大功率直流继电器/熔断器 性能检测试验装置

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一、概述

 

本装置是为检测、试验大功率直流继电器、熔断器的性能而设计的，可由上位机完成对各项参数的设置和自动检测、记录和生成报表。由四部分组成：

1）工作电源部分：为被测产品提供0-1000V 0-10000A 直流工作电源。具有本机控制和远程控制功能，由上位机控制电压、电流的调节和显示。
2）测试控制部分：为被测继电器提供线包工作电源（0-50V3A DC），同时加以通断控制，实现被测产品的吸合和释放，通断时间可设置，通断次数同步记录。具有本机控制和远程控制功能，由上位机控制各项参数的设置、控制和显示。
3）参数测量和记录部分：分别测量被测产品的温度、工作电流、接通压降、断开电压、拉弧时间等。各项参数通过上位机实现实时监测、记录、数据存储和结果报告输出。各项参数可设置上限值，当实测数据**过设定值时，系统显示对应的**标参数并报警提示，同时发出控制信号，使装置停止工作，各项数据保存。具有继电器释放时的灭弧时间的检测和记录，并有图表显示。
4）熔断器快速熔断测试：电流可在1mS左右达到设定值，同时电流检测的速度为1mS，保证监测到快速熔断的全过程记录数据，并显示曲线。
5）继电器和熔断器组合性能测试：可同时进行继电器和熔断器串联工作模式的试验，仿真试验。同时记录各项试验参数。
6）负载部分：为被测产品提供负载电流。负载电流为10-10000A连续步进可调，输入电压分成100-1000V 10档的电压等级，每档电压下，均可实现电流10-10000A可调。具有本机控制和远程控制功能，可由上位机控制电压等级和电流的调节和显示。

 

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二、主要技术指标

 

A、工作电源部分

本部分为直流稳压稳流电源。该电源采用大功率器件，设计功率余量大，耐大电流冲击性能优越、不怕短路、工作可靠性高、稳定性好。具有恒压恒流输出功能，且输出电压电流可以从0到值连续调节，在恒压模式下可以设置输出电流，在恒流模式下可以设置输出电压，且可以相互转换。保护功能齐全，具有过流、过压和短路保护功能；恒压输出模式下，当**过恒压输出时，断开输入；恒流输出模式下，当**过恒流输出时，输出电压下降，输出电流不变；**过过流值（或短路），立即保护，断开输入；机内温度**过设定温度后，断开输入。

具有本机控制和远程控制功能，由上位机控制电压、电流的调节和显示。

1）输入：380V±10%，50Hz±10%,三相四线
2）输出：电压： 0-1000V DC   电流： 0-10000A   
     功率： 10000kW
3）源效应：≤ 0.1 %
4）负载效应：≤ 0.1 %
5）纹波（rms）：≤ 0.1 % + 10mV
6）输出显示：电压显示：四位半，精度误差：±1%±1个字；
                      显示格式(000.0- 1999.9V)    
     电流显示：四位半，精度误差：±1%±1个字：
                      显示格式(0000- 19999A)  
7）保护功能：内置有过流（短路）、过压、过温保护。
                      过压保护（O.V.P)值自动配置，为输出电压+5%；
                      过流（短路）保护为恒流工作状态，保护值为设置的电流值。
                      过温度保护：内置O.T.P保护，保护值为85℃±5%（散热器温度）                
8）时漂：≤ 0.3% 额定值(电源连续工作时间大于8小时引起的输出电压的变化率)
9）温漂：≤ 0.3%额定值（在电源允许使用环境温度范围内输出电压变化率）
10）安全性能：绝缘电阻：≥20兆欧（1000DC）
                        介电强度：AC1500V,20mA
11）环境条件：操作环境：室内使用设计，温度： 0℃～40℃；湿度：10％～85％ RH
                        储存环境：温度：-20℃～55℃；湿度：10％～85％ RH ≤90%
                        环境海拔：2000m
12）电压、电流设定方式：面板控制为10圈精密电位器；远程控制为触摸屏和上位机网络。
13）输出极性：输入输出隔离，输出浮地。
14）散热方式：强制风冷。
15）设备尺寸：多个分柜组合，每柜尺寸：1800×800×2000 (L×W×H) mm
        重量：每柜约1000KG
16）安装环境：输入功率大于12000KVA，通风良好。

 

B、测试控制部分

1、继电器测试控制：本部分由0-50V3A可调直流电源、可设置循环通断计时器、计数器组成。实现对被测产品的吸合和释放的控制，并同步记录通断次数。具有本机控制和远程控制功能，由上位机控制各项参数的设置、控制和显示。
1）、直流电源：输入  220±10%，50Hz  独立输入开关
输出  电压 0-50V 可调，电流不小于3A
2）计时器：可分别设置接通和断开时间，设定时间显示格式0.01s-9999H。有启动、暂停、复位功能。
3）计数器：数显式计数器，可同步记录通断次数，显示格式0-999999，停止保持数据，能手动清零。

