高壓直流開關(guan) 電器電壽命試驗裝置，Delta科技聯合的國家中低壓輸配電檢驗中心依據相關(guan) GB/IEC標準要求設計製造，用於(yu) 進行直流1000V，800A及以下開關(guan) 電器的電壽命試驗，也可用於(yu) 相應開關(guan) 電器的機械壽命試驗。係統嚴(yan) 格滿足標準中有關(guan) 直流開關(guan) 電器電壽命試驗的試驗電壓、電流、L/R、試驗頻率、接通時間等參數要求，並可根據用戶具體(ti) 需要，提供標準外雙方約定的非標定製試驗條件。

高壓直流開關(guan) 電器電壽命試驗裝置由試驗電源、試驗櫃、負載阻抗、控製係統、數據采集係統及試品支架成套供貨，可完成直流開關(guan) 電器電壽命試驗全過程，並提供相應控製、保護和數據采集軟件供用戶操作使用，可對試驗數據進行記錄和分析，並對試驗過程中的故障進行報警、保護及記錄。係統提供斷電保護功能，對試驗過程數據可進行實時保存，供電恢複後可繼續進行試驗。

主要技術參數

海拔高度：<1000m；

環境溫度：-15℃-+45℃；

空氣相對濕度：<95%；

輸入電壓：交流380V，±10%（三相四線）；

電源容量：400kVA長期，500kVA衝(chong) 擊（1s）；

工作頻率：50Hz；

輸出電壓：直流0-1000V可調；

輸出電流：400A（≤1000V，1s），800A（≤500V，1s）；（在電壓降低的條件下，電流可適當上升，在試驗容量降低的情況下，試驗時間可適當加長，實際的電壓-電流曲線、容量-時間曲線需根據客戶現場條件根據實際情況確定。但電壓、電流及通電時間關(guan) 係不得比係統額定情況更嚴(yan) 苛）。

電壓紋波係數：<5%；

電壓精度：<5%

電流精度：<5%;

試品控製回路電壓：交流0-220V，直流0-120V；

試品控製回路容量：5kVA；

試品數量：3；

試驗次數：（主回路及控製回路）設定及顯示範圍0-99999999；

接通頻率：3-3600次/小時（zui大頻率依據標準規定的電流值限定）；

吸合時間調節範圍：0-99s（調節精度0.01s）；

釋放時間調節範圍：0-99s（調節精度0.01s）；

時間常數：1-7.5ms可調；

控製精度：10ms；

采集數據類型：電壓、電流；

互感器精度：>0.2級；

設備尺寸：≤1200mm*7000mm*2000mm（深*寬*高）。

係統組成：

  本係統從(cong) 結構上由電氣主回路、控製與(yu) 測量以及機械結構三部分組成。根據直流開關(guan) 電器電壽命試驗的特點。其中，電氣主回路部分包括進線櫃、整流裝置、試驗櫃及負載阻抗（以及設備間的母線及電纜連接）；控製與(yu) 測量部分包括控製櫃、控製台（布置有控製與(yu) 測量計算機及控製軟件）與(yu) 測量傳(chuan) 感器；本係統機械結構較為(wei) 簡單，僅(jin) 包含由型材結構搭建的試品安裝支架。

  本係統主回路示意如下圖，試驗電源自1AC進線櫃引入，經整流變壓器整流後至試驗櫃，經過試驗櫃換接後連接至負載阻抗（試品可連接在阻抗前級或後級），從(cong) 而實現直流開關(guan) 電器電壽命試驗的整個(ge) 試驗回路。控製櫃電源均自1AC進線櫃引出，經過UPS後給整個(ge) 控製係統供電。

