温升测试系统解决方案

前言

低压成套开关设备所有型式试验项目中以温升试验较����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������为特殊。在低压成套开关设备中,特别是抽屉式开关����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������柜,除主进线电路外其各分支馈线电路多达二����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������十多个。根据国家标准《G����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������B 7251 低压成套开关设备和����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������控制设备》、《GB/T 10233 低����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������压成套开关设备和电控设备基本试验����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������方法 》的要求,成套开关设备的����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������主电路及分支电路必须同时通额定电流����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������进行温升试验,测量低压成套开����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������关设备各部件的温度,以验证被试品是����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������否符合标准要求。传统低压成����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������套开关设备温升试验的特点是:����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������① 试验时间较长,一般温升试验需8~10小时����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������甚至更长时间;② 试验能耗����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������较大,被试品要通额定电流长时间运行消����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������耗在负荷上,故许多厂家为了避过用����� �������Ƴ����������� �������Ƴ�������电高峰而在夜间试验;③ 试验过程单调����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������枯燥,测试人员须要经常调整负荷并长����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������时间反复地测量温度值。

传统试验方法

目前,国内传统低压成套开关设备温升试验方法广泛����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������采用的是在被测品电源输入端配����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������设一台大容量多磁路变压器,通过变����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������压器的变流直接对被测品施加一个交流低电压����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������(8~12V)、大电流(4000~10000A����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������)电源,然后在被测品各分支馈出回路接可变电阻����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������器或电流调节器作为负荷以获得测试电流,通过调����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������节可变电阻器或电流调节器使输出电流达到设定����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������电流值。图1是传统低压成套开关����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������设备温升试验原理框图。由于大����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������容量多磁路变压器设备本身����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������体积大,配上变电阻器或电流调节器负荷后,造����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������成占地面积很大,对实验室空间要求高;����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������且设备笨重又不能移动,无法开展多套设备同����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������时检测。同时,由于电网电压的波动、载流回路����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������中引线电阻变化、负荷本身电阻发热变化,测试电流随����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������之变动,操作人员须经常调节电阻器����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������或变流器来恒定电流,费时费����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������力,精度还是无法保证,并且在低����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������压大电流下会产生大量的感性����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������无功损耗,电能直接消耗在铜母排����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������、电阻器或变流器上,不但影响电����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������网质量,而且还造成能源的巨大浪费。另外,低压开关����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������成套设备温升测试常用的温度����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������测试仪器通常具有多通道的特点(如多点温度����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������巡测仪),测量时将热电偶的热端用胶粘固定法或����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������打钻孔埋入法固定到被试部件的测量点,需要多根热电����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������偶来配合采集数据,测试前需要计量多����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������个热电偶,该类设备还有故����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������障率高的缺点。可见,传统设备温升测试具����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������有设备体积大、试验耗时长、能耗较高、效率����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������较低、设备故障率较高和操作灵活性差����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������等致命缺点。

公式

新型试验方法

为了克服现有低压成套开关设备温度试验方法的不����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������足,我们提出采用一种新型的短路试����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������验方法进行低压成套开关设����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������备温升试验,(以下简称短路法),短路法是所有温升����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������试验中需要电源容量小,试验电����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������压低的试验方法。图2是短路法试验原理框图����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������。它是利用低压成套开关设����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������备主进线电路输入端短路产生较小损耗����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������,来进行温升试验的,也即对被测品主进线����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������电路输入端直接短接,而通����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������过多台恒流电源(63~6300A����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������)分别并接在被测品各分支馈����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������线回路倒输入稳定电流,而在总母排自动叠加以����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������达到测试目的。本方法成功克服了原方案无法解决的铜����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������阻温升造成电流飘移需实时调整的缺点,不但可以����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������提高检测精度,加快校验速度,提高工作����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������效率,而且恒流电源额定输出电压低����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������(仅2~6V),节能效果可以提高75%以上,����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������大大的降低了能耗。

公式

解决方案

针对传统低压成套开关设备温升试验方法的����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������不足和利用短路法进行温升试验的要求,我们研����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������制成功了一种新型低压成套开关设备����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������数字化智能型温升测试专用试验设备——低压成套����� �������Ƴ����������� �������Ƴ�������开关设备新型温升试验系统。����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������

