采样安全措施论文（共4篇）
采样安全措施论文 篇1
随着社会的发展和新技术的应用, 养殖业中对畜禽的疫病监测、检测越来越显示出其科学性和重要性, 所以采样成了兽医工作者必不可少的工作。为了保护工作人员、合作者和当地公众免于受到人畜共患疫情的感染, 笔者总结了以下的操作技术规范供参考。
1 应对炭疽病
采样怀疑动物患有炭疽病时禁止剖检, 可采耳尖血涂片检查, 确诊后按规定进行无害化处理。
2 规范采样人员
采样人员必须是专职兽医技术人员, 并具备动物传染病感染、传播流行与预防的相关知识, 熟练掌握各种动物的保定技术和采样技术。
3 工作人员要求
协助人员与动物接触时, 应该避免不必要的风险, 防止踢伤、咬伤、撞伤等。工作人员应根据其工作地点具有的风险性接触给予相应的培训, 所有的人员还必须了解采样的动物可能带有的疫病与人畜共患病, 以及可能的感染与传播方式、了解工作过程中可能出现的异常情况及处置, 掌握个人卫生和其他方面的知识。
4 操作规范
工作人员必须是受过培训的人员。免疫监测采样时, 工作人员与动物接触的时间长、密切, 必须做好个人防护。如果是病死动物的采样, 感染和扩散的风险更大, 防护、操作更要严格。同时还要保护样品质量和生物安全。
(1) 免疫监测采样时遵守出入养殖场 (户) 的隔离消毒措施, 防止通过采样人员的活动造成疫病传播。由于各种养殖场动物的免疫、抵抗力不同, 可能在一个场有动物隐性带毒不发病, 一但人为机械带入另一个养殖场, 可能引起动物感染发病和流行。因此出入养殖场必须更换防护服、手套、一次性靴套, 带好口罩。如果是发病场更要严格。
(2) 进入养殖场, 首先观察动物是否健康, 一是动物发生某些疫病时, 可能产生对人的攻击行为, 如奶牛狂犬病、疯牛病等。二是询问畜主动物是否咬人、踢人、顶人。
(3) 牛、猪等动物必须使用保定设备, 即保证人的安全, 也保证样品的质量。
(4) 采样器械必须用一次性的, 避免样品交叉感染。
(5) 对动物进行保定, 做好人员防护, 防止出现针刺伤风险, 防止动物踢、咬、撞。
(6) 采样前、后要对采样部位进行消毒。
(7) 注射用针头、刀片一旦使用完毕, 必须立刻投入尖锐物品箱内以待处理。
(8) 采的样品和采样单都应对号标注, 以便分清。
(9) 采样结束时, 采样人员要换下一次性物品消毒, 对采样的环境进行清洁消毒, 并到规定的地方烧毁废弃物。
基层监测采样问题的解决措施 篇2
1 在基层采样中存在的具体问题表现为
1.1 血清制备存在问题
血清学检测方法是兽医实验室工作中最基本的检测方法, 而血清标本的质量是否符合要求直接影响到检测结果的准确度, 因此血清的制备最为关键。 血清是指血液凝固后, 在血浆中除去纤维蛋白分离出的淡黄色透明液体。 在我市基层采集血清常见的问题如溶血、胶冻样血清等。 溶血是由于各种原因造成红细胞破坏, 胞内血红蛋白 ( Hb) 等物质和细胞内液进入血清。 制备血清过程中例如采血时在血肿的地方采集血样、血液注入采血管中时未取下针头或用力推出产生大量气泡、 机械性强力振荡、突然低温冷冻或突然化冻都能引起溶血。 溶血对ELISA检测法的影响主要是由红细胞溶解时会释放出具有过氧化物酶活性的物质, 以HRP为标记的ELISA测定中, 溶血标本可能会增加非特异性显色。 刘玉振等研究发现, 溶血对HBs Ag的检测有影响, 当红细胞浓度>25%造成的溶血可导致假阳性。由于基层采血未能普及含有分离胶及促凝剂的采血管, 现场分离血清使得凝血时间不足, 血清中的蛋白纤维未能完全分离, 导致析出的血清在放置一段时间后呈现胶冻样 ( 尤其是鸡猪血清最明显) 。 还有可能是脂浊血清, 出现的原因脂肪堆积过多, 或血清离心不合适 ( 时间、速度等因素) , 导致分离出的血清中存在着脂质小粒, 这些小粒容易附着在酶标板内壁, 非离子洗涤剂对这些物资洗涤不彻底, 造成非特异型吸附使得吸光值偏高而造成假阳性结果。 吴泽馨研究表明, 脂浊标本对ELISA法检测乙型肝炎表面抗原实验结果干扰较大, 极易容易形成假阳性结果, 严重影响测定结果的正确度。
