单调的变化。而在开关电源稳定工作时的实验中, 结果表明线路电源的绝对值满足周期性, 且一个电流绝对值周期对应半个工频周期, 也即是在开关电源稳定工作时, 线路电压和电流的相位差基本保持不变, 这与上文的理论分析一致。由此, 当连续多个工频半周期的线路电压和电流相位差发生非单调变化时即可判断发生了故障电弧。
3、低压故障电弧检测算法。
在进行低压故障电弧计算时, 采用快速傅氏变换 (Fast Fourier Transformation, FFT) 算法, 综合电弧电流快速傅氏变换系数异常及电弧电磁辐射特性, 按照UL1699标准的相关规定, 故障电弧断路器在0.5秒内检测到8个半周期时, 故障电弧断电器执行脱扣工作, 切断供电路线。
四、结语
电弧在包括通讯在内的多个领域内均有着一定的威胁, 由故障电弧引起的电气火灾所造成的损失十分大, 目前随着研究的深入, 电弧故障电路器在检测故障电弧上已取得一定的成就, 但当前的故障电弧检测主要还是在电弧发生后再检测, 因而在电弧发生前既可通过一定的方法检测出来并提出预警将是故障电弧检测研究的新课题和发展方向。
摘要：随着现代技术的发展及现代化程度的日益提高, 通讯、电气设备的应用越来越广泛, 由于电气事故所造成的损失也更大, 而故障电弧是引发电气火灾最主要的原因之一, 传统的断路器只能保护短路、过流和剩余电流, 而无法对低于额定电流的故障电弧进行检测, 电弧故障断路器是基于电压电流波形变化研制开发出的可检测故障电弧的技术。本文介绍了故障电弧及其危害和几类目前使用的电弧检测方法, 以开关电源为例, 分析了利用线路电压和电流相位差检测低压故障电弧的方法, 对运用给电子技术检测低压故障电弧方法进行了探讨。
关键词：电子技术,故障电弧,低压检测,AFCI
参考文献
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