新型高精度大電流選相合閘裝置的應(yīng)用

許家峰

（福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，福建 福州 350002）

新型高精度大電流選相合閘裝置的應(yīng)用

許家峰

（福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，福建 福州 350002）

文中介紹了新型高精度大電流選相合閘裝置在低壓電器產(chǎn)品檢測(cè)試驗(yàn)中的應(yīng)用，闡述了試驗(yàn)中對(duì)選相合閘裝置的要求，討論了大電流選相合閘裝置提升的必要性和需達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)，并實(shí)際驗(yàn)證了選相合閘裝置的控制效果。

選相合閘裝置；合閘角度；低壓電器檢測(cè)

在低壓電器檢測(cè)試驗(yàn)中，很多標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電源合閘相位角度提出明確要求。例如國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB l6917.1-2014中，在驗(yàn)證RCBO在IT系統(tǒng)的適用性的短路試驗(yàn)、在1500A電流下試驗(yàn)和大于1500A電流的試驗(yàn)中［1］，均對(duì)合閘角度有明確要求；在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 10963.1-2005中，在對(duì)斷路器驗(yàn)證是否適用于在IT系統(tǒng)的適用性的短路試驗(yàn)、在1500A電流下試驗(yàn)、運(yùn)行短路能力試驗(yàn)和額定短路能力試驗(yàn)［2］時(shí)，也對(duì)合閘角度有明確要求。而隨著低壓電器行業(yè)的不斷發(fā)展，低壓電器產(chǎn)品短路能力的不斷提升，檢驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的不斷更新，大電流、高精度的檢測(cè)設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，對(duì)低壓電器的檢測(cè)要求逐漸朝可靠性高、精度高、響應(yīng)快速等方向發(fā)展。

1　大電流選相合閘裝置提升的必要性

目前，從各個(gè)低壓電器檢測(cè)機(jī)構(gòu)了解到，隨著檢測(cè)要求的變化，傳統(tǒng)的選相合閘裝置技術(shù)狀況與國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的先進(jìn)技術(shù)存在較大的差距，精度和容量已經(jīng)逐漸無法滿足測(cè)試要求。大電流選相合閘裝置提升的必要性體現(xiàn)在以下四點(diǎn)：

（1）各低壓電器檢測(cè)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)室能力提升的需要；

（2）確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠性，使檢驗(yàn)更加嚴(yán)謹(jǐn)、公正、科學(xué)；

（3）低壓電器的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)不斷發(fā)展，要求選項(xiàng)合閘裝置更新?lián)Q代；

（4）傳統(tǒng)選相合閘裝置的控制系統(tǒng)采用數(shù)字邏輯控制技術(shù)，可操作性不強(qiáng)，有時(shí)存在觸頭彈跳問題，可靠性不高，且合閘電源系統(tǒng)采用高壓電容充放電方式，容易出現(xiàn)故障。

2　選相合閘裝置的要求和特點(diǎn)

為提高試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性，為試驗(yàn)提供有力保證，新型高精度大電流選相合閘裝置采用了永磁技術(shù)和智能控制技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)就地分合閘和遠(yuǎn)方操作功能。具有如下優(yōu)點(diǎn)：可靠性高、壽命長(zhǎng)、抗電磁干擾能力強(qiáng)、控制技術(shù)先進(jìn)、精度高，裝置每個(gè)極柱均配有獨(dú)立的永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)，裝置由智能控制器控制，可實(shí)現(xiàn)在交流電整周期的任意角度的合閘操作，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。其主要技術(shù)指標(biāo)如下：

（1）壽命長(zhǎng)：采用長(zhǎng)壽命真空滅弧室及專門設(shè)計(jì)的永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)，能夠確保合閘裝置的壽命為3萬(wàn)次以上；

（2）可靠性高：采用單穩(wěn)態(tài)永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)與滅弧室直線布置，在合、分閘狀態(tài)分別靠永磁、分閘彈簧保持，大大提高了選相開關(guān)的可靠性；

