CN102435888B - Spd预期短路电流热稳定热脱扣综合测试台 - Google Patents
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Abstract
SPD预期短路电流热稳定热脱扣综合测试台，其组成包括预期工作电流热脱扣测试单元、预期工作电流热稳定测试单元、试品柜，预期工作电流热脱扣测试单元模拟在电网出现故障的状态下SPD导通短路，根据SPD安全脱扣装置是否可靠地实现分断的情况，验证SPD的安全性。预期工作电流热稳定测试单元，采用了自动升压控制方法，用电压控制电流，能方便地找到SPD产品的热平衡点及热脱口点。验证SPD产品的可靠性、安全性。
Description
技术领域
本专利涉及防雷技术测试设备领域，主要用于SPD防雷模块在各种电流电压失效状态下是否能安全脱扣的试验检测设备的一种SPD预期短路热稳定脱扣综合测试台。
技术背景
随着我国防雷事业的蓬勃发展，SPD防雷模块大量使用，SPD防雷模块失效烧机事故日渐增多，而在这些事故中，又以压敏模块器件击穿、短路，不能完成脱扣功能（或者不能技术完成脱扣功能）引起SPD防雷模块燃烧事故居多。当然引起SPD防雷模块在实际使用中失效主要原因有两种，。一种是SPD防雷模块本身的产品质量，一种是电网的稳定状况，其次是环境及安装状况。但本设备首先要验证的是SPD防雷模块自身的产品质量。它的安全性、可靠性、模拟电网故障电压，预期的短路电流的状态下，SPD防雷模块焦耳耐受能力及它的热稳定状况，热脱扣能力。因此，该检测试验设备要解决的就是SPD防雷模块的产品质量的验证，便于批次量SPD防雷模块产品质量的改进提升。
本设备按照IEC61643;GB18802；YD/T1235.2技术要求标准来设计的，也是一种SPD防雷模块预期短路电流、热稳定、热脱扣检验的专用测试设备。
本设备操作方便，使用安全可靠，测试精度≤5%完全满足标准的试验要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种SPD防雷模块的产品质量认证，便于批次量SPD防雷模块产品质量的改进提升的SPD预期短路热稳定脱扣综合测试台。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种SPD预期短路热稳定脱扣综合测试台，其特征在于：其组成包括预期工作电流热脱扣测试单元、预期工作电流热稳定测试单元、试品柜；
预期工作电流热脱扣测试单元其组成包括三变单供配电柜、大功率负载柜、预期工作电流热脱扣操作台，三变单供配电柜从电网取得380V电能后，由预期工作电流热脱扣操作台的开关操作，控制三变单供配电柜输出不同等级的预置电压，输出的预置电压送给大功率负载柜，由预期工作电流热脱扣操作台的开关操作，控制大功率负载柜输出不同等级的预置电流到试品柜；
所述预期工作电流热稳定测单元其组成包括升压配电柜、 小功率负载柜、预期工作电流热稳定操作台，升压配电柜从电网取得220V电能后经过调压处理后将电能送给小功率负载柜，由预期工作电流热脱扣操作台的开关操作，控制小功率负载柜输出不同等级的预置电流到试品柜。
所述三单变供配电柜采用三变单120KW变压器，三变单变压器一次侧通断由接触器ZJ2的常开动合触点ZJ2-1控制，三变单变压器二次侧有调制电压等级的常开动合触点J1A-1、J1B-1、J2A-1、J2B-1、J3A-1、J3B-1、J4A-1、J4B-1、JA5-1、JB5-1。
所述预期工作电流热脱扣操作台其组成电路包括电压预置区、电流预置、工作操作区。
