1)国家电网公司企业标准Q/GDW11196-2014剩余电流动作保护器选型技术原则和检测技术规范;
2)国家标准:GB 13955- 2005剩余电流动作保护装置安装和运行;
GB14048.2-2008低压开关设备和控制设备 第2部分:断路器
GB 14048.1-2012 低压开关设备和控制设备 第1部分 总则
GBT 22387-2008 剩余电流动作继电器。
1.2完成的试验项目
序号 试验名称
1: 验证剩余电流动作特性
2: 验证脱扣极限和特性
3: 验证温升
4: 验证过载脱扣器
5: 验证剩余短路接通和分断能力
6: 验证在额定电压极限值下操作试验装置的动作
7: 验证在过流条件下的不动作电流的极限值
8: 验证在接地故障电流包含直流分量的CBR的工作状况
9: 验证总寿命试验
1.3系统使用环境
1.3.1环境条件
环境温度:-5℃~+40℃
相对湿度:45%~75%
大气压力:86kPa~106kPa
1.3.2试验电源条件
频率:50Hz±0.5Hz
交流电源电压:220V/380V,允许偏差±5%
交流电源波形:正弦波,波形畸变因数不大于5%
交流电源系统的不平衡度不大于5%
2、测试平台说明
2.1系统构成
剩余电流动作保护器自动检测平台主要由试验电源柜、漏电流发生器、总寿命试验自动测试系统组成。
剩余电流动作保护器自动检测平台由可编程交流电源、可编程交流负载、漏电流发生器、温度巡检仪、试品柜、控制和数采系统等主要硬件组成。
设备箱体采用优质铝合金钢材组装,板金喷涂封板,表面防静电防锈防腐蚀喷涂,设备上部装有不锈钢蚀刻面板,电源开关,1种可调夹具,设备设计合理,使用方便,操作简单,性能可靠,外型美观。
可编程交流电源、可编程交流负载由客户自己提供
可编程交流电源:可输出测试用全范围电压,并且可输出低电压,电流闭环可实现50~1030A连续可调电流。三相电压独立调节,输出电压可通过上位机进行设定。
温度巡检仪:使用热电偶进行温度采集,各通道电气隔离,进行断路器温升测试。
试品柜:安装被测试品,提供被测断路器安装工位和安装夹具,控制电源,控制信号和反馈信号连接端子。一次连接可完成所有规定试验内容。
控制和数采柜:安装有UPS电源、数采隔离变压器、工控机、采集系统、显示屏。工控机中运行测试软件可完成剩余电流动作保护器全自动测试,并自动生成报告。
2.2系统技术参数
2.2.1控制精度
电压控制精度:2%
电流控制精度:1%
2.2.2测量精度
电压测量精度:0.5%
电流测量精度:0.5%
2.2.3操作方式
安装接线:由试验人员手工装卸断路器;
开关合分闸:采用机构合分闸;
自动测试:按照测试内容编辑工步,一键进行测试,自动生成报告。
3、硬件配置
3.1试验电源柜(由客户自己提供)
试验电源柜内可实现电压源和电流源2部分功能:
1)电压源:输出电压范围0V~440VAC,连续可调,可配合完成剩余电流动作特性、在额定电压极限值下操作试验装置的动作等试验项目。
2)电流源:输出电压0.5V~6V,最大电流1080A,可配合完成温升、过载脱扣试验等试验项目。
依据不同试验项目,系统自动配置输出开关。
技术指标:
试验电源柜技术指标
输入电源:AC380V±15%,50/60±3Hz
输出电压范围:323VAC~440V
相数:3相
电压控制精度:≤2%FS
电压最小调整步幅:≤0.1V
电压测量精度:≤0.5%FS
电压输出功率:不小于20kVA
输出电流范围:50A~1030A
相数:3相,独立调节
电流控制精度:≤1%FS
电流分辨率:0.1A
电流测量精度:≤0.5%FS
电流瞬态总恢复时间:≤60ms
功率器件:IGBT
开关频率:20kHz
工作时长:长时工作