（3）選相合閘精度高：采用高性能永磁材料，合閘時(shí)間分散性小，控制軟件功能強(qiáng)大，相位角選擇誤差小，確保選相合閘精度±3.6°，實(shí)現(xiàn)裝置在0°～360°范圍的任意選相合閘，步長(zhǎng)0.5°；

（4）控制技術(shù)先進(jìn)：采用微機(jī)控制方式，調(diào)節(jié)分、合閘速度，滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，而且徹底消除彈跳，大幅度提高開關(guān)壽命。

3　新型高精度大電流選相合閘裝置的實(shí)際應(yīng)用

3.1新型高精度大電流選相合閘裝置精度驗(yàn)證

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 14048.1-2012中規(guī)定，單相交流短路接通和分?jǐn)嗟脑囼?yàn)電路如圖1所示［3］，圖中D用阻抗可忽略的連接電纜連接，試驗(yàn)前將線路阻抗值調(diào)整到預(yù)期短路值（Ua=380V，Ia=50kA）。

圖1　單相交流短路接通和分?jǐn)嗄芰Φ脑囼?yàn)電路圖S-電源；Ur1，Ur2-電壓傳感器；V-電壓測(cè)量器；F-熔斷元件；Z-負(fù)載電路；RL-限制故障電流的電阻器；D-被測(cè)電器（包括連接電纜）；B-整定用臨時(shí)連接線；I1-電流傳感器；T-接地點(diǎn)。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)選相合閘開關(guān)合閘角度誤差一般規(guī)定為±5°，文中選取了0°、30°、60°、90°、120°、150°共6個(gè)相位角度驗(yàn)證其精確性，試驗(yàn)過程記錄示波圖，結(jié)果如圖2至圖7所示。

圖2　0°選相合閘

圖3　30°選相合閘

圖4　60°選相合閘

圖5　90°選相合閘

圖6　120°選相合閘

圖7　150°選相合閘

3.2結(jié)果分析

對(duì)6次選相合閘驗(yàn)證結(jié)果如表1所示，由表1可見，合閘角度誤差范圍為（-0.94°～+2.05°），符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)選相合閘裝置合閘角度誤差的要求。

表1　選相合閘驗(yàn)證結(jié)果

4　結(jié)論

隨著低壓電器技術(shù)的不斷發(fā)展，選相合閘裝置在低壓電器檢測(cè)中的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛，而各種選相斷路器、接觸器的不斷涌現(xiàn)，對(duì)選相合閘裝置的要求也越來越高。而隨著同步關(guān)合技術(shù)、微電子技術(shù)和永磁機(jī)構(gòu)技術(shù)的不斷發(fā)展，選相合閘裝置的發(fā)展特點(diǎn)也變?yōu)楦呔?、可靠性高、使用壽命長(zhǎng)和控制技術(shù)先進(jìn)。選相合閘裝置在低壓電器檢測(cè)中的作用將越來越明顯，只有解決了試驗(yàn)過程中的這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)，才能在檢測(cè)過程中減少檢測(cè)誤差，獲得較為精準(zhǔn)的測(cè)試數(shù)據(jù)，并做出準(zhǔn)確的判定結(jié)論，更好地滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

［1］ GB l6917.1-2014 家用和類似用途的帶過電流保護(hù)的剩余電流動(dòng)作斷路器（RCBO）［S］.2014.

［2］ GB 10963.1-2005家用及類似場(chǎng)所用過電流保護(hù)動(dòng)作斷路器［S］.2005.

［3］ GB 14048.1-2012低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備［S］.2012.

Application of the New High-precision and High-current Phase Selection Device

XU Jia-Feng
（Fujian Inspection and Research Institute for Product Quality， Fuzhou 350002， Fujian， China）

The application of the new high-precision and high-current phase selectiondevice in low voltage electrical apparatus testing was introduced. The test demand for the device was expounded.The necessity to enhance the phase selection device and technical specifications to achieved was analyzed. And actually verified the controleffect.

Phase selection device； Close angle； Low voltage electrical apparatus testing

2015-09-22

許家峰，男，國(guó)家低壓開關(guān)電器產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心/福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，檢驗(yàn)員，助理工程師