專利名稱：電涌保護(hù)器暫態(tài)過電壓整體試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本新型實(shí)用屬于電氣工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電涌保護(hù)器暫態(tài)過電壓試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
在380/220V低壓系統(tǒng)中，除了正常的電源電壓外，還可能出現(xiàn)暫時(shí)過電壓(TOV)， 往往由低壓接地故障、負(fù)荷不對(duì)稱、中線斷線、高壓側(cè)接地故障等原因引起的，持續(xù)時(shí)間也各不相同，短的只有幾百ms，長(zhǎng)的可達(dá)幾十分鐘，安裝在低壓系統(tǒng)中的浪涌保護(hù)器也要承受 T0V,實(shí)際過程中有些浪涌保護(hù)器在承受TOV后失效并且失效過程不安全，引起火災(zāi)事故， 造成安全事故，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來巨大損失。標(biāo)準(zhǔn)要求在承受這些TOV后，浪涌保護(hù)器性能不變或者浪涌保護(hù)器失效，但失效的過程是安全的，因此必須對(duì)這些TOV過程進(jìn)行模擬，以檢驗(yàn)電涌保護(hù)器耐受TOV的能力。國(guó)際電工委員會(huì)頒布的IEC61643-1-2005標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)標(biāo)GB 18802. 1-2002、通訊行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T1235. 2-2002、氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QX10. 1-2002中都規(guī)定了浪涌保護(hù)器對(duì)暫時(shí)過電壓 (TOV)試驗(yàn)的要求。每個(gè)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)TOV試驗(yàn)的要求也不同，要想滿足各個(gè)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)， 常規(guī)的做法是使用不同的設(shè)備分別這些標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)儀器投資較大，使用也不方便，控制自動(dòng)化程度不高，同時(shí)該試驗(yàn)對(duì)開關(guān)的動(dòng)作速度要求較高，傳統(tǒng)的開關(guān)很難滿足要求，本試驗(yàn)系統(tǒng)需要控制的器件多，涉及一些開關(guān)互鎖及級(jí)配問題，采用傳統(tǒng)的繼電器控制模式會(huì)大大增加控制難度。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)上述問題，提供一套能同時(shí)滿足3種標(biāo)準(zhǔn)6類試驗(yàn)的電涌保護(hù)器暫態(tài)過電壓整體試驗(yàn)裝置。本實(shí)用新型包括光纖隔離智能化控制模塊和依次級(jí)聯(lián)的大功率工頻試驗(yàn)電源、高性能大功率可控半導(dǎo)體開關(guān)、大功率可變電阻箱、試品箱，其光纖隔離智能化控制模塊分別與高性能大功率可控半導(dǎo)體開關(guān)和大功率可變電阻箱實(shí)現(xiàn)控制連接。作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案1、所述的光纖隔離智能化控制模塊采用可編程邏輯控制器PLC控制所述的高性能大功率可控半導(dǎo)體開關(guān)的投切和大功率可變電阻箱的調(diào)節(jié)。2、所述的大功率工頻試驗(yàn)電源由依次級(jí)聯(lián)的接觸器、熔斷器和三相變壓器所組成，其三相變壓器為多抽頭方式。3、所述的高性能大功率可控半導(dǎo)體開關(guān)由依次級(jí)聯(lián)的相角檢測(cè)單元、觸發(fā)模塊、 半導(dǎo)體開關(guān)及其散熱器所構(gòu)成。4、所述的高性能大功率可控半導(dǎo)體開關(guān)由依次級(jí)聯(lián)的相角檢測(cè)單元、觸發(fā)模塊、 半導(dǎo)體開關(guān)及其散熱器所構(gòu)成。5、所述的光纖隔離智能化控制模塊針對(duì)低壓配電系統(tǒng)用電涌保護(hù)器進(jìn)行GB18802. 1-2002規(guī)定的暫態(tài)過電壓故障試驗(yàn)、暫態(tài)過電壓特性試驗(yàn)，IEC61643. 1-2005規(guī)定的高中壓系統(tǒng)的故障引起的暫態(tài)過電壓下試驗(yàn)、低壓系統(tǒng)故障引起的暫態(tài)過電壓下試驗(yàn)， YD/T1235. 2-2002規(guī)定的、暫態(tài)過電壓下失效的安全性試驗(yàn)和暫態(tài)過電壓耐受特性試驗(yàn)，采用基于觸摸屏的人機(jī)操作界面。