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

趙榮浩，謝國政，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.云南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，昆明 650203；3.昆明高海拔電器檢測有限公司，昆明 650221）

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

趙榮浩1，謝國政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.云南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，昆明 650203；3.昆明高海拔電器檢測有限公司，昆明 650221）

介紹了新版低壓成套開關(guān)設(shè)備標準對溫升試驗的要求，建立了與新版低壓成套開關(guān)設(shè)備國家標準相適應(yīng)的溫升試驗系統(tǒng)，滿足了低壓成套開關(guān)設(shè)備CCC認證的需要；同時將溫升試驗引入高海拔模擬試驗室，以滿足低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的高原研究及認證型式試驗，目的在于增強低壓成套開關(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)和使用行為準則。

低壓成套開關(guān)設(shè)備；CCC認證；溫升試驗系統(tǒng)；高海拔模擬試驗室；適應(yīng)性

引言

產(chǎn)品認證制度起源于20世紀初的英國，現(xiàn)已成為國際通行的用于管理體系、產(chǎn)品、服務(wù)等特性評價、監(jiān)督和管理的有效手段。截止2014年底，我國經(jīng)批準施行的管理體系、產(chǎn)品、服務(wù)認證項目共有33項，已頒發(fā)有效認證證書130.2萬張。國際上產(chǎn)品認證有歐洲的CE認證，美國的UL認證，日本的ST認證等。我國于2001年12月對外發(fā)布了強制性產(chǎn)品認證（CCC）制度，推出了包括低壓成套開關(guān)設(shè)備在內(nèi)的第一批19大類132種強制性認證產(chǎn)品目錄。要求產(chǎn)品必須到具備資質(zhì)的第三方檢測試驗機構(gòu)進行型式試驗，取得認證證書方可在市場銷售。

電力裝備制造業(yè)是云南省裝備制造業(yè)的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)之一，其產(chǎn)值比重已達全行業(yè)的25 %以上。省內(nèi)從事低壓成套開關(guān)設(shè)備的生產(chǎn)企業(yè)有180余家，產(chǎn)品型號規(guī)格有1 000余種。2014年12月底前，由于省內(nèi)檢測機構(gòu)試驗?zāi)芰Σ蛔悖茨苋〉肅CC認證指定試驗室資質(zhì)證書，不能開展認證檢測，因此省內(nèi)所有的生產(chǎn)企業(yè)要獲得市場準入的CCC認證證書，都必須到省外相關(guān)試驗機構(gòu)進行產(chǎn)品試驗，耗費了大量的人力、物力和財力。此外，受高原地區(qū)低氣壓、低空氣密度的影響，高原型產(chǎn)品對溫升等參數(shù)有更高的要求。而以往采用的對高原型產(chǎn)品的溫升參數(shù)進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)部門的支持下，我公司對低壓成套開關(guān)設(shè)備試驗?zāi)芰M行了提升改造，2014年8月，試驗?zāi)芰σ淹ㄟ^了有關(guān)部門的驗收，成為國家認監(jiān)委低壓電器CCC認證指定實驗室，并成為中國質(zhì)量認證中心、方圓認證中心簽約實驗室，對外承接低壓成套開關(guān)設(shè)備CCC認證檢測服務(wù)。同時為企業(yè)開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品提供了試驗、驗證、分析等服務(wù)。彌補了云南省在該項試驗?zāi)芰Ψ矫娴目瞻住?/p>

1 新版低壓成套開關(guān)設(shè)備國家標準的要求

低壓成套開關(guān)設(shè)備的型式試驗所依據(jù)的標準是GB 7251.1-2013（IEC 61439－1：2011，IDT）⑴和GB 7251.12-2013（IEC 61439－2：2011，IDT）⑵。其中溫升極限的驗證是型式試驗不可缺少的內(nèi)容。與舊版GB 7251.1-2005相比，新版標準通過驗證方式取消了型式試驗成套設(shè)備（TTA）和部分型式試驗成套設(shè)備（PTTA）的區(qū)別，尤其是溫升試驗部分變化大。如GB 7251.1-2005中8.2.1.3 中規(guī)定: “進線電路通以其額定電流，每條出線電路通過的電流為其額定電流乘以額定分散系數(shù)”，以此驗證成套開關(guān)設(shè)備中各部件的溫升極限是否超過標準中對該部件溫升值的規(guī)定。而新標準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)來確定。新標準中確定了溫升驗證的方式可采用試驗、類似方案額定數(shù)據(jù)的推導(dǎo)、計算等三種方式中的一種或多種進行。而通過試驗驗證的方法可根據(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證成套設(shè)備中各部件的溫升極限是否超過GB 7251.1-2013 標準中表6對該部件溫升值的規(guī)定，其目的是找出成套設(shè)備中最嚴酷的布置。新標準特別要求“試驗需反復(fù)進行直到所有出線回路在其額定電流下均得到驗證。”

