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低壓電器短路試驗功率因數測量方法的探討

放大字體  縮小字體 發布日期:2019-07-02  瀏覽次數:644
核心提示:文中通過對低壓電器短路試驗中常用的功率因數測量方法進行了介紹分析,基于 LabVIEW 自主研發一種數據采集軟件,并結合本試驗站
 文中通過對低壓電器短路試驗中常用的功率因數測量方法進行了介紹分析,基于 LabVIEW 自主研發一種數據采集軟件,并結合本試驗站 50kA 試驗系統,對不同功率因數測量方法進行對比,確定適合該試驗室的功率因數測量方法,進一步方便本試驗站 50kA 通斷系統功率因數測量方法的選取,便于短路試驗的參數調節。

功率因數測量方法【低壓電器

直流分量法

直流分量法適用 cosφ ≤ 0.35 的短路試驗場 合 [3],根據短路瞬間及觸頭斷開瞬間的非對稱全 電流波形來確定,如圖 1 所示。 根據短路瞬間及觸頭斷開瞬間的非對稱全電 流波形,分別測取前兩個電流峰值為 Ia1 和Ia2, 對應的時間為 t1 和t 2,穩態電流峰值為 Im。直流 分量為 Ia1 -I m =Id1、Ia2 -I m =Id2,其中 T=L/ R =(t2 -t 1)/ln(Id1/Id2),tgφ=2πfT(f 是 電 源頻率),根據前面公式計算出 φ 和 cosφ。

相位差法 【低壓電器

通過測量電源空載電壓與電流的周期分量之 間的相角差來確定功率因數 [4]。借助輔助發電機, 在輔助發電機跟試驗電源同步時,根據下列公式計 算出相角差 φ,再算出功率因數 cosφ。 φ =(φU1 - φU2)-(φI1 - φI2) 其中:φU1:輔助發電機電壓相位;      φU2:主發電機電壓相位;      φI1:輔助發電機電流相位;      φI2:主發電機電流相位。

沖擊系數法 【低壓電器

沖擊系數法適用 cosφ ≤ 0.35 的短路試驗場 合。在試驗電壓過零瞬間合閘,取電流波形的第一 半波形峰值 I1 與穩態電流峰值 Im,計算出沖擊系 數K=I 1/Im,查表中 K 所對應的功率因數 cosφ。

曲線擬合法【低壓電器

 根據試驗采集的電流波形,以波形零點開始 往后 1-1.5 個周期的電流波形圖進行分析,通過 計算機輔助設計繪制一條新的電流波形曲線,直 至重新繪制的曲線與試驗采集的曲線兩者完全重 合,即可得出相應的功率因數 [5]。

直讀法【低壓電器

 直讀法適合在試驗電流較小及試驗容量小于 供電電源的額定容量情況下,在電路中直接接入 功率因數瓦特表、安培表、伏安表進行測量功率 因數的方法。電壓在變壓器二次側測量,電流在 電流互感器中測量。如果變壓器二次側壓降超過 10% 或二次側功率因數高于短路試驗電路中的功率因數,則應根據變壓器的短路阻抗數據對測量 的功率因數進行校正 [6]。

低電壓推測法【低壓電器

 在試驗變壓器電源端施加一低電壓,施加的 電壓盡量高一些,可以消除附加的測量誤差。其 測量儀表直接接在電源端,在單相系統中,則可 以直接用低功率因數表測量;在三相系統中采用 伏安表、安培表、功率因數瓦特表測量 [7]。

測量方法的優劣勢

直流分量法受所采集到波形形狀的影響較大, 同時還需采用大功率直流電源、電阻及電感,操 作繁瑣。相位差法的最大缺陷在于需要采用輔助 發電機,而且操作繁瑣,原理復雜,容易產生誤 差,一般不適合試驗站測量功率因數。直讀法劣 勢在于只適合小電流不適合大電流試驗測量,還 需要滿足試驗所需容量小于電源額定容量,如果 試驗電路和設備發熱較為嚴重,容易造成較大的 誤差。低壓推測法在電流適中的情況下,操作容易, 測量準確;但在 10 倍試驗容量小于電網短路容量 時,還需進行相位校正,此時操作繁瑣,也容易 產生誤差。曲線擬合法需采用計算機輔助重新繪 制曲線,曲線是否完全重合無實際判斷,較為復 雜,精度不高。沖擊系數法,需在 0°角合閘,合 閘角度誤差在 ±5°[8];同時需借助沖擊變壓器, 根據羅科夫斯基線圈采集的電流計算出沖擊系數, 再查表的出功率因數,方法較為簡便,只適合低 功率因數測量?!?a href="http://www.9614934.live">低壓電器