1.2 缺乏无菌概念, 样品污染严重
在采集猪、鸡血液过程中容易扎破血管, 导致流出血管外的血液受污染。 由于血清受到细菌污染, 菌体中可能含有内源性HRP, 以HRP为标记的ELISA测定中, 会产生假阳性反应。
1.3 病原学采样不规范
病原学可以从疫病的病原、流行病学、分子生物学和免疫学等角度, 深入揭示重要动物疫病病原的变异规律、流行特点、致病机制及机体免疫保护机制, 为动物疫病的监测、预警及防控提供技术支持。 随着生物学研究由宏观领域向微观领域的发展, 病原体检测方法也从组织形态学水平深入到分子水平、基因水平。 例如高致病性禽流感鼻咽拭子采样是病原学监测中的一个重要环节, 操作简单, 但是基层采样过程中存在采样器具不合格、 受污染、采样部位、样品保存液种类、保存方法不正确等问题, 使得病原学监测结果受到影响, 浪费了大量的人力、物力、财力。 样品采集的时间、部位及采集质量对病毒分离、 提取以及制备有活性的RNA至关重要, 而样本保存与运输不当, 也会影响病毒的分离。
1.4 样品盛放容器标准不一, 加大实验室检测人员工作量
采集血清时, 由于各县市区采样的采样器具不统一, 分别为兽用采血器、真空管、注射器等, 造成检测过程中吸取血清困难, 严重影响实验室检测效率。
1.5 采样单填写简单, 难以准确研判检测结果并评估免疫结果
由于基层防疫人员文化水平低、 年龄老化, 采样单填写简单, 比如未能按照要求写清楚畜禽种类、日龄、代次、免疫程序、免疫时间、疫苗种类、疫苗生产厂家及批号。 由于现代疫苗技术发展, 特异性的检测试剂盒成为动物防疫工作研究者的重点。例如薛双等研究证实, 猪口蹄疫O型合成肽疫苗免疫抗体的检测不能使用IHA试剂盒检测, 猪口蹄疫病毒VP1 结构蛋白抗体ELISA诊断试剂盒 ( VP1- ELISA) 和口蹄疫O型抗体液相阻断ELISA检测试剂盒 ( LB- ELISA) 都可以用来评价猪口蹄疫O型合成肽疫苗免疫后血清抗体水平, 这和陈方志等试验结果相同。
1.6 采血技术不规范、不熟练
直接导致畜禽应激反应大, 造成畜主对采样工作不支持。 由于基层兽医站人员部分为“ 三定”时期的人员, 牛羊鸡采样使用“ 采血针+ 负压管”尚未普及, 以及猪前腔静脉采样法使用较少, 造成采血时动物应激反应大, 畜主对采血有抵触情绪。
1.7 样品采集数量少
不足以代表整个养殖场的抗体水平。 根据统计学一般规律, 采样量达20 头时可信度达98%, 达30头时可信度达99%, 达40 头时可信度达99.5%, 达50 头时可信度达99.9%。 因此建议每个阶段分别至少采样30 头。 考虑到种公猪的特殊重要性, 最好每头种公猪都要采样。
1.8 忽视样品保存的时效性
对于市县乡三级动物防疫部门来说, 由于集中监测的时效性和区域性, 从乡镇兽医站组织采血到市级兽医实验室开展检测需要5 个工作日以上, 因此存在着在夏季血清样品冷藏容易腐败、抗体效价降低以及细菌滋生等问题。 由于血清在冰箱中长时间保存导致血清Ig G聚合, 使间接法ELISA的试剂本底加深。 冷冻血清融解后, 蛋白质局部浓缩, 分布不均。
2 原因分析及解决措施
2.1 采血前基层防疫人员提前告知养殖户, 相互配合, 尽量在采血前12h减少饲喂饲料, 多饮水。
2.2 普及使用真空负压管采血技术, 严格无菌采血。 只要是扎破血管流出血管外的血液不能采集, 因为血液已经受到污染。 制备血清的过程中有条件的话尽量在无菌操作台制备血清, 也可加入适当防腐剂。 标本在保存中如出现细菌污染所致的混浊或絮状物时, 应离心沉淀后取上清检测。
