用于模擬交流電弧故障的試驗(yàn)仿真裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及配電線路末端的低壓保護(hù)領(lǐng)域，特別是一種用于模擬交流電弧故障的試驗(yàn)仿真裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電氣設(shè)備的大量普及和設(shè)備絕緣的日益老化，電弧故障誘發(fā)的安全事故呈上升趨勢。有危害性的電弧故障是高阻抗故障的一種，由此產(chǎn)生的故障電流幅值通常比系統(tǒng)中故障點(diǎn)的額定電流值還要低，導(dǎo)致傳統(tǒng)的繼電保護(hù)電器(MCB、RCD)不能夠檢測到故障并及時作出反應(yīng)。檢測的失敗會導(dǎo)致潛在的人體危害和火災(zāi)隱患。
[0003]故障電弧的非線性特征阻抗會引起電氣輸配電網(wǎng)絡(luò)周期性波形的失真。因此大部分檢測方法的目的是要識別電壓和電流中與電弧故障有關(guān)的特征。檢測技術(shù)中一般包括這兩個基本步驟:特征提取和模式識別。
[0004]現(xiàn)有專利中用于電弧故障檢測的試驗(yàn)裝置存在的問題或缺點(diǎn):
[0005]1.現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)的裝置，其電源局限于50Hz的電網(wǎng)電壓，接入的負(fù)載多為單一的阻性負(fù)載或某類常見的家用電器，應(yīng)用領(lǐng)域有限。
[0006]2.現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)的裝置，多是模擬了工況下可能出現(xiàn)的多種故障電弧中的某一種，有局限性，據(jù)此開發(fā)的產(chǎn)品在面對不同故障情況的時候很難能夠可靠動作。
[0007]3.現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)的裝置無法滿足最新的國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)則要求，其在操作安全性和設(shè)計(jì)規(guī)范性上有欠缺。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，設(shè)計(jì)了一種用于模擬交流電弧故障的試驗(yàn)仿真裝置。
[0009]實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明的技術(shù)方案為，一種用于模擬交流電弧故障的試驗(yàn)仿真裝置，如圖1所示，該裝置包括如下部分:
[0010]功率輸入模塊20:直接與電網(wǎng)或者各類供電電源電氣連接，向裝置內(nèi)引入某一頻率的單相或三相交流電；
[0011]電弧故障保護(hù)電器測試接口 21:與功率輸入模塊電氣連接，作為對產(chǎn)品進(jìn)行性能測試的預(yù)留接口；
[0012]故障電弧模擬發(fā)生模塊22:與電弧故障保護(hù)電器測試接口電氣連接，設(shè)計(jì)了四種引發(fā)故障電弧的試驗(yàn)組件；
[0013]電氣特征采集和分析模塊23:與故障電弧模擬發(fā)生模塊電氣連接，采集主回路中的電流信號和負(fù)載兩端的電壓信號，將采集到的電氣信號本地存儲或直接發(fā)送至上位機(jī)分析處理；
[0014]負(fù)載接口24:與電氣特征采集和分析模塊電氣連接，用以接入需測試其故障電弧特性的負(fù)載。
[0015]所述功率輸入模塊20也可通過靜止變頻器與電網(wǎng)電氣連接，并通過靜止變頻器將電網(wǎng)的工頻電壓轉(zhuǎn)換成中頻電壓引入裝置回路。
[0016]所述電弧故障保護(hù)電器測試接口 21作為對產(chǎn)品進(jìn)行性能測試的預(yù)留接口在仿真試驗(yàn)的過程中可用小型斷路器替代。
[0017]所述故障電弧模擬發(fā)生模塊22是由串聯(lián)點(diǎn)接觸拉弧試驗(yàn)部分、帶松散接線端的振動試驗(yàn)部分、并聯(lián)碳化路徑試驗(yàn)部分和鍘刀切割絕緣層的截斷試驗(yàn)部分四個組件共同構(gòu)成的。
[0018]如圖2所示，所述串聯(lián)點(diǎn)接觸拉弧試驗(yàn)部分是由傳動絲杠與支撐光杠3、驅(qū)動傳動絲杠與支撐光杠動作的步進(jìn)電機(jī)及其聯(lián)軸器4、驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)工作的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器5、控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器工作的步進(jìn)電機(jī)控制器6以及安裝在傳動絲杠與支撐光杠上的固定絕緣塊與石墨電極I和滑動絕緣塊與銅電極2共同組成的。
[0019]如圖3所示，所述帶松散接線端的振動試驗(yàn)部分是由能提供帶反饋調(diào)節(jié)的正弦振蕩并設(shè)有絕緣平面的振動臺7、固定在振動臺上的柱頭螺栓及其自鎖螺母9以及位于振蕩臺兩側(cè)用于固定搭接線的絕緣夾具8共同構(gòu)成的。
[0020]如圖4所示，所述鍘刀切割絕緣層的截斷試驗(yàn)部分是由鍘刀絕緣底座10、通過轉(zhuǎn)軸與鍘刀絕緣底座相連，可繞轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動并且安裝了防止切割時火星四濺的有機(jī)玻璃罩的杠桿臂11、安裝在鍘刀絕緣底座上用于限制杠桿臂轉(zhuǎn)動角度的定位槽14、安裝在杠桿臂上可調(diào)節(jié)切割角度的金屬刀片13以及固定在鍘刀絕緣底座上的導(dǎo)線夾具12共同組成的。
