直流断路器临界电流试验设备

产品概述

         近年来，随着轨道交通、光伏发电等直流系统的迅速发展，1500V及以下的低压直流电器得到广泛应用。由于直流电弧不像交流电弧那样有过零点，分断电路时灭弧困难。许多直流断路器在实际使用中发生质量事故，其主要原因也往往是因为电弧不能可靠分断。
        当前直流断路器灭弧技术大多数采用多组触头串联技术，即在原有交流断路器的基础上，通过将多极产品触头串联，触头同时分断将，高的直流电压平均分担在各串联的触头上，减少了每个触头的电弧电压，来实现直流电弧的分断。另外，有的产品同时通过磁吹将电弧拉向灭弧室，通过灭弧栅片将电弧切断冷却。理论上，由于直流电弧受到的电磁场力F=BLI，电流越大，电磁场力越大，有利于将电弧拉向灭弧室，电流越小，电磁场力越小，不利于将电弧拉向灭弧室。因此直流电弧有“临界负载电流”，临界负载电流定义：在使用条件范围内燃弧时间明显延长的分断电流。
        在国标《GBT14048.2-2020低压开关设备和控制设备第2部分断路器》中，新增了直流断路器及其临界负载电流试验相应部分内容，本设备按照新国标相关要求，并参考GB14048.1,GB34581相关标准内容进行设计制造，以严格按照国家标准，进行相关直流断路器临界负载电流测试。
       设备采用工业计算机与高精度数字量与模拟量板卡作为控制核心，集成控制逻辑与数据采集能功能，配合电动(或气动)工装夹具进行试品合分与脱扣操作，也可与PLC配合工作，分别承担数据采集与过程控制工作。设备通过符合国标要求的负载进行输出电流与功率因数等参数条件，用户可根据需要，选择手动或自动调节负载。
        设备具备标准的数据库进行试验过程数据存储，集成了先进的工业互联网标准API接口与数据分析引擎，用户可选择配置基于数据科学与人工智能的试验数据自动分析系统，用户对试验数据进行建模与深入分析。可通过试验数据分析实现产品隐患判断，设备健康度评估等功能。

系统组成

        系统组成结构示意如下图，包括试验电源，控制柜，试品柜，阻抗柜几部分，相互配合完成试验。为满足试验电压调节要求，试验电源配置为我司自主研制的高精度直流试验电源，可实现24~1500V直流电压连续调节，试验电流150A（可根据用户要求定制），可满足直流断路器临界电流试验要求。

         试品柜安装有试验电源切换/控制/保护与负载切换开关，为实现试品操作功能，安装有电动(或气动)操作工装夹具进行试品合分闸、脱扣、测试（Test按钮）操作等，夹具配合高精度试验过程参数传感器进行数据采集。
         负载柜由多组负载阻抗组成，用于调节试验功率因数与电流参数。试验负载为无感电阻器与切换开关配合组成，通过合理匹配以最小的负载数量实现最大范围的试验参数调整。试验负载的切换采用自动方式，系统可自动进行负载切换并检测负载状态。
         控制柜为系统控制核心，安装有工业计算机(包括数据采集板卡)、PLC及外围隔离放大与控制器件，通过PLC对试品柜与负载柜开关设备进行控制，通过高速数据采集系统对试验过程参数进行采集与分析，对整个试验过程进行控制，并对外提供标准的API接口，以实现与MES，ERP等系统或自定义的其他类型系统进行连接。

典型参数

本设备的典型试验与使用参数如下：
工作电源：交流380V，50HZ，三相四线制，电压波动范围：±5%；
输出电压：直流24~1500V，150A；辅助电源100~500V，3kVA
输出电流： 0.5~150A分档位负载进行调节；
时间常数：1~15ms，误差<15%；
试验类型：试验频率与内容适用于GB14048规定的直流断路器临界电流试验；
试验工位：同规格试品3工位(3工位循环测试，保证每个工位的合分闸循环周期)；
试品类型：提供伺服电机控制夹具，可与用户提供的各型断路器匹配，合闸速度0.1~0.3米/s可调；
分闸操作：可通过手柄，漏电流，MX附件，MN附件或Test按钮分闸
电压测量精度：±1%（满量程）；
电流测量精度：±1%（满量程）；
设备测量系统误差：≤1.0%；
设备输出电压、电流精度：±1% F.S.（满足GB14048精度要求）；
试验参数设置：可设置试验循环次数、循环时间、闭合时间、试验电流等参数；
试验参数调节方式：自动（阻抗调节方式根据用户选型要求为手动或自动）；
参数显示：所有试验过程参数，包含电压、电流、功率、功率因数、频率等；
试验记录：检测动作时间、动作次数等所有试验过程参数，自动记录故障（或误动作）时间、类型，自动调节并测量燃弧时间及临界电流；
设备保护：对于短路、过载、触点熔焊、负载或回路温度过高等重要故障，停止试验并断开电路，对于其他如试品无法闭合、断开等故障，记录并报警，在到达预设故障次数时停止试验。
波形显示：有实时波形显示功能，可根据用户要求自动存盘。
其他与试验有关的报警、报表、记录查询等功能。

典型特点l

完全兼容GB14048.2-2020,全新国标及GB34581等标准
 适用于国标要求的直流断路器临界电流试验
 通过计算机系统集成试验过程控制与数据采集分析功能，可独立工作或配合PLC系统使用
 模块化设计，用户可根据需要选配不同功能模块
 设备设计寿命>100,000,000次，设备可用性>99.9%
 自动切换负载(选配)，可实现试验参数自动调节，简化试验流程
 完整的安全保护系统，切实保护用户设备与人身安全
 快速连接与安装结构，方便设备移动与连接
 基于人工智能的试验数据分析系统(选配)，实现数据深度利用
 基于物联网的系统远程管理与维护平台(选配)，实现系统远程监管