126 kV SF6断路器分闸时间特性统计分析

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126 kV SF6断路器分闸时间特性统计分析

作者：佚名文章来源：不详点击数：更新时间：2008-9-24 10:00:53

罗干平
平顶山天鹰集团平顶山 467001  0 引言
发生短路故障后要求断路器迅速分闸，缩短短路故障时间、减小短路电流对电气设备的危害，增加电力系统的稳定性，保证输电线路的输送容量^[1]，故分闸时间是衡量高压断路器开断性能的重要参数，特别是三相联动操作各相分闸时间的不同期性(差异性)要小。本文考察和推断126 kV SF₆断路器三相联动分闸时间特性的优劣及其可靠性。 1 数据采集 三相联动操作时同时测试LW6—110 SF₆断路器各相分闸时间^[2]，随机抽样100台产品采集数据(摘取部分)见表1。

2 统计分析 图1、2为由测试数据画出的样本三相分闸时间波动和不同期性波动图。

 2.1 各相分闸时间的区间估计 由表1数据算出三相分闸时间的样本均值

和样本标准差S(即样本方差S²的正平方根)分别为

由于n_Ａ＝ｎ_Ｂ＝ｎ_Ｃ＝100，属于大样本，故不管总体是否属于正态分布，均可用Z统计量进行区间估计。取显著性水平α＝1%，查表^[3]得Z_α/2＝2.576，于是由区间估计公式^[3]得出A、B 、C相分闸时间置信度为99%的置信区间分别为［25406，26374］,［25 384，26320］，［25 528，26488］。 2.2 三相整体分闸时间的区间估计 三相联动整体分闸时间为断路器从分闸线圈接到分闸指令通电起至断路器三相弧触头均分离瞬间止的时间间隔，其样本应选取A、B、C相中分闸时间最大值(见表1中第5列)。计算得出三相整体分闸时间的样本均值和样本标准差

 由于n＝100，属于大样本，故不管总体是否属于正态分布，均可用Z统计量进行区间估计，取显著性水平α＝1%，查表^[3]可得Z_α/2＝2.576于是由区间估计公式^[3]得出三相整体分闸时间置信度为99%的置信区间为［25807，26749］，即有99%的把握断定断路器三相整体平均分闸时间为25.807～26.748ms。 2.3 三相分闸时间的差异分析(假设检验) 依据假设检验原理^[3]分别考察三相分闸时间两两之间的差异，设μ_Ａ，μ_Ｂ，μ_Ｃ分别为A、B、C三相分闸时间均值，给定显著性水平α＝1%。  (1)A、B两相之间 建立假设H_０：μ_Ａ＝μ_Ｂ，因为n_Ａ＝ｎ_Ｂ＝100，属于大样本，故可选择Z检验统计量。由式(1)算得：

查表^[3]得Z_α/2＝2.576>0.145，故Z落入接受域中，A、B两相分闸时间无明显差异。     (2)A、C两相之间     同理假设H_０：μ_Ａ＝μ_Ｃ，算得Z=-0.446，由于｜Z｜＝0.446<Z_α/2＝2.576，落入接受域中，故A、C两相分闸时间无明显差异。
    (3)B、C两相之间
    同理假设H_０：μ_Ｂ＝μ_Ｃ算得Z=-0.599，由于｜z｜＝0.599<Z_α/2＝2.576，落入接受域中,故B、C两相分闸时间无明显差异。
    由于A、B、C分闸时间无明显差异，说明断路器三相联动分闸同期性良好。
2.4 分闸不同期性的时间差异区间估计
    分闸不同期性为A、B、C三相中最大与最小分闸时间之差，其值越小同期性越好，越利于快速开断。
    由表1数据算得三相分闸不同期性时间差异样本均值

和样本标准差S分别显0.743和0.339。因n=100，属于大样本，故不管总体是否属于正态分布，均可用Z统计量进行区间估计。取显著性水平α=1%，查表可得Z_a/2=2.576，由区间估计公式得出分闸不同期性的时间差异置信度为99%的置信区间为[0.656，0.830]。即有99%的把握断定断路器三相分闸时间之间的平均差异为0.656～0.830ms,即分闸操作不同期性差异很小。
2.5 整体分闸时间额定合格参数的确定
分闸时间是断路器技术性能指示的重要参数，如何选取合适的额定分闸时间参数，使型式试验不合格率控制在较小范围(比如3%)，又不影响断路器技术指示整体的先进性，并以此为标准来控制产品装配的质量和可靠性，需慎重考虑。下面给出利用概率分布来确定额定分闸时间参数的一种方法。

由表1数据得出的整体分闸时间次数分配见表2，它服从正态分布，即N～(μ ，σ²)。设断路器的额定分闸时间为t₀,要求成批生产的断路器分闸时间t>t₀的≤3%，用概率分布函数表示即p(T>t₀)=3%,故p(T<t₀)=1-P(T>t₀)=97% 由于 T～N(μ ，σ²)，

令Z=(T-μ)/σ(此时Z～N(0，1))，则

故 P(T<t₀)=F(t₀)=φ((t-μ)/σ)=0.97用式(2)中X，S的值分别代替上式中μ和σ，于是φ((t₀-μ)/σ)=φ((t₀-26.278)/1.827-1.88,推出t₀=29.713。因此，取t0=30ms 可合格证断路器整体分闸时间>30 ms 的概率<3%，即断路器整体分闸时间一次性通过型式试验的可靠性>97%。
3 结论
统计分析LW6—110 SF₆断路器三相联动分闸时间的大量测试数据和假设检验各相分闸时间不同期性的结果表明，三相联动分闸同期性良好。由概率分布确定断路器额定分闸时间参数的方法得出可靠性>97%的断路器额定分闸时间为30 ms。

 参考文献

1 张节容等. 高压断路器原理和应用.北京：清华大学出版社，1989
2 曹华实高压开关出厂与现场试验.北京：水利电力出版社，1993
3 倪加勋等应用统计学.北京：中国人民大学出版社，1998

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