2.3 制定血清制备标准操作规程。 采血完成后, 迅速将采血器倾斜30 度左右放入37℃恒温箱2h以上 ( 冬季北方天气温度低, 采集鸡血清时候要带热水袋, 加快血液凝集进程) , 拿出后在冰箱4℃放置过夜, 用3000 转/min离心10min分离血清。 一般说来, 在5d内测定的血清标本可放置于4℃, 超过一周测定的需- 20℃保存。
2.4 采集的样品用防水油性记号笔标记要清楚, 编号要有规律, 样品的排列要有顺序, 以便于检测、统计结果。 采集的样品要有详细的说明, 包括畜禽的健康状况、日龄、胎龄、种类、免疫程序、近3 个月的免疫时间、疫苗种类和疫苗来源等数据。
2.5 病原学所有标本的收集、运输和保藏都应装在有螺旋盖的塑料管中, 以防止开、关标本管时产生气溶胶, 并用两层封口袋包裹严实, 不同场 ( 村) 不能混装, 同时注意采样过程中器械交叉污染。 采集样品要装在有冰袋的保温盒内及时送达实验室, 运送途中尽量避免摇晃, 以免溶血。 采样的鼻咽拭子WHO及美国CDC规定, 鼻咽拭子采集只能用塑料杆的涤纶或人造棉拭子 ( 如常用的聚酯纤维拭子) , 不能用藻酸钙拭子或木杆拭子, 因可能使某些病毒失活或抑制PCR, 脱脂棉含有荧光物质, 影响实时应荧光定量PCR结果。
2.6 加强基层动物防疫人员采样技术培训。 通过组织骨干现场示范、防疫人员现场实践等方式举办实验室技术培训以及技术比武, 同时发放自制的采样视频音像资料以期提高技术水平。
参考文献
[1]刘玉振, 等.溶血对抗-HCV、HBs Ag等测定结果的影响.中国输血杂志[J].1999, 12 (1) :32-33.
[2]吴泽馨, 等.脂浊标本对ELISA法检测乙型肝炎表面抗原结果的影响.内蒙古中医药[J].2012 (17) :107-108.
[3]薛双, 等.不同方法检测猪口蹄疫O型合成肽疫苗免疫抗体的对比试验[J].兽医导刊, 2012 (07) :68-69.
[4]陈方志, 等.猪口蹄疫O型合成肽疫苗抗体水平检测.动物医学进展[J].2009 (08期) :116-118.
地表水监测采样中的质量控制措施 篇3
1 保证地表水环境监测采样的质量
1.1 对于采样点位、断面的要求
要想采集到某区域水环境质量状况, 那么一定要选择正确的采样断面, 且确保能代表该区域的水环境实际情况, 所选取的采样断面需满足以下几个条件:能够清楚反映出断面所在区域水环境的实际水质情况及受污特征, 以最少的断面获取到最全面的水资源环境信息, 采样断面利于采样人员进行采取, 禁止选取有死水区、回水区、河流分叉。排污口等的采样断面。形式一般分为控制断面、消减断面、对照断面等。采样断面需有明显的位置或参照物进行标记, 且标记后不能随意的改动。在被监测的采样断面上, 设置了采样垂线数且每个垂线上都有采样点, 这些垂线数与采样点的数量必须严格按照技术规定来画。此外, 对于普通河流进行地表水监测的频率为每月一次, 如有特殊情况, 可适当调整或增加采样频率。
1.2 采样容器质量要求
对于采样容器的要求也是相当严格的, 首先所选容器不能对采集的水样造成污染, 不能使容器的内壁吸收或者吸附掉将要进行测试的成分, 更不能与所选水样发生反应, 容器口子便于开启, 但是密封性能要好, 对于光敏感的组分进行了测定, 得出结论, 应使用颜色较深易于清洗且能反复重复使用的瓶子里存放水样。另外, 清洗的主要目的是将粘附容器内外表面上的油污、灰尘及时去除, 防止对水样产生污染造成误差。所以, 在采样前对容器按照要求严格进行清洗是采样工作必不可少的一项程序, 尤其在对总铬、总汞、石油类等项目进行采样测定的容器更加严格按规定方法进行清洗。