2、熔断器测试控制：控制电流从0到设定值调节，监测熔断器的工作状态，记录熔断器在熔断过程中的电流变化数据。电流变化速率和数据采集速率均为1mS。

 

C、参数测量和记录部分

本部分由参数采集控制器和上位机组成，分别采集测量被测继电器的触点温度、工作电流、接通压降、断开电压和释放时的拉弧时间。被测熔断器的工作状态和熔断过程的电流变化数据。各项参数通过上位机实现实时监测、记录、数据存储和结果报告输出（可查询、另存为和打印）。各项参数可设置上限值，当实测数据**过设定值时，系统显示对应的**标参数并报警提示，同时发出控制信号，使装置停止工作，各项数据保存。
具体实现功能如下：

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三、面板示意图及功能说明

电源部分：

1）输出电压显示，单位：V
2）输出电流显示，单位：A
3）输出电压调节旋钮，调节输出电压值。
4）输出电流调节旋钮，调节输出限流值。
5）控制方式选择开关：本机位置为面板控制，远程位置为上位机控制。
6）运行开关机按钮，绿色按钮为启动控制电源，红色为停止按钮。
7）总电源开关机按钮，绿色按钮为启动总电源，红色为停止按钮。

 

采集测试控制部分：

 

本部分通过触摸屏及上位机实现测试控制和数据采集与显示，具有以下功能：
1）参数设置：设置所需的各项试验参数。
2）运行监控：监测各个运行的参数数据及试验状态。
3）实时图表：实时监测各个参数的动态图表。
4）拉弧试验：独立完成拉弧试验。
5）熔断试验：独立完成熔断试验。
6）组合试验：同时进行继电器和熔断器的组合试验。
7）历史数据：查询各项测试数据，有图表显示。
8）生成表格：将测试结果数据，以表格的形式保存，便于调用。

 

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四、测试负载

 

1、负载柜的基本参数如下：

1）负载箱工作电压范围为：DC100V—1000V；负载箱可分别支持10个负载电压等级，依次如下：DC100V/DC200V/DC300V/DC400V/DC500V/DC600V/DC700V/DC800V/DC900V/DC1000V。
2）负载柜在10种负载电压（DC100V—1000V）等级的状态下工作的负载电流均为10000A；DC1000V负载电压时功率均为10000kW。
3）负载电压转换采用步进式调节方式，配置有步进式电压转换控制开关（旋转型开关），负载电压转换顺序从高至低依次为：停—1000V—900V—800V—700V—600V—500V—400V—300V—200V—100V。
4）配置有过电压、过电流、风机故障、箱内温升过高保护设施及报警装置。
5）有数字式四位半电压、电流表显示实际工作状况，显示误差均≤±1%±1个字。
6）工作方式：连续/强制风冷。
7）有“本地”及“远程”的控制功能：由转换开关控制，远程控制为通过上位机信号切换电压档位和电流设置。满负载长时间工作无异常 。
8）负载箱的每个电压等级下，均可实现10A-10000A的步进调节。上位机控制为根据高压测试电源的电压和电流，自动配置。
9）负载箱的电阻误差≤±5%。
10）设有启动、停止开关，控制整个负载箱的工作状态。
11）设备尺寸：2000×800×2000(L×W×H) mm
12）操作环境 ：室内使用设计，温度： 0℃～40℃；湿度：10％～85％ RH
13）储存环境 ：温度：-20℃～55℃；湿度：10％～90％ RH

 

2、负载柜面板示意图

1）电压等级选择转换开关，单刀10档。
2）电压档位相应的指示灯。
3）电压、电流指示表，分别显示负载端的电压和电流。
4)控制模式转换：本机状态时，由面板控制；远程时，由上位机控制。（远程控制时要把本地控制置于停止位置；本地控制时，远程接口要拔出！）
5)电流调节档位对应的指示灯，接通时亮。
6)电流调节开关，打开时对应的指示灯亮，表示该路负载投入工作。
7)负载柜电源开关。

 

快速熔断试验：

在参数设置页面设置相应的高压电压、高压电流参数，其它的不需要设置。进入运行监控页面后，直接进入熔断试验页面。点击启动就自动执行熔断试验的全过程，在试验结束后，绘制测试结果曲线图。可以根据曲线图及对应的坐标系，读取熔断时间。

 

1000V10000A的电流波形分析

这是普通的1200V800A的产品做300A试验时的电流波形实测监控记录。
 
从图中可以看到，在加载的瞬间（10mS左右）电流是维持在设定的值的90%以上。然后快速下降到zui低（约为设定值的70%左右）时间为30mS左右，接着快速回升到设定值的90%以上时间也为30mS左右。
 
如果现在做高精度、快速响应时间的，根据我们的技术分析和相关经验，10000A采取多单元组合，分别均压均流控制，那么这个电流波形会接近于下图的波形。**维持时间可以再延长一点（30mS左右），下降的zui低点可以再上升一点（90%左右）。去负载没有输出过冲。

 

 图一 

 

图二 

 

 

 

 

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