氣體繼電器動作值測量結果不確定度分析

中國大唐集團科學技術研究院有限公司水電科學研究院 廣西 南寧 530007

1 目的

由于氣體繼電器動作值測量結果的波動性,導致其具有不確定性,為保證變壓器安全穩定運行。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:JB∕T 9647-2014《變壓器用氣體繼電器》

環境條件:環境溫度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;該設備的氣體容積為0～999mL;試驗壓力為0.1MPa～0.25MPa;準確度等級為1.5級。

測量方法:

校驗臺模擬變壓器內部故障時氣體繼電器動作機理,動作于跳閘流速值校驗采用油流速度法,油流速度從0逐漸增大,通過實時采集流量信號,準確計算出瞬時流速值,達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采用定量計量裝置,測試過程由計算機系統自動控制完成;密封性試驗由計算機系統按設定參數自動控制,完成加壓保壓等密封測試;

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

3 數學模型

測量結果直接由儀器讀數給出:

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'——瓦斯繼電器校驗儀顯示數值,m/s、m L。

4 測量結果不確定度來源分析

被測氣體繼電器流速測量結果的不確定度來源主要有:

(1)變壓器油清洗效果[2]。變壓器油中的雜質和雜質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)標準裝置管路清潔效果。對標準器管的管路進行徹底的清理,確保管路無雜物。

(3)測量氣體繼電器不重復引入產生的影響。采用A類不確定度分析法。

(4)標準儀表精確度的影響。儀器表計對流量速定值的影響按B類不確定度進行分析。

(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類不確定度進行分析。

(6)標準表顯示位數的影響。用B類不確定度分析標準表計示位的影響。

5 標準不確定度評定

通過測量結果不確定度來源進行分析,根據分析結果對其進行評定,測量流速整定值測量重復性引入的標準不確定度,在重復性條件下對瓦斯繼電器跳閘接點進行10次測量,所測數據如表1所示。

表1 流速整定值測量值

測量容積整定值測量重復性引入的標準不確定度,在重復性條件下進行10次測量,所測數據如表2所示。

表2 容積整定值測量值

測量瓦斯繼電器校驗臺允許誤差引入的標準不確定度,瓦斯繼電器校驗臺準確度等級為1.5級,流速整定值檢測允許誤差為:

Δ=±(1.143*1.5%)=±0.0.171m/s,區間內服從均勻分布,包含因子,半寬區間aB1=0.0171m/s,則標準不確定度:

瓦斯繼電器校驗臺準確度等級為1.5級,容積整定值檢測允許誤差為:Δ=±(262*1.5%)=±3.93mL,區間內服從均勻分布,包含因子,半寬區間aB1=3.93mL,則標準不確定度:

由瓦斯繼電器校驗臺分辨率引入的標準不確定度,

瓦斯繼電器校驗臺流速整定值檢測分辨力為0.001m/s,區間內服從均勻分布,包含因子,半寬區間aB2=0.001m/s,則標準不確定度:

列表給出不確定度匯總如表3、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行合成,則:

(1)氣體繼電器流速整定值測量合成標準不確定度

(2)氣體繼電器容積整定值測量合成標準不確定度

在此基礎上,對擴展不確定度進行評定,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展不確定度為:

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

(1)氣體繼電器流速整定值測量結果為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行測量,并生成對應的測量報告,獲得最終的準確數值,可以最大程度保持氣體繼電器的有效運作,并保證其安全性。

6 結束語

分析氣體繼電器測速結果的不確定性,驗證了氣體繼電器的可靠性。這樣一旦發生變壓器內部故障,就可以及時采取必要的措施,并調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,發出應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大,保證變壓器安全穩定運行,降低。