1.3 需具备的采样技术要求
首先, 对于油类进行水样采样时, 要求必须在水面到水下大概30cm间进行, 且需采集柱形的水样, 而且是单个采样, 并且全部用于测定需要。采样所使用的容器严禁用水样进行冲洗。如果对溶解氧水样进行采集时, 需注意在注入水样时应沿着瓶壁直接往下倒或者运用虹吸法, 在对生化需氧量、有机物、溶解氧这些项目进行采样时, 需注意采集的样品要注满容器, 且要密封保存。而对于粪大肠菌群、硫化物这些危险项目进行采样时需要将它们单独分开进行采样。
其次, 在采样时要注意严禁将河床底下的沉积物搅动起来。在采样之前, 除了油类样品外, 所有的采样容器及瓶盖都需要使用水样通过反复震荡清洗大概三次左右才能使用, 如若采集的样品中含一些泥沙等沉淀物, 需要在装瓶之前将水样放置几十分钟, 等泥沙全部沉淀之后, 才能将水样注入容器内, 但是除了测定油类及总悬浮物的水样。在水样采集完毕之后, 要做好收尾工作, 对于水样要进行再次核查, 一旦发现有错误或者遗漏的地方, 应立即采取措施, 或重新采集或补采, 所有工作结束之后对采集记录要认真完成。
2 水样的现场管理
2.1 添加保存剂, 做好水样标签
为了避免水样在运输或者存储器期间发生变化, 故在采集完的样品内添加保存剂, 不管是酸、碱或是其它样品保存剂, 其等级和纯度一定要符合使用要求, 在必要的时候, 也可以在添加之前, 进行空白试验, 来确定试剂的纯度是否符合使用要求。为了能对水样进行明显区分及辨别, 对水样贴入标签, 让水样具有标识, 保证水样不会被弄混。在水样标签上至少得有样品的编号, 样品的名称, 采集的时间, 以及添加的保存剂等相关内容, 在对水样标签进行填写时最好使用不晕染的防水墨填写。
2.2 做好采样记录工作, 反复进行采样核查
采样记录对于监测结果是非常重要的一项参考, 所以一定要详细记录, 记录的内容一般包括断面名称、水样编码、采样时间、现场测定的各项数据、气象参数、采集水样整体感觉 (像采集样品的颜色、气味、水面有无漂浮物等) 、采集过程特殊情况简要说明、采样人员签字等。在采样完成之前, 应该对采集的水样重新进行核查, 并填写已确认采集水样质量的记录, 该项纪录必须由持证人员填写完成才算有效, 采样现场质量保证记录的内容包括水样数量、体积的检查, 采样容器质量的检查, 采样过程是否符合规定要求, 保存剂添加是否正确, 水样标签内容是否规范, 水样是否密封保存, 排除其它特殊情况的发生。
2.3 控制采样的质量
控制采样精密度的方法是在对同一采样点上进行采样时, 采集双份水样作为平行样, 交由实验室进行分析, 对于平行样的采集可按样品总数的15%左右的比例采集, 测定出结果与平行样进行对比计算偏差。通过这样的对比只能判断出采样精密度, 对于采样误差的实际大小很难计算出来, 更不能辨别出来这样的误差是在采集现场产生的还是在实验室的分析过程中出现的。尽管这样, 但因为现场平行样品分析出来的结果有采样误差的存在, 所以它依然能成为地表水监测采样质量控制简便且有效的方法。
3 结语
综上所述, 在进行地表水环境监测采样时, 有运输、交接等多个环节的加入, 保证了采样的完整性。与此同时, 我们要不断提升采集人员的专业素养, 使采集人员能够认真、用心的完成每次采集任务。这样地表水监测采样质量才能得到有效的控制。
摘要：在对整个地表水进行监测的过程中, 最为薄弱的环节便是保证地表水采样的质量, 采样过程与实验室分析相比较而言, 误差出现的几率更大一些, 而且也很难掌控地表水采样质量。
关键词：地表水,监测采样,质量控制措施
参考文献
[1]邓磊, 邓维, 陈芬.水环境应急监测中气相色谱—质谱法测定污染水样中有机物案例分析研究[J].民营科技, 2012.
