電弧檢測(cè)方法在化工裝置低壓供配電線路故障中的應(yīng)用

賈犇 馮廣英（沈陽(yáng)石蠟化工有限公司，遼寧 沈陽(yáng)110020）

隨著低壓供配電線路故障處理的技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)，電弧檢測(cè)方法在低壓供配電線路故障中的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于故障電弧的準(zhǔn)確判斷。結(jié)合化工裝置本身物料特點(diǎn)，防止出現(xiàn)火災(zāi)或者是更為嚴(yán)重的安全行為。在具體線路故障檢測(cè)時(shí)，需要根據(jù)化工廠的實(shí)際情況，合理選擇判斷故障的技術(shù)類型，從而保障檢測(cè)結(jié)果的真實(shí)性、全面性以及客觀性。

1 化工裝置低壓供配電線路

化工裝置的低壓供配電線路電弧故障檢測(cè)還具有較大的進(jìn)步空間。電弧故障保護(hù)裝置是當(dāng)前低壓電氣研究的重點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)低壓供配電線路保護(hù)的重要設(shè)備支持。在進(jìn)行電弧故障判斷時(shí)，可以關(guān)注電流的“零休”現(xiàn)象，電流“零休”現(xiàn)象主要是指當(dāng)電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)，電弧會(huì)熄滅，進(jìn)而電流出現(xiàn)“零休”。低壓供配電線路發(fā)生電弧故障的原因主要是導(dǎo)體發(fā)生故障，多為外絕緣體老化、斷裂等問(wèn)題。

2 低壓供配電線路發(fā)生故障的原因

2.1機(jī)械損傷

機(jī)械損傷是導(dǎo)致線路故障的重要因素，通過(guò)機(jī)械設(shè)備挖掘?qū)е戮€路斷裂，或者未進(jìn)行電纜標(biāo)記而受到外力損害，也會(huì)導(dǎo)致電纜斷裂。機(jī)械損傷可以直接導(dǎo)致低壓供配線路發(fā)生故障，在進(jìn)行電路管理時(shí)需要注意。

2.2絕緣老化

電纜絕緣層在高溫環(huán)境下會(huì)發(fā)生老化現(xiàn)象，在電網(wǎng)運(yùn)行中，電流通過(guò)電纜會(huì)因?yàn)殡娮璧脑虍a(chǎn)生一定的熱量，這些熱量會(huì)直接導(dǎo)致電纜溫度的上升，從而造成絕緣層老化現(xiàn)象發(fā)生。除此之外，地表層的酸堿性也會(huì)導(dǎo)致電纜絕緣層被腐蝕，進(jìn)而發(fā)生老化現(xiàn)象。

2.3電纜質(zhì)量問(wèn)題

在進(jìn)行電纜鋪設(shè)作業(yè)時(shí)，相關(guān)人員需要按照施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行作業(yè)施工，如果施工環(huán)節(jié)忽視了施工標(biāo)準(zhǔn)的履行，則會(huì)降低作業(yè)的質(zhì)量，使得電纜面臨著巨大的壓力，進(jìn)而提高了電纜線路斷裂或者發(fā)生故障的概率。在進(jìn)行低壓供配電線管理維護(hù)時(shí)，需要選擇優(yōu)質(zhì)的電纜來(lái)完成電纜敷設(shè)作業(yè)，同時(shí)，在施工中需要嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的施工標(biāo)準(zhǔn)，提高電纜高質(zhì)量的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到理想化的施工效果[1]。

3 化工裝置低壓供配電線路故障電弧現(xiàn)象分析

3.1非接觸性故障電弧

非接觸性電弧發(fā)生必須具備一定的電壓值，但是據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)探討結(jié)果老看，低壓供配電線路發(fā)生非接觸性故障電弧的幾率較小。具體來(lái)說(shuō)，非接觸性故障電弧發(fā)生在兩個(gè)彼此絕緣的金屬電極上，基于一定的電壓條件，像空氣此類的絕緣介質(zhì)才會(huì)出現(xiàn)電離，進(jìn)而形成擊穿電弧。當(dāng)?shù)蛪汗┡潆娋€路處于正常的工作狀態(tài)，且前期安裝工作符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，這種擊穿電弧現(xiàn)象基本不可能發(fā)生。

