CN202003008U

CN202003008U - 直流电涌保护器热稳定试验装置

Info

Publication number: CN202003008U
Application number: CN2011200721651U
Authority: CN
Inventors: 王建国; 周蜜; 蔡力; 张义; 方春华; 王建平; 薛健
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: Wuhan University WHU
Priority date: 2011-03-18
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2021-03-18

Abstract

本实用新型涉及一种直流电涌保护器热稳定试验装置，可用于太阳能发电直流系统、AC变换DC直流系统中的电涌保护器（SPD）直流热稳定试验。试验装置包括试验电路、测量电路和保护电路。所述试验电路能够输出0~3000V直流电压、2mA~2A直流电流；测量电路对被试品进行电压、电流、温度、时间实时监测；保护电路在被试品短路时提供过流保护，并在被试品发生热脱扣时发出报警信号。本实用新型试验容量大，电压最大可达3000V，试验电流最大可达2A，精度高，采用安全开关、过流保护、高温告警及脱扣报警等防护措施，安全可靠。

Description

直流电涌保护器热稳定试验装置

技术领域

本实用新型属于电气工程技术领域，特别涉及一种直流电涌保护器（SPD）热稳定试验装置。

背景技术

近年来我国大力发展清洁能源，太阳能发电作为最清洁度的能源之一，得到了快速发展，直流SPD广泛用于太阳能光伏发电系统，此外在AC变换DC直流系统中应用的直流SPD数量、电压等级也越来越多。为防止直流系统SPD失效、损坏低阻模式下直流短路电流或过载电流流过直流SPD可能引起的火灾及系统短路事故，限压型电涌保护器要求具有热保护功能的脱离器，其作用是当电涌保护器内部氧化锌阀片劣化失效时，将电涌保护器与电源系统脱离，并发出劣化告警指示，以便维护人员及时更换，否则不仅起不到防雷作用，还会因为长时间的较大电流流过内部氧化锌阀片，产生很高的热量，甚至冒烟起火并引燃其他电源设备事故。

随着国家大力提倡清洁能源的发展，我国的太阳能热发电迅猛发展，应用于太阳能系统的直流电涌保护器越来越多，而这类的电涌保护器也需要进行热稳定考核。现有的热稳定试验装置是针对交流系统用的电涌保护器，针对直流系统用的电涌保护器热稳定试验装置还没有。我们设计了一套直流热稳定试验系统，能够满足较大范围直流电压和电流的输出。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对上述背景技术的现状，提供一种高检测精度、高效率、大容量的直流电涌保护器热稳定试验装置。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

由依次级联的试验电路、测量电路、自动计时及脱扣报警电路和保护电路所构成，其中：

试验电路由可调稳压恒流开关电源和可调电阻负载箱串联所构成；测量电路包括电压测量电路、电流测量电路、温度测量电路、时间测量电路和电量隔离传感器；保护电路包括电流互感器、电流继电器。

本实用新型在实际运用中，作为优选的方案是：

1、所述的可调电阻负载箱的一端与可调稳压恒流开关电源的非接地输出端相连，另一端与试品的一个接入端相连；所述的温度测量电路与试品相连；所述的电量隔离传感器的一端与试品的另一个接入端相连，其另一端与自动计时及脱扣报警电路的一端相连；所述的电压测量电路的一端和电隔离传感器与自动计时及脱扣报警电路的连线相连，其另一端通过切换开关分别与可调电阻负载箱的两端相连；所述的自动计时及脱扣报警电路的另一端与电流互感器的一端相连；所述的电流互感器的另一端与可调稳压恒流开关电源的接地输出端相连；所述的电流继电器与电流互感器相连；所述的时间测量电路与自动计时及脱扣报警电路相连。

2、所述试验电路中的可调电阻负载箱由不同数量的功率电阻串联而成，总电阻值在10~9990Ω之间可调，所述试验电路中的可调稳压恒流开关电源的输出直流电压0~3000V；所述试验电路的输出直流电流为2mA~2A。