本實(shí)用新型智能化和自動(dòng)化程度高，按照不同的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)方式要求的不同來編寫不同的操作界面，在觸摸屏方便簡(jiǎn)單地進(jìn)行選擇操作；大功率工頻試驗(yàn)電源根據(jù)不同功能試驗(yàn)要求設(shè)計(jì)了不同抽頭的組合方式，滿足了 6種試驗(yàn)?zāi)Ｊ綄?duì)于電源的要求，可在一臺(tái)變壓器中同時(shí)輸出不同試驗(yàn)?zāi)Ｊ剿璧碾妷海?jié)約了設(shè)備的重復(fù)投資，減少了設(shè)備占地面積；采用高性能大功率可控半導(dǎo)體開關(guān)，保證了開關(guān)動(dòng)作的時(shí)效性以及試驗(yàn)中對(duì)電壓投入時(shí)刻的要求，采用大功率可變電阻箱可方便的改變回路電阻值以到達(dá)不同電涌保護(hù)器對(duì)試驗(yàn)回路電流輸出能力的要求。本試驗(yàn)裝置安全可靠，具有過壓保護(hù)、過流保護(hù)、門開關(guān)安全保護(hù)與緊急停止保護(hù)等保護(hù)措施。本試驗(yàn)裝置可同時(shí)滿足3種標(biāo)準(zhǔn)6類TOV試驗(yàn)要求，該試驗(yàn)系統(tǒng)試驗(yàn)范圍廣，試驗(yàn)效率高，設(shè)備可靠性高，維修方便，為低壓配電系統(tǒng)測(cè)試和質(zhì)量控制提供了優(yōu)良的試驗(yàn)裝置。本實(shí)用新型在實(shí)際運(yùn)用中1、光纖隔離智能化控制模塊采用可編程邏輯控制器PLC控制各個(gè)器件的準(zhǔn)確動(dòng)作以及各個(gè)模塊之間的互鎖，人機(jī)界面采用觸摸屏進(jìn)行可視化操作，每一種試驗(yàn)?zāi)Ｊ綄?duì)應(yīng)一種操作界面，操作簡(jiǎn)單，操作界面友好。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊把一些顯示量(電壓、電流等)送回可編程邏輯控制器PLC供觸摸屏顯示以及保護(hù)動(dòng)作判斷(如過壓保護(hù)、過流保護(hù)等)，通過光纖轉(zhuǎn)化器和光纖實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)和本體之間電的隔離，控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。2、大功率工頻試驗(yàn)電源通過其接觸器來控制其三相變壓器的投切以及不同電壓檔的選擇，其熔斷器確保變壓器工作在額定范圍之內(nèi)。三相變壓器采用多抽頭方式，通過不同抽頭間的組合輸出不同試驗(yàn)?zāi)Ｊ揭蟮碾妷?，滿足了不同的試驗(yàn)對(duì)于電壓的要求，使不同模式下的試驗(yàn)可以共用一臺(tái)變壓器，節(jié)約成本，減小占地面積，試驗(yàn)接線簡(jiǎn)單。3、高性能大功率可控半導(dǎo)體開關(guān)確保開關(guān)的精確動(dòng)作，以及試驗(yàn)時(shí)間的精確控制，該半導(dǎo)體開關(guān)動(dòng)作時(shí)延可到達(dá)100微秒以內(nèi)，通流能力大，額定工頻電流可達(dá)2kA.，開關(guān)動(dòng)作噪音低。

圖1是電涌保護(hù)器(S) PD暫態(tài)過電壓(TOV)裝置電路圖；圖2是光纖隔離智能化控制系統(tǒng)界面；圖3是大功率工頻試驗(yàn)電源設(shè)計(jì)圖；圖4是高性能大功率可控半導(dǎo)體開關(guān)框圖；附圖中1 一光纖隔離智能化控制模塊，2—大功率工頻試驗(yàn)電源(其中2. 1—熔斷器，2. 2—接觸器，2. 3—三相變壓器)，3—高性能大功率可控半導(dǎo)體開關(guān)，4一大功率可變電阻箱，5—試品箱。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明[0022]本實(shí)施例采用模塊化設(shè)計(jì)，參見圖1，工作原理是通過光纖隔離智能化控制模塊 (1)選擇相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)，開始試驗(yàn)時(shí)，使大功率工頻試驗(yàn)電源(2)帶電，根據(jù)每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的不同通過光纖隔離智能化控制模塊(1)控制高性能大功率可控半導(dǎo)體開關(guān)(3)的投切，以及大功率可變電阻箱(4)的阻值來滿足輸出設(shè)定的預(yù)期短路電流值，供給試品箱(5) 中的試品進(jìn)行試驗(yàn)。圖2為光纖隔離智能化控制模塊界面，光纖隔離智能化控制模塊(1)采用可編程邏輯控制器PLC控制各個(gè)器件的準(zhǔn)確動(dòng)作以及各個(gè)模塊之間的互鎖，人機(jī)界面采用觸摸屏進(jìn)行可視化操作，每一種試驗(yàn)?zāi)Ｊ綄?duì)應(yīng)一種操作界面，操作簡(jiǎn)單，操作界面友好。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊把顯示量(電壓、電流等)送回可編程邏輯控制器PLC供觸摸屏顯示以及保護(hù)動(dòng)作判斷 (如過壓保護(hù)、過流保護(hù)等)，通過光纖轉(zhuǎn)換器和光纖實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)和本體之間電的隔離，控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。