专利名称：电涌保护器暂态过电压整体试验装置的制作方法
技术领域：
本新型实用属于电气工程技术领域，特别涉及一种电涌保护器暂态过电压试验装置。
背景技术：
在380/220V低压系统中，除了正常的电源电压外，还可能出现暂时过电压(TOV)， 往往由低压接地故障、负荷不对称、中线断线、高压侧接地故障等原因引起的，持续时间也各不相同，短的只有几百ms，长的可达几十分钟，安装在低压系统中的浪涌保护器也要承受 T0V,实际过程中有些浪涌保护器在承受TOV后失效并且失效过程不安全，引起火灾事故， 造成安全事故，给国民经济带来巨大损失。标准要求在承受这些TOV后，浪涌保护器性能不变或者浪涌保护器失效，但失效的过程是安全的，因此必须对这些TOV过程进行模拟，以检验电涌保护器耐受TOV的能力。国际电工委员会颁布的IEC61643-1-2005标准、国标GB 18802. 1-2002、通讯行业标准YD/T1235. 2-2002、气象行业标准QX10. 1-2002中都规定了浪涌保护器对暂时过电压 (TOV)试验的要求。每个行业的标准对TOV试验的要求也不同，要想满足各个行业的标准， 常规的做法是使用不同的设备分别这些标准，试验仪器投资较大，使用也不方便，控制自动化程度不高，同时该试验对开关的动作速度要求较高，传统的开关很难满足要求，本试验系统需要控制的器件多，涉及一些开关互锁及级配问题，采用传统的继电器控制模式会大大增加控制难度。

实用新型内容本实用新型的目的就是针对上述问题，提供一套能同时满足3种标准6类试验的电涌保护器暂态过电压整体试验装置。本实用新型包括光纤隔离智能化控制模块和依次级联的大功率工频试验电源、高性能大功率可控半导体开关、大功率可变电阻箱、试品箱，其光纤隔离智能化控制模块分别与高性能大功率可控半导体开关和大功率可变电阻箱实现控制连接。作为本实用新型的优选方案1、所述的光纤隔离智能化控制模块采用可编程逻辑控制器PLC控制所述的高性能大功率可控半导体开关的投切和大功率可变电阻箱的调节。2、所述的大功率工频试验电源由依次级联的接触器、熔断器和三相变压器所组成，其三相变压器为多抽头方式。3、所述的高性能大功率可控半导体开关由依次级联的相角检测单元、触发模块、 半导体开关及其散热器所构成。4、所述的高性能大功率可控半导体开关由依次级联的相角检测单元、触发模块、 半导体开关及其散热器所构成。5、所述的光纤隔离智能化控制模块针对低压配电系统用电涌保护器进行GB18802. 1-2002规定的暂态过电压故障试验、暂态过电压特性试验，IEC61643. 1-2005规定的高中压系统的故障引起的暂态过电压下试验、低压系统故障引起的暂态过电压下试验， YD/T1235. 2-2002规定的、暂态过电压下失效的安全性试验和暂态过电压耐受特性试验，采用基于触摸屏的人机操作界面。本实用新型智能化和自动化程度高，按照不同的标准对试验方式要求的不同来编写不同的操作界面，在触摸屏方便简单地进行选择操作；大功率工频试验电源根据不同功能试验要求设计了不同抽头的组合方式，满足了 6种试验模式对于电源的要求，可在一台变压器中同时输出不同试验模式所需的电压，节约了设备的重复投资，减少了设备占地面积；采用高性能大功率可控半导体开关，保证了开关动作的时效性以及试验中对电压投入时刻的要求，采用大功率可变电阻箱可方便的改变回路电阻值以到达不同电涌保护器对试验回路电流输出能力的要求。本试验装置安全可靠，具有过压保护、过流保护、门开关安全保护与紧急停止保护等保护措施。本试验装置可同时满足3种标准6类TOV试验要求，该试验系统试验范围广，试验效率高，设备可靠性高，维修方便，为低压配电系统测试和质量控制提供了优良的试验装置。本实用新型在实际运用中1、光纤隔离智能化控制模块采用可编程逻辑控制器PLC控制各个器件的准确动作以及各个模块之间的互锁，人机界面采用触摸屏进行可视化操作，每一种试验模式对应一种操作界面，操作简单，操作界面友好。模数转换模块把一些显示量(电压、电流等)送回可编程逻辑控制器PLC供触摸屏显示以及保护动作判断(如过压保护、过流保护等)，通过光纤转化器和光纤实现控制系统和本体之间电的隔离，控制系统稳定可靠。2、大功率工频试验电源通过其接触器来控制其三相变压器的投切以及不同电压档的选择，其熔断器确保变压器工作在额定范围之内。三相变压器采用多抽头方式，通过不同抽头间的组合输出不同试验模式要求的电压，满足了不同的试验对于电压的要求，使不同模式下的试验可以共用一台变压器，节约成本，减小占地面积，试验接线简单。3、高性能大功率可控半导体开关确保开关的精确动作，以及试验时间的精确控制，该半导体开关动作时延可到达100微秒以内，通流能力大，额定工频电流可达2kA.，开关动作噪音低。