3、所述的自动计时及脱扣报警电路上连接有蜂鸣器。

4、所述温度测量电路采用16通道智能温度巡检仪。

5、所述时间测量电路采用量程为999分59秒的数字累时器。

本实用新型在工作中，所述试验电路包括依次串联的可调稳压恒流开关电源、可调电阻负载箱，并与被试品串联且分别与测量电路和保护电路电连接完成试验装置控制。试验电路中的可调稳压恒流直流开关电源能够输出0~3000V直流电压，调节主回路电压和电阻能够输出2mA~2A直流电流；所述测量电路对被试品进行电压、电流、温度、时间实时监测，测量电路包括电压测量、电流测量、温度测量和时间测量，电压测量电路测量可调稳压恒流开关电源输出电压以及施加在被试品上的直流电压，电流测量电路中的电量隔离传感器对试验电流进行测量，温度测量电路采用的16通道智能温度巡检仪监测试验过程中被试品表面各点温度，时间测量电路采用的量程为999分59秒的数字累时器对试验时间进行计时；所述的保护电路在试验过程中被试品击穿短路时对其进行过流保护；所述的自动计时及脱扣报警电路在被试品试验过程中脱扣装置脱离瞬间发出报警声音提示保护电路在被试品短路时提供过流保护，并在被试品发生热脱扣时发出报警信号。

本实用新型具有下列优点：

1）本实用新型可用于太阳能发电直流系统、AC变换DC直流系统中的电涌保护器（SPD）直流热稳定试验

2）本实用新型试验容量大，试验电压最高可达3000VDC,试验电流最大可达2A，满足目前标准要求，精度高；

3）本实用新型采用安全开关、过流保护、高温告警及脱扣报警等防护措施，安全可靠。

附图说明

图1是本实用新型电路连接示意图；

图2是本实用新型的自动计时及脱扣报警电路图；

其中：

1—试验电路；2—测量电路，2.1—电压测量，2.2—电流测量，2.3—温度测量，2.4—时间测量；3—保护电路。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例对本实用新型作进一步详细说明：

参见图1，本实用新型包括试验电路1、测量电路2和保护电路3，所述试验电路1分别与测量电路2和保护电路3电连接完成试验装置控制，其工作原理是：试验电路1经可调稳压恒流开关电源输出0~3000V直流电压，可调电阻负载箱与被试直流SPD串联，调节电压和主回路电阻值可实现输出2mA~2A直流电流。测量电路2对被试直流SPD电压、电流、温度、试验时间进行实时监测，保护电路3在被试直流电涌保护器发生击穿短路时提供过流保护，在被试直流SPD发生热脱扣时发出报警提示。

所述的试验电路1中，电压调节采用有手动旋钮进行调节，可输出最大3000V直流电压，可调稳压恒流开关电源具有恒压或恒流功能，满足了试验的精准的要求，可调电阻负载箱由不同数量的10Ω、100Ω和1000Ω功率电阻串联而成，总阻值10~9990Ω之间可调，当供给被试SPD的电流为0~100mA时，本实用新型采用调节试验总电压以及调节可调电阻负载箱电阻的工作模式；当供给被试SPD的电流为0.1A~2A时，本实用新型采用固定可调负载箱电阻和可调稳压恒流开关电源恒流输出工作模式。