圖3為大功率工頻試驗(yàn)電源的設(shè)計(jì)圖，通過接觸器(2. 2)來控制三相變壓器(2. 3) 的投切以及三相變壓器(2. 3)不同電壓檔的選擇，熔斷器(2. 1)確保變壓器工作在額定范圍之內(nèi)，三相變壓器(2. 3)采用多抽頭方式，通過不同抽頭間的組合輸出不同試驗(yàn)?zāi)Ｊ揭蟮碾妷?，可以輸出三?*380V、單相1420V_M2V等不同等級(jí)的電壓，滿足了不同的試驗(yàn)對(duì)于電壓的要求，使不同模式下的試驗(yàn)可以共用一臺(tái)變壓器，節(jié)約成本，減小占地面積，試驗(yàn)接線簡(jiǎn)單。圖4是高效大功率可控半導(dǎo)體開關(guān)的框圖，相角檢測(cè)單元(4. 4)收到PLC (1. 2)給出的控制信號(hào)，開始檢測(cè)相角，在設(shè)定的相角處，立即輸出信號(hào)給觸發(fā)模塊(4. 3)，由觸發(fā)模塊(4. 3)驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體開關(guān)(4. 2)導(dǎo)通，半導(dǎo)體開關(guān)(4. 2)的導(dǎo)通時(shí)延小于100微秒，保證了開關(guān)動(dòng)作的準(zhǔn)確性，由于半導(dǎo)體開關(guān)(4. 2)要通過很大的電流，所以需要特定的散熱器(4. 1) 來散熱，保證半導(dǎo)體開關(guān)(4. 2)的安全運(yùn)行。
權(quán)利要求1.一種電涌保護(hù)器暫態(tài)過電壓整體試驗(yàn)裝置，其特征在于包括光纖隔離智能化控制模塊和依次級(jí)聯(lián)的大功率工頻試驗(yàn)電源、高性能大功率可控半導(dǎo)體開關(guān)、大功率可變電阻箱、試品箱，其光纖隔離智能化控制模塊分別與高性能大功率可控半導(dǎo)體開關(guān)和大功率可變電阻箱實(shí)現(xiàn)控制性線路互連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電涌保護(hù)器暫態(tài)過電壓整體試驗(yàn)裝置，其特征在于 所述的光纖隔離智能化控制模塊采用可編程邏輯控制器PLC控制所述的高性能大功率可控半導(dǎo)體開關(guān)的投切和大功率可變電阻箱的調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電涌保護(hù)器暫態(tài)過電壓整體試驗(yàn)裝置，其特征在于所述的大功率工頻試驗(yàn)電源由依次級(jí)聯(lián)的接觸器、熔斷器和三相變壓器所組成，其三相變壓器為多抽頭方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電涌保護(hù)器暫態(tài)過電壓整體試驗(yàn)裝置，其特征在于所述的高性能大功率可控半導(dǎo)體開關(guān)由依次級(jí)聯(lián)的相角檢測(cè)單元、觸發(fā)模塊、半導(dǎo)體開關(guān)及其散熱器所構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電涌保護(hù)器暫態(tài)過電壓整體試驗(yàn)裝置，其特征在于所述的光纖隔離智能化控制模塊針對(duì)低壓配電系統(tǒng)用電涌保護(hù)器進(jìn)行GB 18802. 1-2002規(guī)定的暫態(tài)過電壓故障試驗(yàn)、暫態(tài)過電壓特性試驗(yàn)，IEC61643. 1-2005規(guī)定的高中壓系統(tǒng)的故障引起的暫態(tài)過電壓下試驗(yàn)、低壓系統(tǒng)故障引起的暫態(tài)過電壓下試驗(yàn)， YD/T1235. 2-2002規(guī)定的暫態(tài)過電壓下失效的安全性試驗(yàn)和暫態(tài)過電壓耐受特性試驗(yàn)，采用基于觸摸屏的人機(jī)操作界面。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電涌保護(hù)器暫態(tài)過電壓(TOV)整體試驗(yàn)裝置，包括光纖隔離智能化控制模塊和依次級(jí)聯(lián)的大功率工頻試驗(yàn)電源、高性能大功率可控半導(dǎo)體開關(guān)、大功率可變電阻箱、試品箱，其光纖隔離智能化控制模塊分別與高性能大功率可控半導(dǎo)體開關(guān)和大功率可變電阻箱實(shí)現(xiàn)控制性連接?？赏瑫r(shí)滿足3種標(biāo)準(zhǔn)中(GB18802.1-2002、IEC61643.1-2005、YD/T1235.2-2002)中6類不同的TOV試驗(yàn)?zāi)Ｊ?，根?jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)選擇不同的觸摸屏操作界面；具有過壓保護(hù)、過流保護(hù)、門開關(guān)安全保護(hù)與緊急停止保護(hù)等安保護(hù)措施，智能化和自動(dòng)化程度高，安全可靠。
文檔編號(hào)G01R31/00GK202002989SQ20112007209
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者任海蓉, 周蜜, 李衛(wèi)國(guó), 王建國(guó), 王建平, 蔡力 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)