1 試驗電源

  對壽命試驗而言，試驗電源的穩定性與(yu) 可靠性至關(guan) 重要。直流電源的產(chan) 生方式，一般分為(wei) IGBT逆變整流，調壓器+整流變壓器+整流橋，整流變壓器+可控矽幾種方式。IGBT逆變整流控製方式複雜，對於(yu) 壽命試驗這樣頻繁開斷的係統，在可靠性方麵值得探討；調壓器+整流變壓器+整流橋是傳(chuan) 統的直流電源模式，在可靠性與(yu) 穩定性方麵均無問題，但對於(yu) 本係統而言，要在大電壓範圍（0-1000V）輸出大電流，調壓器、整流變壓器容量都會(hui) 變得相當大，經濟性很差；整流變壓器+可控矽的方式，通過調節可控矽導通角來確定輸出電壓，工作方式成熟可靠，缺點是在低電壓下，由於(yu) 導通角過小，輸出波形很差，且如果要在大電壓範圍下穩定輸出大電流，變壓器與(yu) 可控矽容量均需選擇很大，經濟性較差。

  經過綜合考慮與(yu) 反複論證，采用多抽頭整流變壓器+可控矽的方式，通過分段微調的形式輸出電流。即對常用電壓采用抽頭式輸出，在抽頭間範圍內(nei) 通過調節可控矽的導通角實現無級調壓。在有效利用變壓器容量的情況下，輸出連續可調的電壓，並在整個(ge) 電壓範圍內(nei) ，滿足輸出電流的要求。

  整流變壓器采用多抽頭、雙二次繞組的形式，當二次繞組並聯時，zui大輸出500V，800A電流，當二次繞組串聯時，zui大輸出1000V，400A的電流。變壓器抽頭可輸出110V，220V，400V，800V，1000V（可根據用戶要求，5組固定輸出抽頭）電壓，通過可控矽，在全電壓範圍內(nei) 無級調壓。各抽頭間通過接觸器切換與(yu) 可控矽的連接。

  為(wei) 滿足客戶後期擴展需求，電源部分預留了低壓（60V）2000A電源連接位置，以便設備擴展使用

2 進線櫃及試驗櫃

  電源進線櫃與(yu) 試驗櫃基於(yu) 標準的GGD改型配電櫃製造，主要實現電源接入、分配及換接功能。進線櫃為(wei) 係統主電源接入櫃，主要包含係統總開關(guan) 及輔助回路開關(guan) ，進線櫃為(wei) 上（下）進線、上出線結構，經過母排出線連接至整流變壓器，經過整流回路後引回到試驗櫃，試驗櫃包括出線斷路器及試品換接銅排，換接銅排提供三組不同的端口，可同時對三組試品進行試驗，並可根據不同的功能需求，將負載阻抗串聯在試品的前級或後級。以下為(wei) 部分進線櫃與(yu) 試驗櫃實物照片。進線櫃與(yu) 試驗櫃主要元器件采用施耐德或西門子產(chan) 品，充分保證係統安全性，櫃體(ti) 結構考慮衝(chong) 擊負載的特點，通過增加絕緣夾塊及對母線進行特殊處理等措施，確保係統可以長期穩定運行。

3 負載阻抗 

  直流開關(guan) 電器電壽命試驗用的負載阻抗設備包括電阻器和電感器兩(liang) 部分，它們(men) 與(yu) 交流開關(guan) 電器電壽命試驗負載阻抗設備（包括電阻器和電抗器）相類似。負載感抗設備的電阻器和電感器是用以模擬實際直流電路接通和分斷時電路中的電阻和電感。

  在試驗電路中，電阻器用以調節試驗電流的大小，而電感器用以調節試驗電路的時間常數，二者都設計為(wei) 可調節的。為(wei) 了調節方便，可調電阻器是由不同電阻元件按照2n進位製組合而成，同樣，可調電感器也是有不同電感元件按照2n進位製組合而成的。

  電阻元件采用電阻溫度係數和電阻率高的合金材料如康銅或鐵鉻鋁合金製造，並按照低電感方式繞製，以保證在試驗過程中電阻值不會(hui) 因通電發熱而改變並保證電阻元件的固有時間常數（或電感值）甚小。電感元件采用無鐵芯（或稱空芯電感器）的結構，采用線式或箔式的方式繞製而成。阻抗及相應刀開關(guan) 設計選型均考慮到試驗係統的需要，在絕緣距離、結構、發熱、短路能力各方麵均可滿足係統要求。以下為(wei) 部分負載阻抗實物照片。

