氣體繼電器動作值測量結(jié)果不確定度分析

中國大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司水電科學(xué)研究院 廣西 南寧 530007

1 目的

由于氣體繼電器動作值測量結(jié)果的波動性,導(dǎo)致其具有不確定性,為保證變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行。評價巖灘電廠氣體繼電器(出廠編號:2010-8-270)的流速整定值,測量氣體體積的不確定度。

2 測量條件和方法

測量依據(jù):JB∕T 9647-2014《變壓器用氣體繼電器》

環(huán)境條件:環(huán)境溫度25℃;相對濕度45%。

檢測儀器:選用的檢測儀器分別是瓦斯繼電器校驗(yàn)臺,型號:WSJY-4。該儀器的流速為Φ80:0～2.0m/s、Φ50:0～3.0m/s、Φ25:0～4.1m/s;該設(shè)備的氣體容積為0～999mL;試驗(yàn)壓力為0.1MPa～0.25MPa;準(zhǔn)確度等級為1.5級。

測量方法:

校驗(yàn)臺模擬變壓器內(nèi)部故障時氣體繼電器動作機(jī)理,動作于跳閘流速值校驗(yàn)采用油流速度法,油流速度從0逐漸增大,通過實(shí)時采集流量信號,準(zhǔn)確計(jì)算出瞬時流速值,達(dá)到定量檢測動作于跳閘流速值的目的。動作于信號容積值校驗(yàn)采用定量計(jì)量裝置,測試過程由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動控制完成;密封性試驗(yàn)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)按設(shè)定參數(shù)自動控制,完成加壓保壓等密封測試;

在瓦斯繼電器校驗(yàn)臺上,氣體繼電器連接信號線,啟動校驗(yàn)系統(tǒng),設(shè)置校驗(yàn)信息,按照試驗(yàn)步驟依次進(jìn)行排氣操作、流速整定值校驗(yàn)、氣體容積整定值校驗(yàn)。當(dāng)氣體繼電器內(nèi)變壓器油流速達(dá)到動作值時,推動氣體繼電器內(nèi)部擋板接通跳閘接點(diǎn),瓦斯繼電器校驗(yàn)臺自動測得氣體繼電器的流速整定值;當(dāng)氣體容量增大到一定容積時,油面下降,接通報警信號接點(diǎn),瓦斯繼電器校驗(yàn)臺自動測得氣體繼電器的氣體容積整定值[1]。

3 數(shù)學(xué)模型

測量結(jié)果直接由儀器讀數(shù)給出:

式中:V x——被測氣體繼電器流速整定值/氣體容積整定值,m/s、m L。

V'——瓦斯繼電器校驗(yàn)儀顯示數(shù)值,m/s、m L。

4 測量結(jié)果不確定度來源分析

被測氣體繼電器流速測量結(jié)果的不確定度來源主要有:

(1)變壓器油清洗效果[2]。變壓器油中的雜質(zhì)和雜質(zhì)都會影響其流動速度。在測試之前,要全面過濾變壓器油,以確保變壓器油干凈。

(2)標(biāo)準(zhǔn)裝置管路清潔效果。對標(biāo)準(zhǔn)器管的管路進(jìn)行徹底的清理,確保管路無雜物。

(3)測量氣體繼電器不重復(fù)引入產(chǎn)生的影響。采用A類不確定度分析法。

(4)標(biāo)準(zhǔn)儀表精確度的影響。儀器表計(jì)對流量速定值的影響按B類不確定度進(jìn)行分析。

(5)影響流速傳感器精確度[3]。流動速度傳感器對流量速定值的影響按B類不確定度進(jìn)行分析。

(6)標(biāo)準(zhǔn)表顯示位數(shù)的影響。用B類不確定度分析標(biāo)準(zhǔn)表計(jì)示位的影響。

5 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

通過測量結(jié)果不確定度來源進(jìn)行分析,根據(jù)分析結(jié)果對其進(jìn)行評定,測量流速整定值測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,在重復(fù)性條件下對瓦斯繼電器跳閘接點(diǎn)進(jìn)行10次測量,所測數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 流速整定值測量值

測量容積整定值測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,在重復(fù)性條件下進(jìn)行10次測量,所測數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 容積整定值測量值

測量瓦斯繼電器校驗(yàn)臺允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,瓦斯繼電器校驗(yàn)臺準(zhǔn)確度等級為1.5級,流速整定值檢測允許誤差為:

Δ=±(1.143*1.5%)=±0.0.171m/s,區(qū)間內(nèi)服從均勻分布,包含因子,半寬區(qū)間aB1=0.0171m/s,則標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

瓦斯繼電器校驗(yàn)臺準(zhǔn)確度等級為1.5級,容積整定值檢測允許誤差為:Δ=±(262*1.5%)=±3.93mL,區(qū)間內(nèi)服從均勻分布,包含因子,半寬區(qū)間aB1=3.93mL,則標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

由瓦斯繼電器校驗(yàn)臺分辨率引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,

瓦斯繼電器校驗(yàn)臺流速整定值檢測分辨力為0.001m/s,區(qū)間內(nèi)服從均勻分布,包含因子,半寬區(qū)間aB2=0.001m/s,則標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

列表給出不確定度匯總?cè)绫?、表4所示。

表3 氣體繼電器流速整定值測量不確定度匯總表

表4 氣體繼電器容積整定值測量不確定度匯總表

采用方和根的方法對各類不確定度進(jìn)行合成,則:

(1)氣體繼電器流速整定值測量合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

(2)氣體繼電器容積整定值測量合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

在此基礎(chǔ)上,對擴(kuò)展不確定度進(jìn)行評定,評定過程如下所示。

(1)取包含因子k=2,氣體繼電器流速整定值測量的擴(kuò)展不確定度為:

(2)取包含因子k=2,氣體繼電器流容積整定值測量的擴(kuò)展不確定度為:

綜合上述不確定度測評結(jié)果,生成測量結(jié)果報告,和擴(kuò)展不確定度。(注:以前三次測得值的平均值做為結(jié)果)

(1)氣體繼電器流速整定值測量結(jié)果為Vx=1.143m/s,U=0.020 m/s,k=2;

(2)氣體繼電器容積整定值測量結(jié)果為Vx=262 mL,U=5mL,k=2。

通過上述對氣體繼電器流速整定值和氣體繼電器容積整定值進(jìn)行測量,并生成對應(yīng)的測量報告,獲得最終的準(zhǔn)確數(shù)值,可以最大程度保持氣體繼電器的有效運(yùn)作,并保證其安全性。

6 結(jié)束語

分析氣體繼電器測速結(jié)果的不確定性,驗(yàn)證了氣體繼電器的可靠性。這樣一旦發(fā)生變壓器內(nèi)部故障,就可以及時采取必要的措施,并調(diào)整變壓器的連接方式,使其連接到到指定的控制電路,與此同時,發(fā)出應(yīng)急信號或自動切斷變壓器,在第一時間降低事故所造成的二次傷害,最大化的防止事故擴(kuò)大,保證變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行,降低。