[0021]如圖5所示，所述并聯(lián)碳化路徑試驗(yàn)部分是由帶有投切開關(guān)的調(diào)壓器15、帶有投切開關(guān)的限流電阻16、碳化通道電纜試品18、試驗(yàn)負(fù)載的投切開關(guān)19以及帶有投切開關(guān)的碳化通道指示燈17依次電氣連接所形成的閉合回路。
[0022]所述負(fù)載接口 24可接入純阻性負(fù)載、阻感負(fù)載、阻容負(fù)載及各種實(shí)物負(fù)載。
[0023]所述功率輸入模塊20的將電網(wǎng)的工頻電壓轉(zhuǎn)換成中頻電壓引入裝置回路的靜止變頻器的型號可為RJF60-11002型，單相最大容量2KVA。
[0024]如圖6所示，所述電氣特征采集和分析模塊23的型號可為Flukel760。電壓互感器夾持在負(fù)載兩端，鉗形電流互感器箍在主回路進(jìn)線處。
[0025]在本技術(shù)方案中，功率輸入模塊有直接引入的電網(wǎng)電壓或經(jīng)靜止變頻器變換的中頻交流電兩種輸入方式，可滿足不同領(lǐng)域不同產(chǎn)品的檢測試驗(yàn)需求；負(fù)載接口接入的負(fù)載可分為:純阻性負(fù)載、阻感負(fù)載和阻容負(fù)載，其中阻感和阻容兩類負(fù)載可通過調(diào)節(jié)可變電阻的阻值在較大的范圍內(nèi)改變其功率因數(shù)，通過這三類負(fù)載的排列組合能夠模擬出多種典型的負(fù)載特性，某些難以模擬的特殊負(fù)載通過直接接入實(shí)物的方式來解決；針對串聯(lián)和并聯(lián)兩類電弧故障分別設(shè)計(jì)了四種故障電弧模擬發(fā)生試驗(yàn):串聯(lián)點(diǎn)接觸拉弧試驗(yàn)、帶松散接線端的振動試驗(yàn)、并聯(lián)碳化路徑試驗(yàn)和鍘刀切割絕緣層的截斷試驗(yàn)。
[0026]利用本發(fā)明的技術(shù)方案制作的用于模擬交流電弧故障的試驗(yàn)仿真裝置，是參照國內(nèi)外最新的相關(guān)民用標(biāo)準(zhǔn)和航空標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)的，針對依據(jù)相同標(biāo)準(zhǔn)制造的產(chǎn)品，能夠滿足執(zhí)行相應(yīng)的性能測試試驗(yàn)程序的要求；為滿足不同領(lǐng)域不同產(chǎn)品的檢測試驗(yàn)需求，功率輸入模塊有直接引入的電網(wǎng)電壓或經(jīng)靜止變頻器變換的中頻交流電兩種輸入方式；負(fù)載接口接入的負(fù)載可分為:純阻性負(fù)載、阻感負(fù)載和阻容負(fù)載，通過這三類負(fù)載的排列組合能夠模擬出多種典型的負(fù)載特性，某些難以模擬的特殊負(fù)載通過直接接入實(shí)物的方式來解決；針對串聯(lián)和并聯(lián)兩類電弧故障分別設(shè)計(jì)了四種故障電弧模擬發(fā)生試驗(yàn)，基本涵蓋了實(shí)際工作環(huán)境下可能出現(xiàn)的電弧故障類型，有助于全面的剖析故障電弧的產(chǎn)生機(jī)理和其電氣特征；本裝置為四種相互獨(dú)立的產(chǎn)弧試驗(yàn)提供了一個系統(tǒng)化的解決方案，在提高操作效率的同時降低了測試成本。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明所述用于模擬交流電弧故障的試驗(yàn)仿真裝置的模塊連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2是本發(fā)明所述串聯(lián)點(diǎn)接觸拉弧試驗(yàn)部分的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3是本發(fā)明所述帶松散接線端的振動試驗(yàn)部分的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4是本發(fā)明所述鍘刀切割絕緣層的截斷試驗(yàn)部分的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖5是本發(fā)明所述并聯(lián)碳化路徑試驗(yàn)部分的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖6是本發(fā)明所述電氣特征采集和分析模塊23的單相測量電路圖。
[0033]圖中，1、固定絕緣塊與石墨電極；2、滑動絕緣塊與銅電極；3、傳動絲杠與支撐光杠；4、步進(jìn)電機(jī)及其聯(lián)軸器；5、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器；6、步進(jìn)電機(jī)控制器；7、振動臺；8、絕緣夾具；9、柱頭螺栓及其自鎖螺母；10、鍘刀絕緣底座；11、杠桿臂；12、導(dǎo)線夾具；13、金屬刀片；14、帶有轉(zhuǎn)軸的定位槽；15、帶有投切開關(guān)的調(diào)壓器；16、帶有投切開關(guān)的阻流電阻；17、帶有投切開關(guān)的碳化通道指示燈；18、碳化通道電纜試品；19、試驗(yàn)負(fù)載的投切開關(guān)；20、功率輸入模塊；21、電弧故障保護(hù)電器測試接口 ；22、故障電弧模擬發(fā)生模塊；23、電氣特征采集和分析模塊；24、負(fù)載接口。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行具體描述:
[0035]實(shí)施例1
[0036]9.12kPa的絕對壓力環(huán)境條件下針對Fl類機(jī)載設(shè)備的高程測