高原型低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備溫升試驗(yàn)系統(tǒng)建設(shè)研究

趙榮浩，謝國(guó)政，田 華，龍 劍，孫逸風(fēng)，張 茹

（1.昆明電器科學(xué)研究所，昆明 650221；2.云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，昆明 650203；3.昆明高海拔電器檢測(cè)有限公司，昆明 650221）

高原型低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備溫升試驗(yàn)系統(tǒng)建設(shè)研究

趙榮浩1，謝國(guó)政2，田 華3，龍 劍3，孫逸風(fēng)3，張 茹1

（1.昆明電器科學(xué)研究所，昆明 650221；2.云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，昆明 650203；3.昆明高海拔電器檢測(cè)有限公司，昆明 650221）

介紹了新版低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)對(duì)溫升試驗(yàn)的要求，建立了與新版低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)的溫升試驗(yàn)系統(tǒng)，滿(mǎn)足了低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備CCC認(rèn)證的需要；同時(shí)將溫升試驗(yàn)引入高海拔模擬試驗(yàn)室，以滿(mǎn)足低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的高原研究及認(rèn)證型式試驗(yàn)，目的在于增強(qiáng)低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備在高原環(huán)境條件下的適應(yīng)性能，規(guī)范生產(chǎn)和使用行為準(zhǔn)則。

低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備；CCC認(rèn)證；溫升試驗(yàn)系統(tǒng)；高海拔模擬試驗(yàn)室；適應(yīng)性

引言

產(chǎn)品認(rèn)證制度起源于20世紀(jì)初的英國(guó)，現(xiàn)已成為國(guó)際通行的用于管理體系、產(chǎn)品、服務(wù)等特性評(píng)價(jià)、監(jiān)督和管理的有效手段。截止2014年底，我國(guó)經(jīng)批準(zhǔn)施行的管理體系、產(chǎn)品、服務(wù)認(rèn)證項(xiàng)目共有33項(xiàng)，已頒發(fā)有效認(rèn)證證書(shū)130.2萬(wàn)張。國(guó)際上產(chǎn)品認(rèn)證有歐洲的CE認(rèn)證，美國(guó)的UL認(rèn)證，日本的ST認(rèn)證等。我國(guó)于2001年12月對(duì)外發(fā)布了強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證（CCC）制度，推出了包括低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備在內(nèi)的第一批19大類(lèi)132種強(qiáng)制性認(rèn)證產(chǎn)品目錄。要求產(chǎn)品必須到具備資質(zhì)的第三方檢測(cè)試驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行型式試驗(yàn)，取得認(rèn)證證書(shū)方可在市場(chǎng)銷(xiāo)售。

電力裝備制造業(yè)是云南省裝備制造業(yè)的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)之一，其產(chǎn)值比重已達(dá)全行業(yè)的25 %以上。省內(nèi)從事低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的生產(chǎn)企業(yè)有180余家，產(chǎn)品型號(hào)規(guī)格有1 000余種。2014年12月底前，由于省內(nèi)檢測(cè)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)芰Σ蛔?，未能取得CCC認(rèn)證指定試驗(yàn)室資質(zhì)證書(shū)，不能開(kāi)展認(rèn)證檢測(cè)，因此省內(nèi)所有的生產(chǎn)企業(yè)要獲得市場(chǎng)準(zhǔn)入的CCC認(rèn)證證書(shū)，都必須到省外相關(guān)試驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行產(chǎn)品試驗(yàn)，耗費(fèi)了大量的人力、物力和財(cái)力。此外，受高原地區(qū)低氣壓、低空氣密度的影響，高原型產(chǎn)品對(duì)溫升等參數(shù)有更高的要求。而以往采用的對(duì)高原型產(chǎn)品的溫升參數(shù)進(jìn)行海拔修正獲得的溫升數(shù)據(jù)與高海拔地區(qū)本地試驗(yàn)所取得的溫升數(shù)據(jù)還存在較大的差距，使高原型產(chǎn)品的安全運(yùn)行留下了隱患。

為了更好地為企業(yè)提供技術(shù)服務(wù)，在云南省有關(guān)部門(mén)的支持下，我公司對(duì)低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備試驗(yàn)?zāi)芰M(jìn)行了提升改造，2014年8月，試驗(yàn)?zāi)芰σ淹ㄟ^(guò)了有關(guān)部門(mén)的驗(yàn)收，成為國(guó)家認(rèn)監(jiān)委低壓電器CCC認(rèn)證指定實(shí)驗(yàn)室，并成為中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心、方圓認(rèn)證中心簽約實(shí)驗(yàn)室，對(duì)外承接低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備CCC認(rèn)證檢測(cè)服務(wù)。同時(shí)為企業(yè)開(kāi)發(fā)相關(guān)產(chǎn)品提供了試驗(yàn)、驗(yàn)證、分析等服務(wù)。彌補(bǔ)了云南省在該項(xiàng)試驗(yàn)?zāi)芰Ψ矫娴目瞻住?/p>