3.2接觸性電弧

當(dāng)載流導(dǎo)體發(fā)生斷裂，基于大氣環(huán)節(jié)條件下，其會(huì)產(chǎn)生一個(gè)接觸面積較小的階段，此時(shí)的電流密度處于較高的水平，同時(shí)這種分段位置處的溫度較高，容易發(fā)生汽化現(xiàn)象。另外，在金屬表面還可能發(fā)生熱電發(fā)射現(xiàn)象。接觸性電弧歸屬于串聯(lián)型的范疇，在強(qiáng)電場(chǎng)的環(huán)境作用下，電子發(fā)射與中性介質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生碰撞，進(jìn)而造成溫度的急劇上升，產(chǎn)生一種電離狀態(tài)。若想要熄滅該電弧，需要將導(dǎo)體上的電流切斷，這樣才能改變氣體分子與金屬蒸汽的電離狀態(tài)。

3.3間接接觸性電弧

當(dāng)間接接觸性電弧發(fā)生時(shí)，其常常會(huì)將劣質(zhì)線路絕緣迅速擊穿。間接接觸性電弧發(fā)生受到機(jī)械損壞、溫度變化等因素的影響，不同電位導(dǎo)體之間的有機(jī)絕緣材料在外界因素作用的條件下會(huì)降低絕緣強(qiáng)度，此時(shí)無(wú)論是導(dǎo)體內(nèi)部還是表面，其絕緣強(qiáng)度都會(huì)大大降低，進(jìn)而出現(xiàn)間接接觸性燃弧現(xiàn)象[2]。

4 關(guān)于電弧檢測(cè)方法在低壓供配電線路故障中的應(yīng)用分析

4.1連續(xù)小波變換

在進(jìn)行連續(xù)小波變換時(shí)需要明確連續(xù)小波變換的基本理論，同時(shí)明確公式含義以及公式中的關(guān)鍵要素。在公式中涉及到位移、尺度、信號(hào)等內(nèi)容，ψ（t）為基本小波，〈x(t),ψατ(t)〉代表內(nèi)積。α作為尺度因子，主要是將基本小波，即ψ（t）進(jìn)行伸縮。在這一條件下，如果α的值越大，則其對(duì)應(yīng)的基本小波持續(xù)時(shí)間會(huì)變寬，也就是說(shuō)其與α之間是一種反向變化的關(guān)系。某種程度上連續(xù)小波變換與傅里葉變換的形式大致相同，可以將小波變換看作是一種積分變換。但是，兩者之間在變換特性上還是存在差別的，需要注意小波變換的伸縮性與評(píng)議性，進(jìn)而正確理解小波分析的多分辨率的時(shí)頻域分析特點(diǎn)。

4.2離散小波變換

在實(shí)際問(wèn)題解決上，很多數(shù)值計(jì)算常用的形式并不是連續(xù)小波變換，而是連續(xù)小波變換，在具體理論分析以及方案論證中具有較強(qiáng)的實(shí)踐意義。在離散小波變換中，時(shí)間變量t 并沒(méi)有被離散化，只是將尺度因子進(jìn)行離散化，在離散小波變換后，信號(hào)的基本信息還能夠保持完整性，也就是說(shuō)信號(hào)基本信息并不會(huì)丟失。另外，小波函數(shù)本身的特點(diǎn)使得小波空間中兩點(diǎn)間的關(guān)聯(lián)被消除，這也是小波函數(shù)正交性特點(diǎn)的體現(xiàn)。同時(shí)，基于小波函數(shù)正交性特點(diǎn)的性質(zhì)，整個(gè)計(jì)算結(jié)果的誤差會(huì)大大降低，最終可以更加準(zhǔn)確反映信號(hào)的性質(zhì)。