保护功能:具备IGBT过热、IGBT过流、变压器过热、输入过压、输入欠压、输出过压、输出欠压、输出缺相、输出过流、输出过载、输出短路保护功能。
通讯模式:RS485
电源输出效率:≥85%
尺寸(W*D*H):1200mm*1000mm*2200mm
IP等级:IP20
海拔高度:
湿度:
3.2漏电流发生器
漏电流发生器可产生5mA~20A电流,通过改变电阻的大小来完成电流的调节,满足剩余电流动作特性、剩余短路接通和分断能力、在额定电压极限值下操作试验装置的动作等试验项目的要求。
系统使用单相设计,并使用变压器进行电气隔离,提高系统安全性。
通过选相开关可选择叠加漏电流的相位。
可实现叠加脉动直流电压,以及在脉动直流电压上叠加剩余平滑直流电流等直流漏电工况,满足在接地故障电流包含直流分量的CBR的工作状况的测试要求。可对A型剩余电流动作保护器进行测试。
电阻为电阻阵列,通过开关组合可实现电阻的连续调节。
性能特点:
1)输出电流范围为5mA~20A,最小电流调节步长1mA。工作时间2s,间隔2min。可满足漏电流保护值最大为1A的剩余电流保护器测试;
2)电阻使用电阻和开关阵列组成,通过调节开关组合调节电阻值;
3)漏电流调节使用闭环调节,精度小于1%,包括三档量程5~100mA、100mA~1A、1A~20A,自动根据设置进行调整;
4)可设置漏电流的开始值、结束值及电流的上升率;
5)通过选相开关可设置漏电流叠加在三相中的任一一相中;
6)对于测试含有直流分量的剩余电流时,可通过调节晶闸管的导通角,可使电流滞后角度达到0°、90°和135°,满足测试要求;
7)也可测试在半波叠加6mA整流平滑直流工况;
8)系统使用工频变压器进行隔离,提高系统安全性;
9)系统集成在控制柜中,按照19英寸标准机箱进行设计,便于移动检修;
10)带有远程RS485通讯接口,接口方式为DB9或端子;
11)面板上带有工作模式指示,带有数字显示表头显示漏电流,可直观观察当前状态;
12)装置带有输出端子,可通过4mm标准插件进行接线;
13)系统供电电源220V±5%,50Hz。
技术参数:
漏电流发生器技术指标
供电电源:AC220V±5%,50Hz
输出电流范围:5mA~20A
工作时长:2s,间隔2min
相数:单相
电流调节步长:1mA
电流调节精度:1%FS
选相开关:有
电压:220V
脉动直流分量:可叠加滞后角度0°、90°和135°脉动直流电流;同时可叠加6mA平滑直流。
电阻型式:电阻阵列
通讯:RS485,Modbus RTU协议
漏电流发生器结构 图片仅供参数
3.3总寿命试验自动测试系统
总寿命试验自动测试系统:可进行保护器总寿命试验,试验次数大于1万次。包括:试品柜、控制电源、温度巡检仪、控制和数采柜、UPS电源、数采隔离变压器、工控机、采集系统、显示屏,可完成剩余电流动作保护器总寿命试验和温升试验,并实现试验过程的自动控制。
3.3.1温度巡检仪
检测温升试验中关键节点温度。可对空气温度、断路器的进线出现端子、外壳等部位的温度进行测试,可通过通信将数据上传至上位机,完成温升的自动测试记录。
性能特点:
1)16路输入通道。
2)0.2级精度,测控速度为每通道0.1秒。
3)所有通道均为万能输入,可通过参数选择热电偶、热电阻、直流电流或直流电压信号。
4)2位通道号显示,4位测量值显示、显示范围-1999~9999。
5)热电阻显示分辨力为 0.1℃,热电偶显示分辨力可通过参数设置为1℃或0.1℃。(各通道独立设置)
6)可设置使用的总通道数。也可任意关闭暂时不关心的通道、使其不参与巡回显示和报警比较。
7)各通道独立设定数字滤波时间常数,提高显示稳定性。
8)各通道独立设定零点和满度修正,提高系统测量精度。
9)具备定点显示功能,方便调校。
10)具备参数复制功能,可快速进行参数设置,大大减小参数设置的工作量。