所述电压预置区的接触器线圈J1A、J1B、J2A、J2B、J3A、J3B、J4A、J4B、JA5、JB5，其主触点的通断状态控制三单变供配电柜输出的电压后得到对应的电压预置，J1A、J2A、J3A、J4A、JA5的辅助触点控制电流预置区的通断。
所述电流预置区的接触器线圈SMA1-SMA5、SMB1-SMB5、SMC1-SMC5、SMD1-SMD5、控制大功率负载柜中对应的的常开动合触点通断，得到对应电流预置。
所述工作操作区包括位置开关MK、紧急停车开关Q6、启动按钮开关SQ7、接触器ZJ1、时间继电器KT、温度补偿开关Q8、电源开关Q总；位置开关MK、紧急停车开关Q6、启动按钮开关SQ7、接触器ZJ1串联，且ZJ1通电后自锁，ZJ1自锁常开动合触点与时间继电器的常闭延时动开触点KT-1串联。
所述预期工作电流热稳定操作台其组成电路包括电流预置区、工作操作区。
所述电流预置区的接触器线圈SMA1-SMA5、SMB1-SMB5、SMC1-SMC5、SMD1-SMD5、SME1-SME5、SMF1-SMF5、SMG1-SMG5、SMH1-SMH5、控制小功率负载柜中对应的常开动合触点通断，得到对应电压及电流的预置。
所述工作操作区包括接触器J2的常闭动开触点J2,位置开关MK2、紧急停车开关Q13、启动按钮Q14、接触器线圈J2、接触器ZJ2的常开动闭触点，常闭动开触点ZJ2-3、位置开关MK2、紧急停车开关Q13、启动按钮Q14串联，接触器线圈与启动按钮形成自锁。
所述预期工作电流热脱扣操作台与预期工作电流热稳定操作台通过接触器线圈ZJ2、J1及其对应的常闭动开触点形成互锁。
所述大功率负载柜组成包括箱体、控制板、数个独立安装的电阻板和用于操作的电流预置按钮；所述控制板包括多个交流接触器，各交流接触器分别与各电阻板中的各负载电阻对应连接，电流预置按钮与交流接触器线包一一对应连接，设置在操作台上的电流预置按钮控制对负载电阻预置选择控制。
所述试品柜其组成包括离心抽风机、气压弹簧、汇流排、观察罩、测试台面、行程开关、真空接触器、进风口、出风口，测试台骨架，其特征在于：石棉水泥板镶嵌于测试台骨架上构成测试台面，测试台面上有进风口，进风口与测试台面板下的离心抽风机相连，离心抽风机的另一端与柜壁上的出风口连接；气压弹簧一端用螺钉固定在测试台上，另一端固定在观察罩上，观察罩与测试台采用合页连接；行程开关安装在测试台上，真空接触器安装在测试台内环氧玻纤板上，汇流排安装在测试台面板上的接线桩上。
本设备由“预期工作电流热脱扣测试台”与“预期工作电流热稳定测试台合成了一套综合测试系统，试品台共用，两路测试台电气互锁，任何时候只允许一个操作台工作。
本发明（20mA~10A）采用了自动升压控制方法，用电压控制电流，能方便地找到SPD产品的热平衡点及热脱扣点。验证SPD产品的可靠性、安全性。
本发明具有以下有益效果：
一、本发明拥有独立的2个操作台方便操作，主电路，控制电路中采用了用了互锁装置、安全保护装置、热补偿装置、排烟装置、工作警示装置、延时装置使用整个系统安全可靠。
二、本发明能满足预置电压AC700、AC600V、AC480V、AC415V、AC240V。预置电流1mA~100A的实验需求。
三、本发明由独立的两套操作台，独立的两套负载箱组成，电气互锁，共同采用一台试品柜。热脱扣测试台测试范围（100A、75A、50A、30A）热稳定测试范围（10A、5A、2.5A、1A、320mA、80mA、20mA），能够有效的测试出它的安全脱扣装置是否可靠地实现分断，在小电流状况下，是否能热稳定。
四、本发明在测试过程中采用了一种密闭的、可视的、开启断电的、可排烟尘封闭的试品柜，有效的保护了操作人员的安全。
附图说明