采样安全措施论文 篇4
关键词：采样值差动保护,相量值差动保护,比率制动特性,励磁涌流,安全性,灵敏度
0 引言
在微机变压器保护中, 基于相量值的比率差动保护 (以下简称相量值差动保护) 被广泛采用, 有着丰富的运行经验。相量值差动保护的比率制动特性没有模糊区, 但会受到变压器空投和故障恢复时励磁涌流的影响。目前常通过二次谐波闭锁防止励磁涌流引起保护误动, 但在空投于变压器内部轻微故障时, 需等到二次谐波充分衰减后才能出口, 动作时间较长。采样值差动保护, 采用差流采样值多点重复判别, 其原理具有抗励磁涌流和CT饱和影响的能力, 能在空投于变压器内部轻微故障时快速出口, 但其灵敏度会受到动作模糊区的影响。
数据窗长度R、重复判断次数S值的合理选取是改善采样值差动保护安全性和灵敏度的关键技术之一, 也是目前研究的热点。文献[1-7]指出区外故障时, 符合采样值差动保护动作判据的信号的角度范围在半个周波内必须大于90°才能满足安全性要求, 但问题是S值若选定得太大, 采样值差动保护在区内故障时有可能拒动。文献[7-8]分析采样值差动保护的差流门槛值与S之间的关系。文献[9]研究采样值差动保护在变压器空投励磁涌流情况下的动作行为, 并通过动模试验数据作了分析。但因动模试验的局限性很难对算法进行全面定量的研究。
目前相关文献中均没有系统分析采样值差动保护对变压器区内故障检测的灵敏度问题。实际上为了保证采样值差动保护在区外故障、励磁涌流、CT饱和等情况下不误动, 期望S值越大越好;但若S值选取的太大, 在变压器区内轻微故障时, 会发生因满足动作判据的点数小于S, 以至于难以检测出故障的情况。研究如何确定S的取值范围, 既保证区外故障的安全性, 又保证在区内故障的灵敏度具有重要意义。
本文以区内故障时的相量模型为基础, 分析得出了采样值差动保护区外故障时具有大于相量值差动保护的制动性能、区内故障时具有高于相量值差动保护的灵敏度的条件, 并基于此确定了采样值差动保护R、S值的整定范围。进而, 本文利用EMTP搭建了变压器内部故障的简化仿真模型, 对上述确定的采样值差动保护的R、S值进行了分析和验证。
1 采样值差动保护特点与整定
相量值差动保护动作特性曲线上的启动电流、制动电流拐点值和比率系数都有其明确的含义, 能够明确整定、准确测量。采样值差动在一个数据窗内连续重复多次判断, 如果均满足保护动作判据, 保护动作。由于信号量初相角的随机性, 采样值差动保护判据存在很大的模糊区, 模糊区的存在直接影响了保护的动作精度。采样值差动保护的定值除了差流门槛定值、比率制动系数外, 还有数据窗长度R和重复判断次数S需要整定。R、S值没有明确的物理意义, 但其值的选取影响动作特性模糊区的大小。
2 采样值差动保护安全性和灵敏度的分析及S值的选取
2.1 相量值差动、采样值差动的和差制动判据
只要数据窗内全部是故障后的数据, 相量值差动保护算法的动作量和制动量都不受初相角的影响, 恒定不变。判据如下:
式中:Id、Ir为相量值差动保护中的差流、制动电流有效值;为流入变压器两侧的电流相量值;Kzp、I0为相量值差动保护的比率制动系数定值、差流门槛值。
采样值差动保护由于采样时刻不同, 各采样点之间的制动特性也不同, 因此制动特性随时间变化。判据如下:
式中:di、ri为采样值差动判据对应的差流、制动电流;Mi、Ni为流入变压器两侧电流的瞬时值;Kzs、I0为采样值差动判据对应的比率制动系数定值、差流门槛定值。
从以上判据可以看出, 两个判据的制动特性都是过原点的制动曲线, 采样值差动的所有计算都是基于采样点瞬时数据。
2.2 采样值差动保护安全性及灵敏度的分析方法