图1是电涌保护器(S) PD暂态过电压(TOV)装置电路图；图2是光纤隔离智能化控制系统界面；图3是大功率工频试验电源设计图；图4是高性能大功率可控半导体开关框图；附图中1 一光纤隔离智能化控制模块，2—大功率工频试验电源(其中2. 1—熔断器，2. 2—接触器，2. 3—三相变压器)，3—高性能大功率可控半导体开关，4一大功率可变电阻箱，5—试品箱。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本实用新型作进一步的说明[0022]本实施例采用模块化设计，参见图1，工作原理是通过光纤隔离智能化控制模块 (1)选择相应标准进行试验，开始试验时，使大功率工频试验电源(2)带电，根据每个标准中规定的不同通过光纤隔离智能化控制模块(1)控制高性能大功率可控半导体开关(3)的投切，以及大功率可变电阻箱(4)的阻值来满足输出设定的预期短路电流值，供给试品箱(5) 中的试品进行试验。图2为光纤隔离智能化控制模块界面，光纤隔离智能化控制模块(1)采用可编程逻辑控制器PLC控制各个器件的准确动作以及各个模块之间的互锁，人机界面采用触摸屏进行可视化操作，每一种试验模式对应一种操作界面，操作简单，操作界面友好。模数转换模块把显示量(电压、电流等)送回可编程逻辑控制器PLC供触摸屏显示以及保护动作判断 (如过压保护、过流保护等)，通过光纤转换器和光纤实现控制系统和本体之间电的隔离，控制系统稳定可靠。图3为大功率工频试验电源的设计图，通过接触器(2. 2)来控制三相变压器(2. 3) 的投切以及三相变压器(2. 3)不同电压档的选择，熔断器(2. 1)确保变压器工作在额定范围之内，三相变压器(2. 3)采用多抽头方式，通过不同抽头间的组合输出不同试验模式要求的电压，可以输出三相3*380V、单相1420V_M2V等不同等级的电压，满足了不同的试验对于电压的要求，使不同模式下的试验可以共用一台变压器，节约成本，减小占地面积，试验接线简单。图4是高效大功率可控半导体开关的框图，相角检测单元(4. 4)收到PLC (1. 2)给出的控制信号，开始检测相角，在设定的相角处，立即输出信号给触发模块(4. 3)，由触发模块(4. 3)驱动半导体开关(4. 2)导通，半导体开关(4. 2)的导通时延小于100微秒，保证了开关动作的准确性，由于半导体开关(4. 2)要通过很大的电流，所以需要特定的散热器(4. 1) 来散热，保证半导体开关(4. 2)的安全运行。
权利要求1.一种电涌保护器暂态过电压整体试验装置，其特征在于包括光纤隔离智能化控制模块和依次级联的大功率工频试验电源、高性能大功率可控半导体开关、大功率可变电阻箱、试品箱，其光纤隔离智能化控制模块分别与高性能大功率可控半导体开关和大功率可变电阻箱实现控制性线路互连。
2.根据权利要求1所述的一种电涌保护器暂态过电压整体试验装置，其特征在于 所述的光纤隔离智能化控制模块采用可编程逻辑控制器PLC控制所述的高性能大功率可控半导体开关的投切和大功率可变电阻箱的调节。
3.根据权利要求1或2所述的一种电涌保护器暂态过电压整体试验装置，其特征在于所述的大功率工频试验电源由依次级联的接触器、熔断器和三相变压器所组成，其三相变压器为多抽头方式。
4.根据权利要求1或2所述的一种电涌保护器暂态过电压整体试验装置，其特征在于所述的高性能大功率可控半导体开关由依次级联的相角检测单元、触发模块、半导体开关及其散热器所构成。
5.根据权利要求1或2所述的一种电涌保护器暂态过电压整体试验装置，其特征在于所述的光纤隔离智能化控制模块针对低压配电系统用电涌保护器进行GB 18802. 1-2002规定的暂态过电压故障试验、暂态过电压特性试验，IEC61643. 1-2005规定的高中压系统的故障引起的暂态过电压下试验、低压系统故障引起的暂态过电压下试验， YD/T1235. 2-2002规定的暂态过电压下失效的安全性试验和暂态过电压耐受特性试验，采用基于触摸屏的人机操作界面。
专利摘要本实用新型公开了一种电涌保护器暂态过电压(TOV)整体试验装置，包括光纤隔离智能化控制模块和依次级联的大功率工频试验电源、高性能大功率可控半导体开关、大功率可变电阻箱、试品箱，其光纤隔离智能化控制模块分别与高性能大功率可控半导体开关和大功率可变电阻箱实现控制性连接。可同时满足3种标准中(GB18802.1-2002、IEC61643.1-2005、YD/T1235.2-2002)中6类不同的TOV试验模式，根据不同的标准选择不同的触摸屏操作界面；具有过压保护、过流保护、门开关安全保护与紧急停止保护等安保护措施，智能化和自动化程度高，安全可靠。
文档编号G01R31/00GK202002989SQ20112007209
公开日2011年10月5日 申请日期2011年3月18日 优先权日2011年3月18日
发明者任海蓉, 周蜜, 李卫国, 王建国, 王建平, 蔡力 申请人:武汉大学