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

表1 溫升試驗系統(tǒng)設(shè)備及技術(shù)指標明細表

溫升參數(shù)是表征低壓成套開關(guān)設(shè)備質(zhì)量的一項重要指標，其數(shù)值的大小不僅直接影響產(chǎn)品能否正常穩(wěn)定運行，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。由于新標準規(guī)定要“選擇有最嚴酷布置的成套設(shè)備系統(tǒng)進行試驗” 且“試驗應(yīng)在一個或多個代表性的布置上進行”，因而對溫升試驗設(shè)備的適應(yīng)性、溫升試驗的環(huán)境條件提出了更高的要求。前者包括試驗設(shè)備所提供的進線電流的穩(wěn)定性，電流大小調(diào)整的便利性等，后者則包括產(chǎn)品周圍氣壓及空氣密度等環(huán)境因素。本方案通過購買程控交流恒流電源、智能型溫度巡檢儀、配電接線箱及計算機監(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個分支回路，各回路電流分別可調(diào)的溫升檢測試驗系統(tǒng)，可進行溫升測試點的數(shù)據(jù)自動采集、存貯。電流恒流精度≦±1%，可滿足GB 7251及IEC 61439標準中“實際進線試驗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)指標見表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)生波動或用電負荷阻抗特性發(fā)生變化時仍能使輸出電流自動保持恒定，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開關(guān)設(shè)備各支路測試點溫度的全自動采集和檢測；專門開發(fā)的計算機監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對低壓成套開關(guān)設(shè)備溫升試驗過程監(jiān)控的全自動化管理。系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

具有如下特點：

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界面，電流設(shè)定、監(jiān)測、校準、精度設(shè)置模式等均可在人機界面上完成，全中文菜單，界面清晰直觀，操作簡單方便。

2）可同時對多路負載電流進行全自動調(diào)節(jié)，實現(xiàn)全面監(jiān)測和閉環(huán)控制，輸出工作電壓能保證多臺設(shè)備能并聯(lián)使用滿足溫升測試要求。

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

4）先進的全自動數(shù)字化調(diào)校技術(shù)，自動化程度高、穩(wěn)定性和一致性好，精密的誤差修正和溫漂自動補償功能，測控精確性高。

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行測量；分體式溫度巡檢儀擴展插口可接具有多個通道的測試模組，擴展到128個通道。

圖1 溫升試驗系統(tǒng)工作原理圖

6）所有程控電源裝置均可獨立進行操作和顯示，同時可集中在一個控制臺上進行操作和顯示。

GB 7251.1-2013標準適應(yīng)范圍在海拔2 000 m以下，本試驗室地處海拔2 000 m的高原地區(qū)，其試驗條件更加契合該標準的要求。如果將產(chǎn)品放在高海拔模擬試驗室，則可以完成模擬海拔0～7 000 m的溫升試驗，滿足了高原型產(chǎn)品CCC認證的需要，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)品檢測費用、縮短研發(fā)周期、提高市場競爭力、促進高原電器產(chǎn)品的研發(fā)水平的提升創(chuàng)造條件。也將在政府加大對低壓成套開關(guān)設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督管理力度，促進市場健康有序發(fā)展中發(fā)揮促進作用。本試驗室的建設(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)檢驗檢測認證服務(wù)打開了新局面。

3 結(jié)論

高海拔模擬試驗室溫升試驗系統(tǒng)的建設(shè)，對增強低壓成套開關(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)和使用行為準則做出了貢獻。

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

［2］GB 7251.12-2013 ，低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第2部分： 成套電力開關(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，副高級工程師，主要從事高原電工產(chǎn)品檢測技術(shù)研究，檢測基地建設(shè)。

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

田 華（1965-），女，云南昆明人，學(xué)士，副高級工程師，主要從事高原電工產(chǎn)品檢測技術(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，溫升試驗負責(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)品檢測技術(shù)研究。

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