为分析差动保护的灵敏度和安全性, 本文定义了计算制动系数, 即差流和制动电流的模值比 (相量值差动) 或瞬时值比 (采样值差动) , 比率制动系数为整定值, 整定后不会变化, 瞬时值比随着系统电流的变化而变化。为了分析比较相量值差动保护和采样值差动保护的灵敏度, 利用变压器相量模型分别计算相量值差动和采样值差动的计算制动系数, 把它们同时标注到差流、制动电流平面上。
由图1可知, 在区外故障时, 相量值差动保护的模值比为常数Kpc, 不会随时间变化, 采样值差动保护的瞬时值比随时间变化, 分布在A区或B区, 其中Kzd为相量值差动整定的比率制动系数。A区的瞬时值比小于Kpc, 说明此时采样值差动保护的制动性能优于相量值差动保护, B区的瞬时值比大于Kpc, 说明此时采样值差动保护的制动性能比相量值差动保护差, 区外故障时这部分点有可能误动作。因此, 整定采样值差动的S值时, 只要S值大于落到B区中的点数, 采样值差动保护在区外故障时, 保证可靠不动作, 从而确定S值的下限[1,2,3,4]。
区内故障时, 如图2所示, 采样值差动保护落在A区内的瞬时值比大于Kpc, 此时, 采样值差动保护动作性能优于相量值差动保护, 即灵敏度比相量值差动保护高;相反, 瞬时值比落在B区的保护灵敏度低于相量值差动保护。因此, 我们只要找出最严酷的系统情况, 即在内部故障时, 半个工频周期内符合采样值差动动作判据的点最少, 求出进入A区的点个数, S的整定值只要小于A区的点数, 就能保证可靠动作, 从而确定S值的上限。
2.3 采样值差动保护区外故障时S取值范围
文献[1]已经证明, 变压器区外故障时, 采样值差动在半个工频周期内, 有1/4周波数据窗的数据可能满足动作判据, 即有N/4点有可能进入图1的B区 (N为每周波采样点数) , 所以原则上只要S>N/4就可以在变压器区外故障时防止误动作。但是, S值取得太大, 如大于图2中的A区的点数, 变压器区内故障时, 满足动作条件的点数可能小于S, 采样值差动保护可能拒动, 即灵敏度不足。所以, S值的上限值应该满足一定的条件, 必须小于各种故障条件下图2中A区中的点数。
2.4 采样值差动保护区内故障时S的取值范围
首先找出区内故障时, 差动保护最不容易动作的条件, 然后根据该条件确定图2中A区满足动作判据的点数, 只要S取值小于A区的点数就能保证采样值差动保护区内故障可靠动作。在以下分析中, 变压器的相量模型作如下简化:变压器为一个线性电感, 故障发生在变压器端部, 变压器区内、外故障时, 保护装置感受到的变压器高、低压侧电流只是相角差和幅值的不同。
2.4.1 相量值差动保护区内故障的动作条件
设区内故障时变压器两侧的电流有效值为IM、IN, IM≥IN, 相位差为ϕ。文献[1]中指出, 区外故障时, 流入变压器的电流, 经过变压器高、低压侧CT传变以后, 120°≤ϕ≤180°。对于变压器区内故障, 既要考虑CT的非线性传变, 还要考虑系统阻抗和各种故障类型, 相位差取0°≤ϕ≤110°。如果两侧电流的相位差最大为180°, 则110°≤ϕ≤120°为动作模糊区 (区内、区外故障都没有考虑这个区域) , 实际情况下很难碰到。
选用模值和制动方式时, 差流、制动电流和它们的计算制动系数如下:
式 (3) 中差流、制动电流的大小只与流入变压器电流的有效值和它们之间的相位差有关系。比值如下:
其中:为模值比, 即相量值差动计算制动系数。
从公式 (4) 可以看出, Kphasor值的大小只与变压器高、低压侧的电流幅值比和相位差有关。变压器两侧的电流幅值一定时, 相位差为0°时计算制动系数Kphasor取得最大值, 比率差动保护动作最灵敏;相位差为110°时, 情况最恶劣, 计算制动系数Kphasor取最小值。同时, 由式 (4) 可得ϕ=110°时Kphasor和z的关系, 如图3所示。当z从0 (变压器空载, 低压侧电流IN为0) 变到1时 (区内故障, 流入变压器的两侧电流幅值相等) , 可以计算出Kphasor的值, 从图中可以看出, 当z等于0时, 计算制动系数Kphasor值最大, 其值为2, 即变压器低压侧不带负荷空投的时候, 模值比最大, 比率差动元件肯定要动作。当z等于1时, 计算制动系数Kphasor值最小, 比率差动元件最难动作, 为了让区内故障比率差动元件可靠动作, 我们选择最严酷的分析条件是ϕ为110°并且变压器高、低压侧的电流幅值相等。