本系统设备主要由:程控交����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������流恒流电源、智能温度检测巡回检测仪、智能磁控动����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������态无功补偿配电柜及温升测试系统管理软件组成。该����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������系统采用数字化模糊控制技术,能在外界电����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������网电源产生波动或用电负荷阻抗特性发生变化时����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������仍能使各支路输出电流自动保持恒定����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������,并保证总母排电流自动叠加的程控交流����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������恒流电源,取代传统大电流����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������交流源采用的电阻器或变流器电流����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������调整技术;采用智能型温度巡检仪实现对����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������开关设备各支路测试点温度的全自动采集和检测;采����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������用智能动态无功补偿配电柜实现由于不对称负荷试验对����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������电网所产生的无功损耗的动态补偿,提高线路传输容����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������量,改善电能质量,节能降耗;并采用专门开发的����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������温升测试系统管理软件实现对低����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������压成套开关设备温升试验过����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������程监控的全自动化管理。

低压成套开关设备温升试验系统试验原理如图3����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������所示。图中,QA为总开关,QA1~n为分支路开����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������关;SCHL1~n为恒流电源。当I=����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������I1+I2+……In时,温����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������升试验可用一套多台恒流电源进行试验;当I<I1����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������+I2+……In时,可在支路未端(或����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������总母排)增加一台恒流电源SCHLm,使I=I1����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������+I2+……In+ Im。

公式

程控交流恒流电源

程控交流恒流电源主要由交流配电单元、调压变压����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������器、变流器、驱动控制单元、数据采集单元、����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������人机介面、微机控制单元等组成。

工作原理:主回路通过驱动控制单元����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������接收微机监控单元信息处理的结果控制调压变压器����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������使交流电源输出电流自动保持恒定。控制回路通����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������过数据采集单元实时监测交流电源电流输出情况并将信����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������息通过数据总线送入微机监控单元。微机监控单����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������元作为交流恒流电源的数据处理中心,以����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������现场总线方式对交流系统进行信息采集、����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������处理完成智能化管理,信息处����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������理的结果一方面将作为人机界����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������面触摸式液晶显示屏的信息来源,另一方面通过����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������现场总线或WIFI通信接口传给上位����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������计算机监控系统实现实时远程监控管理。

智能型温度巡检仪

智能型温度巡检仪主要由智能隔离温度变送器、高精度����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������热电偶和巡检仪主机三大部分组成����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������。

工作原理:智能隔离温度变送器对高����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������精度热电偶采样温度数据进行线性隔离放大、A����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������/D转换、数据处理、通信输出,每����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������只智能隔离温度变送器可采样8路高精度热电����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������偶输入信号,可直接对380����� �������Ƴ����������� �������Ƴ�������V及以下带电导体进行多路巡回测控。微机监����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������控单元实时监控智能隔离温度变送器的����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������数据,以现场总线方式对其信息采����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ����������� �������Ƴ�������集、处理并完成智能化管理,信息处理的结果一方面将����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������作为人机界面触摸式液晶显示屏的信息来源,����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������并提供了USB接口,可将测量数据信息存储到U盘����� �������Ƴ����������� �������Ƴ����������� �������Ƴ�������中,另一方面通过现场总线或WIFI无线通信传����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������给后台监控系统实现远程监控����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������管理。

温升试验系统管理软件设计

温升试验系统管理软件是基于组态软件,专为程控����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������交流恒流电源和智能温度巡检仪进行温升测试而专门设����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������计开发的监控管理软件。软件具有丰����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������富的显示画面、灵活的操作方式以及强大����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������的记录、运算、控制和管理功能,����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������集合了现代测试测量中不可缺少的测试检索、曲线显示����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������、数据分析、报表输出等核心功能����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������,构建了结构化、可定制和高安全性的专业测试测����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������量软件平台。

结论

低压成套开关设备新型温升试验系统利用程控交流恒流����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������电源、智能型温度巡检仪和����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������温升试验系统管理软件对低压成����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������套开关设备对温升试验过程����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ����������� �������Ƴ�������实现全自动数字化、智能化控制管理����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������,具有性能完善、测试精度����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������高、工作效率高、节能降耗����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������效果好的明显特点。产品经国家电控配电����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������检测中心、甘肃电器科学研究院、遵义市产品质量����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ����������� �������Ƴ�������检验检测院等用户单位投入使用,反����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������应良好 。实践证明,低压成套开关����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������设备新型温升试验系统是一种值得推����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������广应用的试验设备,是国家和省级低压电器成套开关设����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������备检测院(所)、测试中心及各生产制造企����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������业理想的、提高工效的新型检测设备����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������。