(1)人性化參數設置 主要包括硬件參數設置、顯示設置、計算參 數設置、存儲設置等。硬件參數設置對采集通道、 采樣率、采樣時長、觸發電平、觸發時長、觸發 方式等相關參數進設置。通過該界面能迅速完成 相關設置,通過“顯示設置”可對顯示的通道、 各通道的量程進行設置。

(2)具有瞬時、實時采集功能 在低壓電器試驗過程當中,需要對各種各樣 的波形進行實時連續采集,有時還需對某一特殊 波形進行觸發采集。開發的實時采集模塊實現設 備連續采集數據并將數據向緩沖區中存放,同時 依據設置連續讀取緩存中的數據。開發出的瞬態 信號捕捉模塊,用戶可以根據自己的需要選擇多 種觸發類型,比如數字信號觸發和模擬信號觸發, 邊沿觸發和窗口觸發,啟動觸發、暫停觸發和參 考觸發等。實現實時測量過程中捕捉到最新的瞬 態信號。

(3)具有消除噪聲的數據處理功能 在交流接觸器通斷能力試驗中,采集過程中 會引入一些高頻干擾信號,影響了對過電壓的分 析。但是經過 LabVIEW 數字濾波處理后,可以去 除高頻干擾信號,只讓有用的過電壓信號頻段通 過,不影響最原始的波形信息,便于分析。該濾 器為零相位濾波器,具有嚴格的零相移特性,確 保濾波后的信號不發生相移的同時仍能保留高頻信號,具體濾波效果。

在管理電路系統過程中,【電氣開關】受到浪涌電流的影響,會加 大系統運行中錯誤跳變問題的發生率。因此,為了確保浪 涌電流應對有效性,實現管理電路系統的科學保護,則需 要注重P通道FET和兩個電阻器電容器的合理運用。 在這種保護方式的作用下,能夠為電路系統提供一定的保 護,使得其在運行中能夠保持自身良好的功能特性,最大 限度地降低自身的故障發生率。但是,這種保護方式實際【電氣開關

 

作用發揮中需要在檢測到良好信號之前確保電路處于斷開 狀態,確保系統安全運行的同時避免浪涌電流影響范圍的 擴大。因此,需要技術人員在應對浪涌電流過程中根據實 際情況,合理使用P通道 FET和兩個電阻器及電容器, 使得管理電路系統保護能夠達到預期效果。 在應對浪涌電流、加強電路系統保護過程中,【電氣開關】加強適 配器檢測器使用,能夠實現對電路系統運行中適配電壓范 圍的科學控制,并通過對適配器的科學使用,滿足系統保 護要求,拓寬管理電路系統中應對浪涌電流的工作思路。 某配電系統中設備絕緣耐沖擊電壓額定值如圖2所示。 以上所述的方案在應對浪涌電流、加強系統保護中能 夠發揮出相應的作用,【電氣開關】使得系統運行安全性能夠得到可靠 保障。但是,在這些方案確定中也需要考慮這些問題:為 了避免對FET安全工作區產生影響,應充分考慮負載電 容 設置是否合理;一旦啟用,就無法限制進入負載的電流:如果負載短路,可能會在啟動時發生故障。因此,需 要相關人員在避免這些問題產生的基礎上,完善應對浪涌 電流過程中所需的管理電路系統保護方案,確保其電氣電 路運行安全性。

 

某地區在應對浪涌電流時,為了加強系統保護,采用 了P通道FET和兩個電阻器及電容器及適配器檢測器兩 種設計方案配合使用,【電氣開關】使得系統運行中對浪涌電流實現了 科學應對,使得電路系統運行效率相比以往提高了6.8% ~9.3%,系統故障發生率下降了6.5%左右,且電路系統 運行水平明顯提升,保持了其實踐應用中良好的管理效 果。同時,借助信息技術與計算機網絡的優勢,增加了應 對浪涌電流加強電路系統保護方面的技術含量?!?a href="http://www.9614934.live">電氣開關

 

在應對浪涌電流所造成的不良影響時,注重管理電路 【電氣開關】系統運行中的系統保護,有利于降低電氣電路故障發生 率,全面提升電路系統實踐應用中的運行水平,并為電路 系統及電流浪涌管理水平提升提供必要的支持。

 
 
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