2.4.2 区内故障时采样值差动满足动作判据的点数
变压器两侧电流为:
式中:θ为ϖt;ω为电力系统的角频率。
差流和制动电流表达式如下:
采样值差动判据中, 差流和制动电流之比为:
式中, Kphasor为瞬时值比, 即采样值差动保护的计算制动系数。
本文研究在最不利的情况下, 采样值差动保护计算制动系数和相量值差动计算制动系数的关系, 通过确定图2中进入A区的点数来确定合适的S值。如前所述, 当ϕ为110°, z等于1时, 相量值差动保护中的计算制动系数Kphasor最小, 保护最不易动作, 这时Kphasor=1.1472, 即图2中Kpc。在这种条件下, 要求采样值差动保护可靠动作, 则Ksample≥Kphasor, 但采样值差动保护中计算制动系数受θ值的影响, 以θ为变量, 分别计算Kphasor和Ksample, 如图4所示。
图4中Kphasor为一条直线, 不受θ值的影响, 对应图2中的Kpc直线的斜率, 图中Ksample>Kphasor的部分, 对应图2中的A区, Ksample
从图中可以看出, 在该故障情况下, A区内有121/360N点满足采样值差动保护的动作条件, 也就是说θ在半个工频周期π的范围内, 在最不利的情况下, 采样值差动保护要可靠动作, 必须S≤360121N。
2.5 S、R值的最终选择
由以上分析可以看出, 区外故障时, 为了保证采样值差动保护的安全性, S>N/4, 区内最苛刻的故障条件下采样值差动保护能可靠动作, 因此, 采样值差动保护在安全性和灵敏度兼顾的情况下, R值的选取可参考文献[1], 当R比S值大3个点时, 采样值比率差动动作特性的模糊区最小, 所以当每周波24点采样, 采样值差动保护采用模值和制动时, S=16, R=19。
3 仿真分析
3.1 仿真模型的建立
为了检验以上分析, 本文使用EMTP建立了一个简化的电力系统模型, 系统参数如图5所示。
对于变压器内部故障的仿真, 采用“黑盒”仿真的原理。变压器内部故障时, 我们只对端口的电流、电压感兴趣, 所以可以简化变压器内部复杂的电磁暂态过程, 研究端口电流、电压和短路匝电流的大小是否符合实际情况。文中还需要研究变压器由于采用了匝间短路模型, 其绕组参数 (漏感抗、线圈电阻) 在正常运行时是否和非故障变压器绕组参数一致。因此, 选用三个单相变压器模型构成三相变压器模型, 设有匝间短路的变压器模型如图6所示。
高压侧绕组为Y0接线, 低压侧绕组为△接线。为了仿真变压器内部的匝间短路, 在B相的第三绕组线圈中增加了电阻和开关并联的电路 (后面分析为什么设在B相) , 如图6所示。左边为高压侧绕组, 额定电压为500 k V, 右边为低压侧绕组额定电压为230 k V, 为两个线圈串联, 额定电压分别为220 k V和10 k V, 串联电阻R是为了模拟短路匝回路中接触电阻或弧光电阻对短路匝电流的影响。当变压器正常工作时K1闭合, K2断开, 低压侧为两个线圈串联供电, 当发生匝间短路时, K2闭合, K1断开, 低压侧通过220 k V绕组供电, 10 k V绕组为短路匝绕组, 绕组电流为短路匝电流, 表示4.3%匝短路 (10/230=4.3%) 。图5中, 低压母线A相上设置接地开关, 模拟单相接地故障, 保护算法计算用数据是流过断路器B1和B2的电流, 空投试验时, 断开断路器B2, 合上断路器B1。
