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低压电器短路试验功率因数测量方法的探讨

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-07-02  浏览次数:381
核心提示:文中通过对低压电器短路试验中常用的功率因数测量方法进行了介绍分析,基于 LabVIEW 自主研发一种数据采集软件,并结合本试验站
 文中通过对低压电器短路试验中常用的功率因数测量方法进行了介绍分析,基于 LabVIEW 自主研发一种数据采集软件,并结合本试验站 50kA 试验系统,对不同功率因数测量方法进行对比,确定适合该试验室的功率因数测量方法,进一步方便本试验站 50kA 通断系统功率因数测量方法的选取,便于短路试验的参数调节。

功率因数测量方法【低压电器

直流分量法

直流分量法适用 cosφ ≤ 0.35 的短路试验场 合 [3],根据短路瞬间及触头断开瞬间的非对称全 电流波形来确定,如图 1 所示。 根据短路瞬间及触头断开瞬间的非对称全电 流波形,分别测取前两个电流峰值为 Ia1 和Ia2, 对应的时间为 t1 和t 2,稳态电流峰值为 Im。直流 分量为 Ia1 -I m =Id1、Ia2 -I m =Id2,其中 T=L/ R =(t2 -t 1)/ln(Id1/Id2),tgφ=2πfT(f 是 电 源频率),根据前面公式计算出 φ 和 cosφ。

相位差法 【低压电器

通过测量电源空载电压与电流的周期分量之 间的相角差来确定功率因数 [4]。借助辅助发电机, 在辅助发电机跟试验电源同步时,根据下列公式计 算出相角差 φ,再算出功率因数 cosφ。 φ =(φU1 - φU2)-(φI1 - φI2) 其中:φU1:辅助发电机电压相位;      φU2:主发电机电压相位;      φI1:辅助发电机电流相位;      φI2:主发电机电流相位。

冲击系数法 【低压电器

冲击系数法适用 cosφ ≤ 0.35 的短路试验场 合。在试验电压过零瞬间合闸,取电流波形的第一 半波形峰值 I1 与稳态电流峰值 Im,计算出冲击系 数K=I 1/Im,查表中 K 所对应的功率因数 cosφ。

曲线拟合法【低压电器

 根据试验采集的电流波形,以波形零点开始 往后 1-1.5 个周期的电流波形图进行分析,通过 计算机辅助设计绘制一条新的电流波形曲线,直 至重新绘制的曲线与试验采集的曲线两者完全重 合,即可得出相应的功率因数 [5]。

直读法【低压电器

 直读法适合在试验电流较小及试验容量小于 供电电源的额定容量情况下,在电路中直接接入 功率因数瓦特表、安培表、伏安表进行测量功率 因数的方法。电压在变压器二次侧测量,电流在 电流互感器中测量。如果变压器二次侧压降超过 10% 或二次侧功率因数高于短路试验电路中的功率因数,则应根据变压器的短路阻抗数据对测量 的功率因数进行校正 [6]。

低电压推测法【低压电器

 在试验变压器电源端施加一低电压,施加的 电压尽量高一些,可以消除附加的测量误差。其 测量仪表直接接在电源端,在单相系统中,则可 以直接用低功率因数表测量;在三相系统中采用 伏安表、安培表、功率因数瓦特表测量 [7]。

测量方法的优劣势

直流分量法受所采集到波形形状的影响较大, 同时还需采用大功率直流电源、电阻及电感,操 作繁琐。相位差法的最大缺陷在于需要采用辅助 发电机,而且操作繁琐,原理复杂,容易产生误 差,一般不适合试验站测量功率因数。直读法劣 势在于只适合小电流不适合大电流试验测量,还 需要满足试验所需容量小于电源额定容量,如果 试验电路和设备发热较为严重,容易造成较大的 误差。低压推测法在电流适中的情况下,操作容易, 测量准确;但在 10 倍试验容量小于电网短路容量 时,还需进行相位校正,此时操作繁琐,也容易 产生误差。曲线拟合法需采用计算机辅助重新绘 制曲线,曲线是否完全重合无实际判断,较为复 杂,精度不高。冲击系数法,需在 0°角合闸,合 闸角度误差在 ±5°[8];同时需借助冲击变压器, 根据罗科夫斯基线圈采集的电流计算出冲击系数, 再查表的出功率因数,方法较为简便,只适合低 功率因数测量。【低压电器