1 新版低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求

低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的型式試驗(yàn)所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是GB 7251.1-2013（IEC 61439－1：2011，IDT）⑴和GB 7251.12-2013（IEC 61439－2：2011，IDT）⑵。其中溫升極限的驗(yàn)證是型式試驗(yàn)不可缺少的內(nèi)容。與舊版GB 7251.1-2005相比，新版標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)驗(yàn)證方式取消了型式試驗(yàn)成套設(shè)備（TTA）和部分型式試驗(yàn)成套設(shè)備（PTTA）的區(qū)別，尤其是溫升試驗(yàn)部分變化大。如GB 7251.1-2005中8.2.1.3 中規(guī)定: “進(jìn)線電路通以其額定電流，每條出線電路通過(guò)的電流為其額定電流乘以額定分散系數(shù)”，以此驗(yàn)證成套開(kāi)關(guān)設(shè)備中各部件的溫升極限是否超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)該部件溫升值的規(guī)定。而新標(biāo)準(zhǔn)GB 7251.1-2013中9.2明確了“溫升不應(yīng)造成成套設(shè)備載流部件或相鄰部件的損壞”為前提，即溫升極限是以不超過(guò)成套設(shè)備內(nèi)所使用材料的持續(xù)能力的工作溫度為基礎(chǔ)來(lái)確定。新標(biāo)準(zhǔn)中確定了溫升驗(yàn)證的方式可采用試驗(yàn)、類(lèi)似方案額定數(shù)據(jù)的推導(dǎo)、計(jì)算等三種方式中的一種或多種進(jìn)行。而通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證的方法可根據(jù)功能單元、主母線、配電母線的布置不同分別采用方法a、方法b、方法c等三種方法，每種方法中又可應(yīng)用不同的方案，在部件中通以額定電流驗(yàn)證成套設(shè)備中各部件的溫升極限是否超過(guò)GB 7251.1-2013 標(biāo)準(zhǔn)中表6對(duì)該部件溫升值的規(guī)定，其目的是找出成套設(shè)備中最嚴(yán)酷的布置。新標(biāo)準(zhǔn)特別要求“試驗(yàn)需反復(fù)進(jìn)行直到所有出線回路在其額定電流下均得到驗(yàn)證。”

2 高原型低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備溫升試驗(yàn)系統(tǒng)建設(shè)

表1 溫升試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)備及技術(shù)指標(biāo)明細(xì)表

溫升參數(shù)是表征低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)，其數(shù)值的大小不僅直接影響產(chǎn)品能否正常穩(wěn)定運(yùn)行，而且溫升的限值作為成套廠選擇母線的基礎(chǔ)，因而與產(chǎn)品的生產(chǎn)成本關(guān)系密切。由于新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要“選擇有最嚴(yán)酷布置的成套設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)” 且“試驗(yàn)應(yīng)在一個(gè)或多個(gè)代表性的布置上進(jìn)行”，因而對(duì)溫升試驗(yàn)設(shè)備的適應(yīng)性、溫升試驗(yàn)的環(huán)境條件提出了更高的要求。前者包括試驗(yàn)設(shè)備所提供的進(jìn)線電流的穩(wěn)定性，電流大小調(diào)整的便利性等，后者則包括產(chǎn)品周?chē)鷼鈮杭翱諝饷芏鹊拳h(huán)境因素。本方案通過(guò)購(gòu)買(mǎi)程控交流恒流電源、智能型溫度巡檢儀、配電接線箱及計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等設(shè)備，建成額定電流40 A、100 A、250 A、400 A、630 A、1 000 A、1 600 A、3 150 A等22個(gè)分支回路，各回路電流分別可調(diào)的溫升檢測(cè)試驗(yàn)系統(tǒng)，可進(jìn)行溫升測(cè)試點(diǎn)的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、存貯。電流恒流精度≦±1%，可滿(mǎn)足GB 7251及IEC 61439標(biāo)準(zhǔn)中“實(shí)際進(jìn)線試驗(yàn)電流的平均值要在預(yù)期值的－0～＋3 %之間，每相應(yīng)在預(yù)期值的±5 %范圍內(nèi)”的要求。主要設(shè)備及技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

方案中采用數(shù)字化控制技術(shù)的程控交流恒流電源，能在外界電網(wǎng)電源產(chǎn)生波動(dòng)或用電負(fù)荷阻抗特性發(fā)生變化時(shí)仍能使輸出電流自動(dòng)保持恒定，取代傳統(tǒng)的大電流交流源配合可變電阻器或變流器電流調(diào)整技術(shù)；智能型溫度巡檢儀對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備各支路測(cè)試點(diǎn)溫度的全自動(dòng)采集和檢測(cè)；專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備溫升試驗(yàn)過(guò)程監(jiān)控的全自動(dòng)化管理。系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

具有如下特點(diǎn)：

1）顯示操作單元選用7寸真彩觸摸式液晶顯示屏作為人機(jī)界面，電流設(shè)定、監(jiān)測(cè)、校準(zhǔn)、精度設(shè)置模式等均可在人機(jī)界面上完成，全中文菜單，界面清晰直觀，操作簡(jiǎn)單方便。