图1为SPD预期短路热稳定脱扣综合测试台的系统结构图；
图2为SPD预期短路热稳定脱扣综合测试台控制电路图；
图3为预期工作电流热稳定操作台的控制界面；
图4为预期工作电流热脱扣操作台的控制界面；
图2中J1A-J5A、J1B-J5B、SMA1-SMH5、ZJ1-ZJ2、J1-J3为交流接触器，Q1-Q5、为常闭动开按钮开关、Q1’-Q5’为能自动复位的常开动合按钮开关，Q7、Q11、Q12、Q14、Q16为能自动复位的常开动合按钮开关，Q8、Q9、Q10、Q17为旋钮开关, Q6、Q13、Q15为紧急停车用开关，MK、MK2为常开动合位置开关，KT为带延时的继电器，D为小功率执行电机，SW-6为档位开关，K1-K4为带闭锁的按钮开关。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
一种SPD预期短路热稳定脱扣综合测试台，其特征在于：其组成包括预期工作电流热脱扣测试单元、预期工作电流热稳定测试单元、试品柜；
预期工作电流热脱扣测试单元其组成包括三变单供配电柜、大功率负载柜、预期工作电流热脱扣操作台，三变单供配电柜从电网取得380V电能后，经过预期工作电流热脱扣操作台相应的控制处理后得到相应的电压预置，将预置的电压送给大功率负载柜，对大功率负载柜内部的开关触点相应的控制处理后得到相应的电流预置，将预置后的电流送给试品柜；
预期工作电流热脱扣测试单元主电路组成包括三变单变压器、大功率负载单元，预期工作电流热脱扣操作台控制电路组成包括电压预置区、电流预置区、工作操作区。
三变单变压器一次侧有控制其通断的真空交流接触器的常开动合触点ZJ2。
大功率负载单元为一种可调电压电流的负载电阻箱，负载电阻箱内有对其负载电阻预置的交流接触器常开动闭触点SMA1-SMH5,通过对SMA1-SMH5的通断状态控制可以实现100A、75A、50A、30A电流预置。
图2中预期工作电流热脱扣操作台控制电路中的电压预置区有常闭动开按钮开关Q1与带复位的常开动合按钮开关Q1’串联，Q1’与并联的交流接触器J1A、J1B串联。交流接触器J1A-J5A通电后都能形成自锁。
图2中预期工作电流热脱扣操作台控制电路中的电压预置区中带复位的按钮开关Q1’-Q5’控制交流接触器J1A-J5A中相对应的交流接触器通断并使其形成自锁，交流接触器J1A-J5A、J1B-J5B通电后，其相应的触点动作，在三变单变压器中的交流接触器的常开动闭触点J1A-1-J5A-1、J1B-1-J5B-1作出相应的动作，实现对应的电压预置；同时J1A-J5A在热脱口操作台控制部分中的电流预置区的相对应的常开动合触点J1A-3-J5A-3动作，使得对应的电压预置对应的电流预置控制单元通电，电流预置区有到闭锁的常开动合按钮开关K1-K4，对K1-K4控制使得与K1-K4对应的接触器线圈SMA1-SMD5通电，控制SMA1-SMD5在大功率负载单元的常开动合触点动作，实现相应的电流预置，然后预置的电流送给负载柜。
图2中预期工作电流热脱扣操作台控制电路中的工作操作区有位置开关MK、MK2，MK、MK2安装在试品柜上，确保试品柜观察罩打开时，电路无法导通，确保操作安全，Q6为紧急停车开关。Q7为启动按钮，按下Q7后ZJ1形成自锁，主电路中ZJ1常开动合触点动作，且ZJ1的自锁回路中的常开动合触点与延时继电器的常闭延时动开触点串联，KT为延时继电器，且延时时间为10秒，实验过程中按下启动后，经过10秒热脱扣实验台自动断开。温度补偿单元为大功率负载单元中的电阻降温，温度补偿单元为电风扇。快速排烟部分能有效排除实验过程中SPD器件燃烧过程中产生的烟尘。