3.2 模型参数的检验
为了保证变压器匝间短路模型和正常绕组模型漏抗、绕组电阻的一致性, 必须对短路绕组 (图6中的W3绕组) 的参数进行归算。
式中:Rbase 230、Lbase 230为变压器正常绕组模型的绕组电阻、漏感的基准值;Rbase2、Rbase3为根据短路匝数比调整绕组额定电压后, 计算出的第二、第三绕组电阻、电感基准值;Kn、2V、3V分别为短路匝数比, 单相变压器匝间短路模型第二绕组 (图6 W2) 、第三绕组 (图6 W3) 的额定电压。
公式 (8) 中假设正常变压器模型中绕组电阻和漏感标幺值为0.002和0.08。为了检测两个模型参数是否一致, 论文在各种工况下进行了仿真, 图7为变压器空投时各侧电压、电流值, 图8为变压器区外故障时各侧电压、电流值。从中可以看出两个模型的输出电流、电压波形完全重合, 仿真表明两个模型内部参数完全相等。
3.3 采样值差动在变压器各种故障类型下的仿真
变压器的额定电流Ie=519.615 2 A, 差流门槛值整定为20%Ie, Iqd=100 A, 根据文中2.4节的分析, 采样值差动的门槛值为144.1 A。空投变压器时采样值差动保护的动作行为如表1所示。
A相电压合闸角为0°时的励磁涌流波形如图9所示。
从表1可知, 电源合闸角 (A相电压) 为0°时, A相绕组中的磁通初始角为90°, 此时的励磁涌流最大。在变压器差动保护中, 计算差流和制动电流之前通常需要转角补偿, 补偿由于变压器绕组接线方式不同造成的原、副方相电流的角度差, 因此由图9可知, 由于B、C相励磁涌流均偏向时间轴的一侧, 且大小比较接近, A相电流最大, 偏向时间轴另一侧, 通过转角补偿后, A、C相差流最大, B相差流最小, A、C相中满足采样值差动动作判据的点数最多, 分别为14、13个点, 但S=16, 所以在最大励磁涌流幅值时, 采样值差动保护能够可靠闭锁。随着合闸角的增大, 励磁涌流的幅值减少, 电源合闸角90°时最小, 这时采样值差动保护满足动作判据的点数也最少, 分别为5、6, 从表1可以看出, 当合闸角大于30°时采样值差动保护的B相满足动作判据的点数为0, 因为转角补偿后差流小于差流门槛值。
由空投变压器励磁涌流的仿真分析可知, 在三相剩磁分别为0.8, -0.4, 0.4、合闸角为0°条件下, B相差流幅值最小, B相采样值差动保护灵敏度最低, 所以匝间短路故障应该设在B相上, 其他条件不变, 研究采样值差动保护对于空投于变压器匝间故障的灵敏度。空投于B相匝间故障时, 采样值差动保护的动作行为如表2所示。
由表2可知, 当短路匝数比小于5.3%时, 采样值差动保护将检测不到B相的匝间故障, 当短路匝数大于6.3%时, 采样值差动保护有足够的灵敏度检测出故障。由于C相不含故障电流, 所以满足动作判据的点数始终不变。图10为B相4.3%匝短路时的三相电流波形。
从以上仿真分析可知, 采样值差动保护按照本文的整定方式选取R、S后, 能有效地躲过变压器空载合闸的励磁涌流。在空投于变压器内部轻微故障时, 由于没有谐波闭锁算法, 采样值差动保护可以瞬时出口, 而相量值差动保护必须等到谐波电流充分衰减后才能出口。
4 结论
本文从变压器区内故障的条件出发, 通过与相量值差动保护相比较, 推导出模值和制动的采样值差动保护S的选取或整定条件。研究表明:在半个工频周期内, 满足采样值差动保护动作判据的S最佳取值范围为如每周波24点采样时, 一般S=16, R=19。这样既能保证变压器空载合闸时保护的安全性, 也能在空投于变压器内部匝间故障时保护有较高的灵敏度。
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