CN108363001A - 一种低压断路器短路试验系统及其阻抗自适应校正方法 - Google Patents

一种低压断路器短路试验系统及其阻抗自适应校正方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低压断路器短路试验系统，其包括电压信号源、冲击试验变压器，电压信号源经开关柜输入至冲击试验变压器，冲击试验变压器通过电压转换装置与低压合闸保护选相柜连接，低压合闸保护选相柜连接前级负载，前级负载包括串联连接的电感负载和电阻负载，前级负载输出端连接到安装有被测产品的试验端口，试验端口连接有用于转换连接后级负载或接地线路的转换开关。本发明还公开了低压断路器短路试验系统阻抗自适应校正方法，该校正方法利用软件快速设置试验参数，并通过阻抗热补偿、回路阻抗补偿来提高测试的精确度。

Description

一种低压断路器短路试验系统及其阻抗自适应校正方法
技术领域
本发明属于低压断路器技术领域，尤其是一种低压断路器短路试验系统及其阻抗自适应校正方法。
背景技术
目前，根据国家标准GB14048.1-2012(IEC60971-1:2011)、GB14048.2-2008要求，低压断路器产品上市前都需要进行型式试验，其中额定运行短路分断能力、额定极限短路分断能力试验尤为关键，因此，要求进行短路试验的装置必须准确可靠，同时，对于开展对外服务的试验站而言，提供高效的服务质量至关重要，需快速准确地设置参数，让精准的短路电流通过试品。然而，在进行短路试验时，不同的客户及产品有不同的参数要求，在遇到新的试验参数时，按传统的方法每次都需要手工计算试验参数，需手工查表获得设置阻抗组合开关的数据，传统方法阻抗参数设置如图1所示，每次设置阻抗刀开关组合后，将进行一次短路试验，需对比实际测量值是否预期参数要求，需要多次重复调节才能得到准确的试验参数，工作较繁琐，而且回路中有各种连接导线、连接端子存在氧化现象，系统回路固有阻抗不可忽视，只采用理论计算的数值存在较大误差。经分析，传统方法效率低下，导致多次运算的主要因素有以下几个：①未充分考虑系统回路的固有阻抗；②未考虑系统阻抗的温度补偿；③未将手工运算、查表等工作自动化。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种低压断路器短路试验系统，该试验系统将数据采集装置接至试验端口位置，能实时采集试验数据，提高检测效率，提高试验工作自动化程度。
本发明采用的技术方案是：一种低压断路器短路试验系统，其特征在于：包括电压信号源、冲击试验变压器，电压信号源经开关柜输入至冲击试验变压器，冲击试验变压器通过电压转换装置与低压合闸保护选相柜连接，低压合闸保护选相柜连接前级负载，前级负载包括串联连接的电感负载和电阻负载，所述前级负载输出端连接到安装有被测产品的试验端口，试验端口连接有用于转换连接后级负载或接地线路的转换开关。
发明目的二：本发明提供了一种低压断路器短路试验系统阻抗自适应校正方法，该方法能快速设置试验参数，获得精准短路电流。
为了实现上述目的二，本发明采用的技术方案是：一种低压断路器短路试验系统阻抗自适应校正方法，其特征在于，包括如下步骤：①根据待试验产品需要，输入预期试验参数；
②利用软件自动查表计算得出前级、后级的电阻及电感设置刀开关档位值，根据该档位值，调节电阻及电感参数；
③短路试验后，读取预期波TDMS数据，并计算实际电参数值，该实际电参数值包括输入电压、输入电流、功率因数，判断实际电参数值是否达到预期试验参数值，如果满足要求(根据标准要求电压需正偏差5％以内)，保存结果，如数据不满足，则根据数据偏差大小，重新计算，并给出新的设置档位参数；
④再次进行短路试验，产生新的预期波，重复步骤③直至满足要求；
⑤短路试验时，短路电流大小及导通时间长短会引起电阻及电感发热，造成阻抗因温升从而引起阻抗值变化，用多点温度测量仪器测量阻抗温度变化情况，并进行热补偿修正，同时，对回路产生的等效阻抗进行补偿。