  為(wei) 滿足用戶後期擴展需求，阻抗額定試驗電流設計為(wei) 2000A。

4 控製與(yu) 測量係統

  控製與(yu) 測量係統主要包括控製櫃及控製台。其中，控製係統主要由工業(ye) 計算機、PLC（包括可擴展模塊及模擬量模塊）、中間繼電器、試品控製電源、控製回路接線板等部分組成。

  控製係統以工業(ye) 計算機和PLC為(wei) 控製核心，實現手動和自動兩(liang) 種操作模式。手動操作模式主要用於(yu) 調試狀態下對回路和試品的測試操作。自動操作模式可根據不同的試品要求進行測試，操作人員可設定試驗次數、頻率、接通時間、試驗時序等參數，係統自動按照設置完成整個(ge) 試驗過程，並對主要試驗數據及故障狀態等進行記錄及保護。例如，當“實際電流接通或斷開時間” ＞“超時保護時間”+“設定的接通或斷開時間”時，即判斷為(wei) 觸頭粘連或線圈燒毀無法正常操作，係統需自動切斷主回路和控製回路電源，停止測試，保護設備發生故障。

  控製係統軟件采用進口的組態軟件（WinCC或Intouch）設計而成，主要功能包括：試驗過程可視化監視，可以實時查看試驗情況；手動操作保護斷路器及試品；在允許範圍內(nei) ，自動穩定輸出控製電壓；根據設置的試品數量、試驗頻率等參數完成試驗時序；故障時自動切除電源，停止試驗，並發出報警；記錄試驗過程中主要參數及故障信息，試驗因故障停止或控製回路失電時，試驗數據均通過PLC記錄並保持，以便用戶記錄。

  控製係統為(wei) 試品提供控製回路電源，電源容量和電壓等級可根據用戶要求定製，提供交流0-420V，直流0-250V範圍內(nei) 的可調控製電源，電源功率5kVA。通過控製櫃麵板上的安全插接端子，實現快速接線。

  測量係統由上位計算機和傳(chuan) 感器兩(liang) 部分組成，傳(chuan) 感器為(wei) 精密霍爾電壓傳(chuan) 感器和電流傳(chuan) 感器，傳(chuan) 感器測量數據經過高速高精度數據采集卡上傳(chuan) 至上位計算機，並對電壓、電流、時間常數等標準要求的試驗數據進行分析處理，生成電壓、電流波形圖，並可根據用戶要求生成試驗報告。試驗數據自動歸檔保存，便於(yu) 用戶查閱。

5 試品支架

  試品支架主要用於(yu) 進行試品的安裝與(yu) 接線，對於(yu) 小試品的壽命試驗設備，也可以采用將試品固定在試品櫃上（參見試品櫃照片）。對於(yu) 規格較大的試品（>160A），通常采用獨立的試品支架安裝。試品支架采用標準型材結構，牢固美觀、便於(yu) 安裝，支架上安裝有固定有機玻璃板或絕緣板，用於(yu) 試品的固定安裝。安裝板為(wei) 可拆卸式結構，便於(yu) 用戶根據不同產(chan) 品固定孔尺寸開孔更換。以下為(wei) 部分試品支架照片。對於(yu) 需要手動操作的塑殼斷路器等產(chan) 品的試驗設備，我公司還設計帶有氣動、電動操作機構的試品支架，用於(yu) 代替人工完成試品的合分操作，詳見相關(guan) 產(chan) 品技術文檔說明。

  為(wei) 保證設備及操作人員安全，測試的產(chan) 品需要密封在相對封閉的環境，由於(yu) 高壓測試相對危險，有爆炸解體(ti) 的危險，設備在產(chan) 品周圍布置有6個(ge) 麵有金屬網防護，以避免產(chan) 品解體(ti) 造成操作人員危險；金屬網孔結構可以保證在產(chan) 品防護的同時，注意產(chan) 品散熱，以防止熱量積累對產(chan) 品壽命測試條件造成影響。