11)1路RS485通讯接口。
12)2点公共继电器输出,针对所有输入通道报警输出或断阻、断偶报警。
参数指标:
温度巡检仪技术指标:
供电电源:AC100~240V,50/60Hz
测量精度:0.2级
通道数:16路
面板规格:2位LED(通道号显示)+4为LED(测量值显示)
输入信号:热电偶
报警:2路干节点输出,驱动能力220V/3A
通讯:RS485,Modbus RTU协议
尺寸(W*D*H):160mm*80mm*124mm
3.3.2试品柜
该夹具连接试样的触点左右可以调节每个触点的间距,也可以调节上下的间距,适用于63~1250A多个厂家的多种规格MCCB、RCCB、RCBO、RCD 的断路器。
该机构采用气缸作为推动动力,上下位置可调整
试品柜提供被测断路器安装工位和安装夹具,控制电源,控制信号和反馈信号连接端子。被测开关垂直安装。一次连接可完成所有规定试验内容。
试品柜同时提供链接电缆,依据不同电流规格,电缆的截面积和长度不同,满足温升和其他实验的要求。
试品柜中安装有高精度电流和电压传感器,满足数据采集要求,电压传感器精度为0.5%,电流传感器精度为0.5%。且可方便进行拆卸,方便送检。
性能特点:
1)试品柜为非标柜体,体积(W*D*H)为1200mm*800mm*1500mm,可与其余柜体并柜;
2)被测试品垂直安装,满足不同规格断路器的安装需求;
3)提供220V/380V供电电源端子,可对剩余电流动作保护器单独供电,供电电流不小于1A;
4)提供断路器测试用接线端子和试验线,试验线有明确相序标识,连接导线截面积和长度满足测试要求;
5)安装有高精度电流和电压传感器,满足数据采集要求,电压传感器精度为0.5%,电流传感器精度为0.5%。且可方便进行拆卸,方便送检;
6)柜内包含控制信号,反馈信号等连接端子,方便与被测断路器进行连接。
3.3.3控制柜
控制柜中包括工控机、采集系统、显示屏、UPS电源、串口服务器、数采隔离变压器,辅助电源等器件。工控机中运行测试软件可完成剩余电流动作保护器全自动测试,并自动生成报告。
性能特点:
1)UPS电源提供控制供电,功率不小于3kVA。
2)采样采用隔离变压器,减小功率器件对采样的干扰,变压器功率不小于2kVA;
3)工控机采用研华工控机,内存不小于1G,硬盘不小于1T,通讯串口不小于4路,网口不小于2路;面板上有液晶显示器;操作系统使用主流windows7;
4)录波采集装置使用基于美国NI采集卡的数采系统,可完成电压、电流等信号采集,采集通路不少于16路,采样速率不低于10kHz;
5)包括串口服务器,满足系统内设备集成要求,至少16个通道,抗干扰能力强,可对参数进行配置;
6)可进行本地或远程操作,可在面板上进行设置;
7)面板上有电源指示灯和急停按钮,方便在紧急状况下进行保护。
验证剩余电流动作特性:
测试项目中包括剩余电流测量、剩余电流最大分断时间、测量极限不驱动时间、剩余电流动作时间误差和分散性测试。
6.1.1剩余电流测试和分散性测试
保护器调节到最小整定值。
1)CBR闭合;
2)剩余电流初始为0.2 IΔn;录波装置启动记录(不用);
3)调节漏电流发生器增大剩余电流,以0.8IΔn/30s的速率增大,最大值为1.2IΔn;
4)CBR跳闸,测量单相电流最高值,即为此次试验的脱扣电流;
5)重复(1)-(4)步骤,再次记录2次(自动换相,ABC各一次);
6)将上述3次测量值进行记录,并与IΔn进行比较,判断是否合格;
7)计算动作剩余电流的误差,与标准进行比较,判断是否合格;
8)计算动作剩余电流的分散性(=max-min)。
6.1.2剩余电流最大分断时间和剩余电流动作时间误差
验证剩余电流时的动作正确性:(IΔn min IΔn mid :IΔn max各自)