所述的测量电路2包括电压测量2.1、电流测量2.2、温度测量2.3和时间测量2.4，电压测量2.1电路中总电压指可调稳压恒流开关电源输出电压，试品电压指施加在被试SPD上的电压，总电压和试品电压各自通过分压器降压后送交流数字电压表测量，面板上选择开关可以进行切换。由于电涌保护器热稳定试验电流从2mA到2A变化，为实现全档位电流的高精度测量，本实用新型的电流测量2.2电路共采用输入为交流500mA，输出为直流5V以及输入为交流5A，输出为直流5V的两个电量隔离传感器，并分别通过10：1、10：1分压器送至直流数字电压表，分别完成“0~500mA”、“500mA~5A”两个电流档的测量显示，面板上可以进行电流档位的切换。为准确测量试验过程中被试SPD表面各点温度，本实用新型的温度测量2.3电路采用16通道智能温度巡检仪，实时监测被试SPD表面各点温度，测温探头为T型热电偶，测温范围0~350℃，任何一路通道温度超过120℃将发出高温告警指示，除可对16路信号巡检外，还选择一通道作为“重要通道”固定显示，以便对这一通道进行全面的测量测控。时间测量2.4电路采用数字累时器对被试SPD的试验时间进行计时，量程为999分59秒，当被试品电流超过10mA，自动计时及脱扣报警电路控制累时器自动开始计时，也可通过面板上按钮进行手动计时并清零。

保护电路3采用20A/2.5A的电流互感器和电流继电器配合，用于试验过程中被试品击穿短路时的过流保护。当被试SPD击穿短路致使回路电流超过预设值时，电流继电器动作，断开电动调压器的输入电源，停止试验。

图2为自动计时及脱扣报警电路图，流过SPD的电流I在R₁上产生电压降， R₃两端输出直流电压。D₁～D₄和D₅～D₈两组反向并联的二极管对整流桥输入端电压进行限幅保护。光电耦合器TLP521采用无偏置直流驱动，D₁₃、D₁₄起限幅作用，防止流过TLP521中发光二极管的电流超过限值。处于开环工作状态的运算放大器构成同相比较器电路，当同相端电压高于反相端电压时，输出电压为+12V，否则输出-5V，三极管对运算放大器的输出电流进行放大，以驱动继电器KA1和KA2，实现了时间测量2.4中自动计时及保护电路3中脱扣报警的功能。

Claims

1.一种直流电涌保护器热稳定试验装置，其特征在于：由依次级联的试验电路、测量电路、自动计时及脱扣报警电路和保护电路所构成，其中：

试验电路由可调稳压恒流开关电源、可调电阻负载箱串联所构成；测量电路包括电压测量电路、电流测量电路、温度测量电路、时间测量电路和电量隔离传感器；保护电路包括电流互感器、电流继电器。

2.根据权利要求1所述的一种直流电涌保护器热稳定试验装置，其特征在于：

所述的可调电阻负载箱的一端与可调稳压恒流开关电源的非接地输出端相连，另一端与试品的一个接入端相连；所述的温度测量电路与试品相连；所述的电量隔离传感器的一端与试品的另一个接入端相连，其另一端与自动计时及脱扣报警电路的一端相连；所述的电压测量电路的一端和电隔离传感器与自动计时及脱扣报警电路的连线相连，其另一端通过切换开关分别与可调电阻负载箱的两端相连；所述的自动计时及脱扣报警电路的另一端与电流互感器的一端相连；所述的电流互感器的另一端与可调稳压恒流开关电源的接地输出端相连；所述的电流继电器与电流互感器相连；所述的时间测量电路与自动计时及脱扣报警电路相连。

3.根据权利要求1或2所述的电涌保护器热稳定试验装置，其特征在于：

所述试验电路中的可调电阻负载箱由不同数量的功率电阻串联而成，总电阻值在10~9990Ω之间可调；

所述试验电路中的可调稳压恒流开关电源的输出直流电压为0~3000V；

所述试验电路的输出直流电流为2mA~2A。

4.根据权利要求1或2所述的电涌保护器热稳定试验装置，其特征在于：

所述的自动计时及脱扣报警电路上连接有蜂鸣器。

5.根据权利要求1或2所述的电涌保护器热稳定试验装置，其特征在于：

所述温度测量电路采用16通道智能温度巡检仪。

6.根据权利要求1或2所述的电涌保护器热稳定试验装置，其特征在于：

所述时间测量电路采用量程为999分59秒的数字累时器。