(1)人性化参数设置 主要包括硬件参数设置、显示设置、计算参 数设置、存储设置等。硬件参数设置对采集通道、 采样率、采样时长、触发电平、触发时长、触发 方式等相关参数进设置。通过该界面能迅速完成 相关设置,通过“显示设置”可对显示的通道、 各通道的量程进行设置。

(2)具有瞬时、实时采集功能 在低压电器试验过程当中,需要对各种各样 的波形进行实时连续采集,有时还需对某一特殊 波形进行触发采集。开发的实时采集模块实现设 备连续采集数据并将数据向缓冲区中存放,同时 依据设置连续读取缓存中的数据。开发出的瞬态 信号捕捉模块,用户可以根据自己的需要选择多 种触发类型,比如数字信号触发和模拟信号触发, 边沿触发和窗口触发,启动触发、暂停触发和参 考触发等。实现实时测量过程中捕捉到最新的瞬 态信号。

(3)具有消除噪声的数据处理功能 在交流接触器通断能力试验中,采集过程中 会引入一些高频干扰信号,影响了对过电压的分 析。但是经过 LabVIEW 数字滤波处理后,可以去 除高频干扰信号,只让有用的过电压信号频段通 过,不影响最原始的波形信息,便于分析。该滤 器为零相位滤波器,具有严格的零相移特性,确 保滤波后的信号不发生相移的同时仍能保留高频信号,具体滤波效果。

在管理电路系统过程中,【电气开关】受到浪涌电流的影响,会加 大系统运行中错误跳变问题的发生率。因此,为了确保浪 涌电流应对有效性,实现管理电路系统的科学保护,则需 要注重P通道FET和两个电阻器电容器的合理运用。 在这种保护方式的作用下,能够为电路系统提供一定的保 护,使得其在运行中能够保持自身良好的功能特性,最大 限度地降低自身的故障发生率。但是,这种保护方式实际【电气开关

 

作用发挥中需要在检测到良好信号之前确保电路处于断开 状态,确保系统安全运行的同时避免浪涌电流影响范围的 扩大。因此,需要技术人员在应对浪涌电流过程中根据实 际情况,合理使用P通道 FET和两个电阻器及电容器, 使得管理电路系统保护能够达到预期效果。 在应对浪涌电流、加强电路系统保护过程中,【电气开关】加强适 配器检测器使用,能够实现对电路系统运行中适配电压范 围的科学控制,并通过对适配器的科学使用,满足系统保 护要求,拓宽管理电路系统中应对浪涌电流的工作思路。 某配电系统中设备绝缘耐冲击电压额定值如图2所示。 以上所述的方案在应对浪涌电流、加强系统保护中能 够发挥出相应的作用,【电气开关】使得系统运行安全性能够得到可靠 保障。但是,在这些方案确定中也需要考虑这些问题:为 了避免对FET安全工作区产生影响,应充分考虑负载电 容 设置是否合理;一旦启用,就无法限制进入负载的电流:如果负载短路,可能会在启动时发生故障。因此,需 要相关人员在避免这些问题产生的基础上,完善应对浪涌 电流过程中所需的管理电路系统保护方案,确保其电气电 路运行安全性。

 

某地区在应对浪涌电流时,为了加强系统保护,采用 了P通道FET和两个电阻器及电容器及适配器检测器两 种设计方案配合使用,【电气开关】使得系统运行中对浪涌电流实现了 科学应对,使得电路系统运行效率相比以往提高了6.8% ~9.3%,系统故障发生率下降了6.5%左右,且电路系统 运行水平明显提升,保持了其实践应用中良好的管理效 果。同时,借助信息技术与计算机网络的优势,增加了应 对浪涌电流加强电路系统保护方面的技术含量。【电气开关

 

在应对浪涌电流所造成的不良影响时,注重管理电路 【电气开关】系统运行中的系统保护,有利于降低电气电路故障发生 率,全面提升电路系统实践应用中的运行水平,并为电路 系统及电流浪涌管理水平提升提供必要的支持。

 
 
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