所述预期工作电流热稳定测单元其组成包括10KW升压配电柜、 小功率负载柜、预期工作电流热稳定操作台、试品柜， 10KW升压配电柜从电网取得220V电能后经过调压处理后将电能送给小功率负载单元、经过预期工作电流热稳定操作台作出相应的控制处理后得到相应的电流预置，将预置后的电流输送给试品柜。
图2中预期短路电流热稳定操作台控制电路中的工作操作区有与热脱扣操作台控制部分形成互锁的常闭动开触点ZJ2，确保2个操作台同时只能有一个工作，位置开关MK，MK2安装在试品柜上，确保试品柜观察罩打开时，电路无法导通，确保操作安全，Q13为紧急停车开关。Q14为启动按钮，按下Q14后J2形成自锁，且J2控制其主电路的通断。电流预置部分由档位开关的SW-6对应的档位控制相应的电压对应相应的电流预置，电流预置区的接触器SMA1-SMH5控制其在小功率负载单元的常开动合触点作出相应的动作，实现相应的电流预置。控制部分中的Q11,Q12的通断，控制10KW调压器动作对10W升压变压器电压等级进行预置。
预期工作电流热脱扣操作台控制电路与预期短路电流热稳定操作台控制电路通过ZJ2、J1,及其常闭动开触点形成互锁，确保了同时只能有一个操作台工作。
大功率负载柜采用的电阻箱，选用四个负载电阻板（20个负载电阻），因此控制板中包括20个交流触发器，20个电流预置按钮。
四个负载电阻板允许通过的最大电流分别为100A、75A、50A、30A。20个电流预置按钮安装在操作台上，用于控制对应的20个交流接触器的线包，对负载电阻进行预置选择控制。考虑到在工作时，负载电阻长期通电发热，会引起负载电阻变化，进而影响测试精度。本负载电阻箱采用了风冷散热降温的方法，简称温度补偿。
当然本发明不限于四个负载电阻板，可以包括更多个负载电阻板。
试品柜其组成包括离心抽风机、气压弹簧、汇流排、观察罩、测试台面、行程开关、真空接触器、进风口、出风口，测试台骨架，其特征在于：石棉水泥板镶嵌于测试台骨架上构成测试台面，测试台面上有进风口，进风口与测试台面板下的离心抽风机相连，离心抽风机的另一端与柜壁上的出风口连接；气压弹簧一端用螺钉固定在测试台上，另一端固定在观察罩上，观察罩与测试台采用合页连接；行程开关安装在测试台上，真空接触器安装在试品柜内环氧玻纤板上，汇流排安装在试品柜面板上的接线桩上。
所述测试台面板采用1110mm×1110mm×25mm电工用石棉水泥板，它可耐温1200℃，耐压1.5KV/mm，且绝缘性好，面板镶崁于测试台骨架上。
所述观察罩采用有机玻璃板制作（也可用玻璃板，但须做防暴处理），易于观察试件测试状态，观察罩与测试台采用合页连接。
所述选用行程开关作为断电保护，开启观察罩试品柜自动断电，有效保护操作人员安全。行程开关安装在测试台上，闭合观察罩，行程开关导通，操作台工作启动按钮才能启动。
所述观察罩开启后采用两根气压弹簧来支撑，观察罩不会自动落下影响操作，气压弹簧用螺钉一端固定在测试台上，另一端固定在观察罩上。
该试品柜采用离心抽风机，可及时排除因试品燃烧产生的烟尘。离心抽风机安装在测试台面板下，隐藏与测试台内，测试台面板开有一圆孔作为进风口，进风口盖有一多孔板，防止异物掉入风机。
控制部分的主要器件选用低压真空接触器，它具有在大电流及频繁启动条件下不起弧、工作可靠、寿命长等优点，低压真空接触器安装在试品柜内环氧玻纤板上。
测试电极采用汇流排，而且汇流排上安装有多种规格的螺栓，便于连接不同的导线供测试用，汇流排安装在测试台面板上的接线桩上。
Claims (10)
1.一种SPD预期短路热稳定脱扣综合测试台，其特征在于：其组成包括预期工作电流热脱扣测试单元、预期工作电流热稳定测试单元、试品柜；