4.3基于Daubechies小波的故障電弧檢測(cè)方法

在進(jìn)行實(shí)際問(wèn)題解決時(shí)，Daubechies 小波在進(jìn)行故障電弧檢測(cè)時(shí)主要有三步驟，第一，進(jìn)行實(shí)際采樣，借助AD 采樣電路對(duì)于整個(gè)電路中的電流波形進(jìn)行實(shí)時(shí)性的采樣工作。第二，對(duì)于采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行在處理，發(fā)揮Daubechies 小波的優(yōu)勢(shì)作用。第三，準(zhǔn)確階段小波函數(shù)波動(dòng)變化幅度，當(dāng)故障電弧發(fā)生時(shí)，小波函數(shù)的波動(dòng)變化會(huì)較為明顯，呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，同時(shí)幅度值在超出正常范圍，為正常范圍的幾十倍。反過(guò)來(lái)說(shuō)，如果電弧處于正常的狀態(tài)，則其小波函數(shù)的波動(dòng)變化幅度會(huì)較小。通過(guò)小波函數(shù)的計(jì)算來(lái)進(jìn)行電弧故障的判斷[3]。

4.4尺度分析

尺度分析常常被成為多分辨率分析，該理論被正式提出是在20 世紀(jì)90 年代。具體來(lái)說(shuō)，這是一種快速分解與重建的Mallat算法，方便小波進(jìn)行計(jì)算。無(wú)論尺度因子處于什么情況，都可以對(duì)其進(jìn)行觀察。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)尺度因子相對(duì)較小時(shí)，可以通過(guò)細(xì)節(jié)進(jìn)行觀察，如果尺度因子相對(duì)較大時(shí)，可以通過(guò)概貌進(jìn)行觀察。綜合來(lái)看，無(wú)論處于哪一種情況，中間頻率與帶寬的比值均保持不變，尺度因子都可以被觀察。輸出的采樣率可以在重復(fù)分解的過(guò)程中被降低，通過(guò)對(duì)上一級(jí)低頻概貌進(jìn)行分解，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)輸出采樣率的減半，形成多分辨率分解[4]。

5 故障處理措施探討

5.1關(guān)注電負(fù)荷的變化規(guī)律

通過(guò)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)用電負(fù)荷的密切關(guān)注，根據(jù)正常的狀態(tài)進(jìn)行波峰負(fù)荷與波谷負(fù)荷的調(diào)整，保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定。

5.2降低人為因素的干擾

不少低壓配電設(shè)備事故的發(fā)生都是人為因素導(dǎo)致的，為了降低事故發(fā)生的概率，必須降低人為因素對(duì)于配電線路正常運(yùn)行的干擾。具體來(lái)說(shuō)，需要進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)人員綜合素質(zhì)水平的提高。第一，要明確運(yùn)行維護(hù)人員的標(biāo)準(zhǔn)，真正實(shí)現(xiàn)人才的引入，從而壯大運(yùn)行維護(hù)隊(duì)伍力量。第二，要注重對(duì)于運(yùn)行維護(hù)人員的培訓(xùn)工作，通過(guò)日常的工作培訓(xùn)教育，幫助工作人員樹(shù)立學(xué)習(xí)的意識(shí)，不斷進(jìn)行新知識(shí)的補(bǔ)充，不斷進(jìn)行新技能的學(xué)習(xí)，從而提高工作人員的業(yè)務(wù)水平。第三，通過(guò)責(zé)任制度的制定和落實(shí)，進(jìn)而提高工作人員的責(zé)任意識(shí)，當(dāng)工作人員具備責(zé)任意識(shí)之后，其工作質(zhì)量才能進(jìn)一步提高。降低人為因素的干擾，通過(guò)發(fā)揮工作人員的積極性，實(shí)現(xiàn)良好的線路運(yùn)行效果。

6結(jié)語(yǔ)

化工裝置低壓供配電線路在實(shí)際運(yùn)行中常常會(huì)發(fā)生故障，電弧檢測(cè)方法的正確應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)故障的準(zhǔn)確判斷，從而化工裝備的正常運(yùn)行和生產(chǎn)。低壓配電線路受到多種因素的影響，包括電纜質(zhì)量、絕緣老化以及機(jī)械故障等因素。電弧檢測(cè)方法主要對(duì)于故障電弧的電流波形特征進(jìn)行分析判斷，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)電路中存在的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)故障的及時(shí)解決。