2）可同時(shí)對(duì)多路負(fù)載電流進(jìn)行全自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)測(cè)和閉環(huán)控制，輸出工作電壓能保證多臺(tái)設(shè)備能并聯(lián)使用滿(mǎn)足溫升測(cè)試要求。

3）試驗(yàn)電流穩(wěn)定度不受外界試驗(yàn)環(huán)境影響（電網(wǎng)電壓±15 %波動(dòng)，試品溫度升高接觸電阻增大），整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中輸出電流始終保持在設(shè)定精度范圍內(nèi)。

4）先進(jìn)的全自動(dòng)數(shù)字化調(diào)校技術(shù)，自動(dòng)化程度高、穩(wěn)定性和一致性好，精密的誤差修正和溫漂自動(dòng)補(bǔ)償功能，測(cè)控精確性高。

5）一體式溫度巡檢儀具有最高64通道的直接插槽，接上熱電偶就可以進(jìn)行測(cè)量；分體式溫度巡檢儀擴(kuò)展插口可接具有多個(gè)通道的測(cè)試模組，擴(kuò)展到128個(gè)通道。

圖1 溫升試驗(yàn)系統(tǒng)工作原理圖

6）所有程控電源裝置均可獨(dú)立進(jìn)行操作和顯示，同時(shí)可集中在一個(gè)控制臺(tái)上進(jìn)行操作和顯示。

GB 7251.1-2013標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)范圍在海拔2 000 m以下，本試驗(yàn)室地處海拔2 000 m的高原地區(qū)，其試驗(yàn)條件更加契合該標(biāo)準(zhǔn)的要求。如果將產(chǎn)品放在高海拔模擬試驗(yàn)室，則可以完成模擬海拔0～7 000 m的溫升試驗(yàn)，滿(mǎn)足了高原型產(chǎn)品CCC認(rèn)證的需要，將為保證高原型電器產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)步提升、降低企業(yè)的產(chǎn)品檢測(cè)費(fèi)用、縮短研發(fā)周期、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、促進(jìn)高原電器產(chǎn)品的研發(fā)水平的提升創(chuàng)造條件。也將在政府加大對(duì)低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督管理力度，促進(jìn)市場(chǎng)健康有序發(fā)展中發(fā)揮促進(jìn)作用。本試驗(yàn)室的建設(shè)將扭轉(zhuǎn)云南省內(nèi)相關(guān)服務(wù)能力不足的局面，為行業(yè)檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證服務(wù)打開(kāi)了新局面。

3 結(jié)論

高海拔模擬試驗(yàn)室溫升試驗(yàn)系統(tǒng)的建設(shè)，對(duì)增強(qiáng)低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備在高原環(huán)境條件下適應(yīng)性能，提高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備在高原特殊條件下可靠性水平，規(guī)范生產(chǎn)和使用行為準(zhǔn)則做出了貢獻(xiàn)。

［1］GB 7251.1-2013，低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第1部分總則［S］.

［2］GB 7251.12-2013 ，低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第2部分： 成套電力開(kāi)關(guān)和控制設(shè)備［S］.

Research on the Temperature Rise Test System Construction of for High Altitude and Low Voltage Switchgear

ZHAO Rong-hao1，XIE Guo-zheng2，TIAN Hua3，LONG Jian3，SUN Yi-feng3，ZHANG Ru1
（1.KEARI，Kunming 650221；2.Yunnan Mechanical & Electrical College，Yunnan 650203；3.Kunming High-altitude Detection Co.，Ltd.，Kunming 650221）

This paper introduces the requirements of the new version of the low-voltage switchgear and control gear assemblies，establishes the temperature rise test system which is suitable for the national standard of the new low voltage switchgear.It meets the requirements of CCC certification for low-voltage switchgear and control gear assemblies.At the same time，it introduces the temperature rise test in high altitude simulation test，in order to meet the low-voltage switchgear and control gear assemblies research type testing and certification of the plateau.It aims to improve the adaptive performance of low-voltage switchgear and control gear assemblies in the plateau environment conditions，and standardizes the production and use of the code of conduct.

low voltage switchgear；CCC；temperature rise test system；high altitude simulation test；adaptability

TM506

A

1004-7204（2015）06-0051-03

趙榮浩（1977-），男，云南鳳慶人，學(xué)士，副高級(jí)工程師，主要從事高原電工產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)研究，檢測(cè)基地建設(shè)。

謝國(guó)政（1962-），男，湖南新化人，碩士，正高級(jí)工程師，主要從事高原電工產(chǎn)品技術(shù)研究，電氣自動(dòng)化技術(shù)研究。

田 華（1965-），女，云南昆明人，學(xué)士，副高級(jí)工程師，主要從事高原電工產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)研究。

龍 劍（1985-），男，云南昭通人，學(xué)士，工程師，主要從事高原電工產(chǎn)品檢測(cè)，溫升試驗(yàn)負(fù)責(zé)人。

孫逸風(fēng)（1985-），男，云南文山人，碩士在讀，助理工程師，主要從事高原電工產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)研究。

張茹（1970-），女，云南昆明人，學(xué)士，副高級(jí)工程師，主要從事自動(dòng)化控制技術(shù)研究，高原電工產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)研究。