预期工作电流热脱扣测试单元其组成包括三变单供配电柜、大功率负载柜、预期工作电流热脱扣操作台，三变单供配电柜从电网取得380V电能后，由预期工作电流热脱扣操作台的开关操作，控制三变单供配电柜输出不同等级的预置电压，输出的预置电压送给大功率负载柜，由预期工作电流热脱扣操作台的开关操作，控制大功率负载柜输出不同等级的预置电流到试品柜；
所述预期工作电流热稳定测试单元其组成包括升压配电柜、 小功率负载柜、预期工作电流热稳定操作台，升压配电柜从电网取得220V电能后经过调压处理后将电能送给小功率负载柜，由预期工作电流热脱扣操作台的开关操作，控制小功率负载柜输出不同等级的预置电流到试品柜。
2.根据权利要求1所述的SPD预期短路热稳定脱扣综合测试台，其特征在于：三单变供配电柜采用三变单120KW变压器，三变单120KW变压器一次侧通断由接触器ZJ2的常开动合触点ZJ2-1控制，三变单变压器二次侧有调解电压等级的常开动合触点J1A-1、J1B-1、J2A-1、J2B-1、J3A-1、J3B-1、J4A-1、J4B-1、JA5-1、JB5-1。
3.根据权利要求1所述的SPD预期短路热稳定脱扣综合测试台，其特征在于：所述预期工作电流热脱扣操作台其组成电路包括电压预置区、电流预置区、工作操作区。
4.根据权利要求3所述的SPD预期短路热稳定脱扣综合测试台，其特征在于：所述电压预置区的接触器线圈J1A、J1B、J2A、J2B、J3A、J3B、J4A、J4B、JA5、JB5，其主触点的通断状态控制三单变供配电柜输出的电压后得到对应的电压预置，J1A、J2A、J3A、J4A、JA5的辅助触点控制电流预置区的通断。
5.根据权利要求3所述的SPD预期短路热稳定脱扣综合测试台，其特征在于：所述电流预置区的接触器线圈SMA1-SMA5、SMB1-SMB5、SMC1-SMC5、SMD1-SMD5,控制大功率负载柜中对应的常开动合触点通断，得到对应电流预置。
6.根据权利要求3所述的SPD预期短路热稳定脱扣综合测试台，其特征在于：所述工作操作区包括位置开关MK、紧急停车开关Q6、启动按钮开关SQ7、接触器ZJ1、时间继电器KT、温度补偿开关Q8、电源开关Q总；位置开关MK、紧急停车开关Q6、启动按钮开关SQ7、接触器ZJ1串联，且ZJ1通电后自锁，ZJ1自锁常开动合触点与时间继电器的常闭延时动开触点KT-1串联。
7.根据权利要求1所述的SPD预期短路热稳定脱扣综合测试台，其特征在于：所述预期工作电流热稳定操作台其组成电路包括电流预置区、工作操作区。
8.根据权利要求7所述的SPD预期短路热稳定脱扣综合测试台，其特征在于：所述电流预置区的接触器线圈SMA1-SMA5、SMB1-SMB5、SMC1-SMC5、SMD1-SMD5、SME1-SME5、SMF1-SMF5、SMG1-SMG5、SMH1-SMH5,控制小功率负载柜中对应的常开动合触点通断，得到对应电压及电流的预置。
9.根据权利要求7所述的SPD预期短路热稳定脱扣综合测试台，其特征在于：所述工作操作区包括接触器J2的常闭动开触点J2-2,位置开关MK2、紧急停车开关Q13、启动按钮Q14、接触器线圈J2、接触器ZJ2的常闭动开触点ZJ2-3，常闭动开触点ZJ2-3、位置开关MK2、紧急停车开关Q13、启动按钮Q14串联，接触器线圈与启动按钮形成自锁。
10.根据权利要求1所述的SPD预期短路热稳定脱扣综合测试台，其特征在于：所述预期工作电流热脱扣操作台与预期工作电流热稳定操作台通过接触器ZJ2、J1及其对应的常闭动开触点形成互锁。
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