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低压电器产品检测新技术发展

行业聚焦点中国仪表网2009年08月05日 10:24人气:4495

1 发展背景

  低压电器是机械工业的基础元件,其产品的性能和质量直接影响电力系统与工业控制系统的可靠运行。我国低压电器行业经过50多年的发展,从企业、产品、标准、检测等方面已形成比较完整的体系。进入21世纪以后,随着微处理器在低压电器中的大量应用,许多低压电器具有了智能化功能。低压电器网络化、可通信已成为新一代产品主要特征之一。第4代低压电器的发展受到大力的推动,与之相应的标准也得以广泛更新与换版。基于产品的更新、标准的变化、可靠性的广泛关注等多重因素的推动,低压电器检测新技术的研究也得到检测行业的关注。

  1. 1 第4代低压电器的发展
  第4代低压电器主要产品的技术特点对产品检测提出了更高的要求。
  
  1. 1. 1 万能式断路器(ACB)
  (1) 简化五连杆操作机构,探索采用永磁操作机构的可行性,提高动作的可靠性。要求电寿命和机械寿命设备的可靠性有进一步的提高。
  (2) 智能控制器功能应有新的突破,应广泛采用现场总线的技术。在现有功能基础上应增加电网质量监控与管理功能,电量检测精度应进一步提高。要求瞬动测试设备的选相合闸的精度及测量设备的准确度进一步提高。

  1. 1. 2 塑料外壳式断路器(MCCB)
  (1) 模块化结构应适合自动装配和检测的工艺要求。要求检测设备能和生产流水线进行配套。
  (2) 热磁式、电子式、剩余电流、智能可通信脱扣器保护功能齐全、特性调整方便。要求同一台设备具有多种测试的功能和更宽的测试范围。

  1. 1. 3 交流接触器
  (1) 提高安全防护性能和可靠性,通过电磁系统仿真设计和有效的工艺措施,提高电磁系统和触头系统的工作可靠性。要求电寿命测试设备陪试品的可靠性进一步加强。
  (2) 对大、中容量产品磁系统加装电子模块,实现门槛吸合电压特性,防止电压波动时抖颤,提高电寿命。要求测试设备能更为准确地测量线圈的动作电压。

  1. 1. 4 新一代带选择性保护终端电器
  发展具有延时功能的小型断路器,实现终端电器上、下级选择性保护。目前上海电器设备检测所开发的主要产品有家用及类似场所用带选择性保护的主断路器( SMCB) 。在下列试验项目中要求试验设备能准确控制短路电流的I2 t值。
  (1) 级联保护中出现短路时的寿命(见表1)。



  (2) 级联1的短路选择性(见表2) 。



  (3) 级联2的短路选择性。按9. 12. 13. 1规定用级联1 ( SMCB MCB) , Is2 = 2 000 A进行验证。接通相角应调节达到9 000 A2 s。被SMCB限制的I2 t值不允许超过4 400 A2 s。

  1. 2 产品标准的更新和换版
  随着产品开发技术手段的不断更新,产品的开发周期大为缩短。相应产品的标准也得到不断更新和换版。小开关、接触器、断路器的标准都有了一些内容的变化。以现行有效的断路器的标准GB 14048. 2—2001为例,针对具有电子过电流保护的断路器增加了附录F的要求。具体增加了以下试验项目: F2. 1抗扰度试验(包括由谐波引起的非正弦电流抗扰度和由电流骤降和中断引起的抗扰度) 、F2. 2干热试验、F2. 3湿热试验、F2. 4热冲击试验、F2. 5射频发射验证。

  1. 3 可靠性要求的广泛关注
  产品的质量严格来说应包括性能及可靠性两方面。低压电器产品的可靠性是指产品在规定条件下及规定时间内完成规定功能的能力。
  目前,上海电器设备检测所牵头制定与发布的可靠性试验标准有: JB /T 56015—2002 电磁式中间继电器可靠性实验指标及试验方法, JB /T10493—2005 过电流保护断路器可靠性试验方法, JB /T 10494—2005 家用和类似用途的剩余电流动作断路器的可靠性试验方法, JB /T 10522—2005 小型接触器可靠性试验方法, JB /T 10711—2007 塑料外壳式断路器可靠性试验方法, JB /T10712—2007 过载继电器可靠性试验方法。

  1. 4 流水线生产的引入及产品质量控制
  低压电器生产行业采用自动化流水线生产的企业逐渐增多,检测设备作为流水线的一个重要环节应该注意解决的问题有: ①过程检验和最终成品的检验项目的合理划分,及时准确地筛选出不合格的产品,降低生产的成本; ②保证和装配等环节的合拍,提高生产效率和设备的利用率; ③设备连续运行的可靠性,保证生产的产量; ④操作安全的防护,提高人员的操作安全性; ⑤工装夹具的方便性,提高生产的效率; ⑥数据保存和数据分析统计,统计产品的合格率; ⑦报表的自动生成、保存,体系管理的符合性; ⑧测试设备的网络化,和ERP等系统信息的共享。

 2 新一代测试设备的关键问题

  从产品的最新发展动向可见,低压电器元件的各项性能指标有了很大提高。同时用电单位对低压电器安全性和可靠性有了进一步要求。为满足低压电器产品检测的要求,检测设备在测试项目、测试参数的能力水平、可靠性、安全性等方面有了更高的要求,主要体现在: ①断路器瞬动测试设备的选相合闸的精度以及测量的准确度问题; ②带选择性保护的电器的短路测试设备应能够准确控制短路电流的I2 t; ③接触器的电寿命测试设备陪试品的可靠性应加强; ④智能型可通信脱扣器的断路器的抗扰度试验的解决; ⑤开发全自动检测设备与生产流水线进行配套。

  3 检测新技术的研究及其应用实例
  
  为更好地发展我国的低压电器检测技术,帮助提高低压电器产品研发及生产的整体水平,上海电器设备检测所作为全国低压电器检测的领先院所,承担了低压电器行业协会及北京CQC技术处等上级机构的主要检测技术攻关的任务。这些年不断研发新的测试设备和技术,在解决自身检测需求的同时为行业检测技术的进步起到了积极的作用。在断路器、接触器、小型断路器(MB ) 、可通信万能式断路器等产品的检测设备上主要运用了以下相关技术: ①晶闸管开关器件的应用;②计算机数据控制和采集系统应用; ③可程式电子电源的应用; ④网络化技术的应用。

  3. 1 几种测试方案的对比
  (1) 传统ACB、MCCB动作特性校验台和计算机特性校验系统关键指标差异如表3所示。



(2) 小型断路器短路试验回路机械式选相开关和晶闸管选相开关如图1、2所示。其性能差异如表4所示。

    (3) 接触器电寿命AC23陪试品的性能差异分析如图3、4,表5所示。



  3. 2 带智能型脱扣器的断路器的抗扰度试验解决方案
  本系统采用晶闸管作为主要的执行器件,利用其开关速度快的特性模拟所需的试验条件解决
的几个关键的问题: ①解决感性试验回路由于励磁涌流造成的晶闸管开关换流相位角的不确定性问题; ②能可靠地快速接通和关断试验电流,最短的切换时间10 ms; ③通过CPLD技术的研究,简化了硬件触发电路,提高了脉冲定位的准确性和可靠性; ④并联晶闸管的均流问题。

  传统与全自动检测设备对比如表6所示。抗扰度试验波形如图5~7所示。(来源:王爱国 低压电器)



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