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仿真能取代实验室试验吗

June 3, 2016 • Columns, From the World of Testing, HV/HP Testing / 高压/高能试验, 最近文章汇总

输配电部门正面临 着输送可靠且价 格合理电能的持续挑战, 因此一直致力于寻求改善 上述二者的途径。 以标准为准绳的设备认 证历来被视为是最值得 信赖的途径, 确保了构 成电网的各个组件品质 优异, 为提高电网的可 靠性作出了贡献。但认 证应该采取何种形式? 如何按照相关标准的要 求对电网各部件进行最 佳的评判? 基于实验室的试验一 直并且仍然是设备认证 的“黄金标准”。将设备 暴露在既模拟正常运行 又模拟故障情况的现实 环境中, 但仍然在可控的 环境下, 提供了设备在现 场运行状况的最完整图 像。与此同时, 计算机技 术和建模算法的持续发 展提出了这样的问题:计 算机仿真最终将取代实 验室试验吗? 国际大电网(CIGRÉ)在 工作组A3.20的一份报 告中提出的正是这一问 题。这篇文章的焦点是 使用仿真工具评估高 压断路器。特别是比较
了几何结构简化的SF6 断路器的仿真和物理 绝缘强度试验的结果。 仿真由六位专家使用 四个商业软件独立进 行。然后互相对比了每 个仿真结果, 并与作为 独立方的KEMA实验室 进行的物理试验结果进 行了参照对比。
将设备暴露于既模拟正常运行也模拟故障情况 的现实环境中, 但仍然在 严格控制的环境下,提供 了设备在现场运行状的最完整图像。
研究发现,仿真工具在预 测静态条件下断路器灭 弧室内的电场和由此产 生的应力方面的优异表 现得到了证明,但在预测 动态应力方面的表现明 显较差。换言之,仿真工 具可以精确地确定组件 正常运行时的应力--直至 故障点。然而,一旦该部 件开始失效,仿真工具便
无法可靠地预测将会发 生什么,因而在确定部件 的耐压能力方面将陷入 困境。事实上,CIGRÉ报 告中的耐压预测值在(仿 真)平均值的40%左右 变化, 并且也偏离测量 性能高达另一个40%。 Laboratory-Banner2-(cn) 仿真能取代实验室试验吗 仿真能取代实验室试验吗 Laboratory Banner2 cn显然, 仿真是有价值的 开发工具, 但在评估高压部件的性能时,其精 度和可靠性无法与物理 型式试验相比。事实上, CIGRÉ工作组A3.20的 结论为:“目前,还无法 提出仿真能够取代型式 试验的设想。”
这强调了预测设备在运 行期间、特别是在故障 状态下表现如何的难度,
以及采用依靠计算来评 估高压设备的替代方法 的后果, 并解释了为什么 物理试验仍然是确定电 网组件质量的最可靠手 段。这一结论得到了另 一项CIGRÉ研究的印证, 该项研究着眼于变压器 短路电流的特性。研究 发现, 短路电流导致发 生故障的所有大型电力 变压器中, 三分之一成功 通过了设计评审, 但是没 有一个经过了物理短路 电流试验。 结论显而易见:物理试 验可以揭露在其他情况 下可能暗藏的隐患。基 于实验室试验的设备认 证是使所有利益相关者 对组成电网的设备更加 有信心的最好方式。 然而, 试验常被看成是高 成本的选择。但考虑到能 源供应中重大故障潜在 的巨大成本, 包括维修、 罚款、责任索赔以及名誉 损害, 试验仍然是评估 电网设备质量和性能性 价比最高的解决方案。 Jacob Fonteijne

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