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成套开关设备的温升试验和节能
 
慧聪网   2005年11月9日10时18分      

摘要: 本文对成套开关设备温升试验所存在的电流难调节、耗电大等问题,进行了分析,提出了正确使用GKA电流调节装置调节试验电流及节能的方法.
  关键词: 成套开关设备 试验 节能
  一、 前 言
  电器产品温升试验一般都采用低压大电流设备进行.对于低压电器而言,试验电流一般是单一的,调节电流很方便.而对成套开关设备来说,特别是抽屉式开关柜,除主电路外其分支电路多达二十多个,根据GB7251-87《低压成套开关设备》及GB9466-88《低压成套开关设备基本试验方法》的要求, 成套开关设备的主电路及各分支电路必须同时通额定电流进行温升试验.问题是如何满足主电路及各分支电路的试验电流并使试验电源输出电压最小,即达到节能的目的.目前我检验中心采用的是GKA系列电流调节装置(以下简称调节器),本文主要讨论一下采用调节器进行温升试验时,试验电流的调节及节能.
  二、 GKA系列电流调节装置(调节器)简介
  


  
  图1是单相电流调节器的原理图.图中BS为被试品,L为恒值阻抗,B为降流变压器,T为自耦调压器,试验电流I与调节器负载电流I’的关系是:
  I=KbKtI’ (1)
  在式(1)中,Kb是降流变压器变比,为恒值;Kt为自耦调压器的变比,可变。为使在一定的I电流下,I’较小,则Kt应尽可能大一些,这样试验所消耗的能量较小。
  
  


  
  图中Ca、Cb、Cc为某一试品元件的三对触头.La、Lb、Lc为恒值阻抗,Ta、Tb、Tc为自耦调压器,Ba、Bb、Bc为降流变压器。
  在成套开关设备的温升试验中,根据不同的分支电流选择不同电流等级的调压器。在调节试验电流时,应使每个调节器的Kt值调到最佳,这样试验所消耗的电能最小,另外还可以提高调节器的寿命.因为调节器中L阻抗的额定电流是一定的,如果负载电流过大,则阻抗易损坏.
  
  三:成套开关设备温升试验电流调节
  
  图4为成套开关设备温升试验示意图,图中CA为成套开关设备总开关,CA1…CAn为分支开关.调节试验电流就是要满足I1、I2…In的试验电流要求值.Im为成套开关设备总母排与各分支电流差,一般用调节器来调节,假设每个分支短路,而不用GKA调节器,或者调节器都处于Zl阻抗最小位置(Kt值最大)此时调节试验源电压,若能满足I1、I2…In的试验电流要求值,这种情况试验所需电能最少.但实际上这是不可能的(即使有也是一种巧合).从假设中我们可以知道,调节器只是在调节试验电流电压时,当某一分支电流超过要求值,则利用其调节器提高其回路阻抗,使其分支电流达到要求而已.因此, 在调节试验电流前,必须把所有调节器处于阻抗最小位置(Kt值最大),然后渐渐的提高试验电源电压;同时,寻找需要提高回路阻抗的分支电路(分支电流超过试验要求的分支回路),边提高试验电源电压,边一点一点提高需要提高的分支回路阻抗,直到所有回路试验电流达到要求.这样才能使各调节器的Kt值最佳,从而达到节能的目的.
  另外,一个很重要的问题是:Im的估算和调节。成套开关试验设备的主电流和各分支电流的分配有两种情况,一种情况是:
  I=I1+I2+…+In (3)
  这时Im为零.而另一种情况是:
  I=I1+I2+…+In+Im (4)
  这时, Im有一定的电流值,从式(3)和式(4)来看,其数值是一定的,但实际试验时并非如此,因为式(3)和式(4)是代数和关系式,而实际试验电路中,各分支阻抗不是纯电阻,总母排电流与各分支电流为矢量关系:
  也就是说,不管主电流和各分支电流的分配属于哪一种情况,Im总是存在的.很显然,在调节试验电流时,只有满足式(5)的关系式,才能调节好各试验电流,若Im支路开路或Im估算太小,即采用额定电流较小的调节器(阻抗较大),就会造成这样的情况:试验电源电压越调越高,各分支回路阻抗越调越大,而各试验电流无法满足或勉强满足。这样既消耗的大量的电能,也不利于延长调节器的使用寿命,甚至可能损坏调节器。根据我们实践经验表明,对于主电路大于2000A的开关设备,如果是在式(3)情况下,Im应考虑100A~200A,而式(4)情况下,实际Im应为式(4)中Im的2倍左右较合适。
  
  四、 结 语
  成套开关设备的温升试验是在低压大电流电源下进行的,这和在额定电压下,用调节阻抗来调节电流完全不一样。其特点是试验电源的电压试前无法确定,回路阻抗非常小,Im也无法确定。为了快速、准确、节能的调节试验电流,应注意一下几点事项:
  1. 选用调节器应使其额定电流大于或等于分支电流(尽可能接近分支电流).
  2. 应注意Im的估算,并选择合适的调节器.
  3. 试验必须把各调节器置于阻抗最小位置,并随试验电压的提高一点点调节,以达到节能的目的.
  本文撰写过程中,上海电器科学研究所唐 晴副总工程师、唐式金教授级高级工程师以及胡汇淼高级工程师先后对本文提出了不少宝贵意见,在此特表感谢.
  
  参考文献:
  1. GB7251-87《低压成套开关设备》
  2. GB9466-88《低压成套开关设备基本试验方法》
  
  作者简介:
  沈以新, 高级工程师,1994年起一直任职于中国电气设备检测所低压电气检测站,主要从事低压电器综合试验工作.
 
 
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