进一步的，所述步骤⑤热补偿修正的具体过程如下：采用多点温度测量仪器测量阻抗温升变化情况，计算阻抗随温度变化的阻抗值并生成表格，通过查表获得因温升导致阻抗变化值△Z，理论计算得出的阻抗值Z0减去△Z，从而对阻抗进行温度补偿Z0-△Z。
进一步的，所述步骤⑤中对回路产生的等效阻抗进行补偿的具体过程如下：首先，定期将已知阻抗短接，从试验变压器输出端来测量回路固有阻抗ZLOOP1并存储固有阻抗ZLOOP1数据；然后，用理论计算得出的阻抗Z0减去ZLOOP1，进行第一次回路固有阻抗补偿Z0-ZLOOP1；再然后，经预期波短路电流试验后，产生TDMS文件，读取TDMS文件数据获得实际电压、电流有效值，进而计算获得新的阻抗值Z1，进行第二次回路固有阻抗补偿ZLOOP2＝|Z0-Z1|-ΔZ。
采用上述方案，本发明能对短路系统的阻抗自适应校正，通过该方法设计一个包含阻抗参数计算、预期波采集数据读取、数据测量及阻抗刀开关组合数据查询等功能的可视化软件，能快速替代手工运算、查表等操作，节省大量时间，同时，软件还能进行阻抗热补偿，补偿回路阻抗，提高精度，通过该方法可以快速、准确地设置短路系统的试验参数，大大减少了因误差而导致的重复劳动，能提高效率并保证短路试验的精度。
下面结合附图对本发明作进一步描述。
附图说明
附图1为现有技术采用传统方法试验参数设置及调校流程图；
附图2为本发明具体实施例低压断路器短路实验系统框图；
附图3为本发明具体实施阻抗自适应校正方法流程图；
附图4为本发明具体实施例阻抗自适应校正软件界面；
附图5为本发明具体实施例电阻、电感、接线端子温度测量图。
具体实施方式
本发明的具体实施例如图1所示是传统方法设置短路试验系统阻抗参数的过程，采用传统方法，计算试验参数、查询阻抗刀开关数据表都需要手工完成，过程繁琐且耗时较长。
现以设置如下试验参数为例：I＝7500A，U＝230V，功率因数＝0.8，经过计算、实验后修正直至达到预期参数要求，采用传统方法重复循环次数为7次，才能达到试验参数要求，传统方法阻抗参数设置步骤如下图2所示，每次设置阻抗刀开关组合后，将进行一次短路试验，需对比实际测量值是否预期参数要求，表1所示将7次采集的数据记录下来，从表中数据可以看出，数据逐渐逼近预期参数，最后在第7次，得到预期的短路电流和功率因数值，从而获得R：0840，L：4210的阻抗刀开关组合，但整个过程重复运算达7次，工作量大，效率低下，因此，迫切需要改进方法，减少运算次数。
表1-采用传统方法阻抗调节实验数据
如图2所示是短路实验系统电路结构，10KV的电压信号经开关柜输入至冲击试验变压器，根据试验参数要求，可以设置冲击变压器的输出方式，通过电压转换装置进行调压直至满足试验要求，再输入至低压合闸、保护选相柜后，连接前级负载(电阻负载、电感负载组合)，最后输出至试验端口，被测产品都是安装在该位置，在需要小电流试验时，可以将刀开关从接地位置切换至后级负载，再进行接地。此外，该系统将数据采集装置接至试验端口位置，能实时采集试验数据。
如图3所示是一种低压断路器短路试验系统阻抗自适应校正方法，其包括如下步骤：①根据待试验产品需要，输入预期试验参数；
②自动查表计算得出前级、后级的电阻及电感设置刀开关档位值，根据该档位值，调节电阻及电感参数；
③短路试验后，读取预期波TDMS数据，并计算实际电参数值，该实际电参数值包括输入电压、输入电流、功率因数，判断是否达到预期试验参数值，如果满足要求(根据标准要求电压需正偏差5％以内)，保存结果，如数据不满足，则根据数据偏差大小，重新计算，并给出新的设置档位参数；
④再次进行短路试验，产生新的预期波，重复步骤③直至满足要求；
⑤短路试验后，导通电流大小及导通时间长短会引起电阻及电感发热，造成阻抗变化，在软件中，采用多点温度测量仪器测量阻抗温升变化情况生成历史表格，采用热补偿进行修正，同时，对回路产生的等效阻抗进行补偿，可保证数据更精确。阻抗校正软件流程图如图3所示。
数据表2为短路试验引起的阻抗温度变化，根据实验数据可知，每次试验后，电阻、电感及端口接线端都有温升如图5所示，端口接线端由于接触电阻较大，温升较明显，在6000A电流下，接线端子平均温升达6.4℃，10000A电流下，平均温升达19.2℃，因此对温升引起的阻抗变化必须要考虑。
表2-短路试验后引起电阻、电感、接线端的温度变化(室温：20℃)
本系统中，接线柱、导线及电感都采用铜材料，铜的电阻率温度系数都约为0.004/摄氏度。在正常的100摄氏度温度区间，电阻率和温度间呈线性关系：
ρ＝ρ0+(t-20)×0.004(Ω平方毫米/米)
铜在20℃时电阻率为0.0172，铝在20℃时的电阻率为0.029。
以10平方毫米、50厘米的铜线为例，在温升20℃下，电阻的变化情况：
△R＝[(40-20)×0.004]×0.5/10＝0.004Ω
在大电流情况下，4毫欧的变化已经不可忽视，在计算软件中需校正。图4为阻抗计算的校正软件，在软件中，可以将阻抗调节次数从原来的7次降低到2次即可准确的获得实验所需短路电流及功率因素等参数。
本发明不局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本发明的，或者凡是采用本发明的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种低压断路器短路试验系统，其特征在于：包括电压信号源、冲击试验变压器，电压信号源经开关柜输入至冲击试验变压器，冲击试验变压器通过电压转换装置与低压合闸保护选相柜连接，低压合闸保护选相柜连接前级负载，前级负载包括串联连接的电感负载和电阻负载，所述前级负载输出端连接到安装有被测产品的试验端口，试验端口连接有用于转换连接后级负载或接地线路的转换开关。
2.一种低压断路器短路试验系统阻抗自适应校正方法，其特征在于，包括如下步骤：①根据待试验产品需要，输入预期试验参数；
②利用软件自动查表计算得出前级、后级的电阻及电感数值，减去上次测量的回路固有阻抗值，第一次补偿后得到电阻及电感刀开关值，设置刀开关档位值，根据该档位值，调节电阻及电感参数；
③预期波短路试验后，读取预期波TDMS数据，并计算实际电参数值，该实际电参数值包括输入电压、输入电流、功率因数，判断实际电参数值是否达到预期试验参数值，如果满足要求，保存结果，如数据不满足，则根据数据偏差大小，重新计算，并给出新的设置档位参数；
④再次进行短路试验，产生新的预期波，重复步骤③直至满足要求；
⑤短路试验时，短路电流大小及导通时间长短会引起电阻及电感发热，造成阻抗因温升从而引起阻抗值变化，用多点温度测量仪器测量阻抗温度变化情况，并进行热补偿修正，同时，对回路产生的等效阻抗进行补偿。
3.根据权利要求2所述的低压断路器短路试验系统阻抗自适应校正方法，其特征在于，所述步骤⑤热补偿修正的具体过程如下：采用多点温度测量仪器测量阻抗温升变化情况，计算阻抗随温度变化的阻抗值并生成表格，通过查表获得因温升导致阻抗变化值△Z，理论计算得出的阻抗值Z0减去△Z，从而对阻抗进行温度补偿Z0-△Z。
4.根据权利要求2或3所述的低压断路器短路试验系统阻抗自适应校正方法，其特征在于：所述步骤⑤中对回路产生的等效阻抗进行补偿的具体过程如下：首先，定期将已知阻抗短接，从试验变压器输出端来测量回路固有阻抗ZLOOP1并存储固有阻抗ZLOOP1数据；然后，用理论计算得出的阻抗Z0减去ZLOOP1，进行第一次回路固有阻抗补偿Z0-ZLOOP1；再然后，经预期波短路电流试验后，产生TDMS文件，读取TDMS文件数据获得实际电压、电流有效值，进而计算获得新的阻抗值Z1，进行第二次回路固有阻抗补偿ZLOOP2＝|Z0-Z1|-ΔZ。
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