电力电子技术
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施超

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什么是保护装置测试以及如何完成

有时会发生电力系统正常运行中的干扰。这些可能是由自然现象引起的,如闪电,风或雪; 通过落下树木等物体; 通过动物接触或咀嚼; 意外手段可追溯到鲁莽的司机,工厂维修人员的无意行为或人类的其他行为; 或者由系统本身产生的条件,例如开关浪涌,负载摆动或设备故障。因此,必须在电力系统上安装保护装置,以确保电气服务的连续性,限制对人员的伤害,并在出现问题时限制对设备的损害。保护装置的应用与特定系统所需或所需的保护程度相当。

为什么保护装置测试完成?
保护系统对于当今电力系统的安全可靠运行起着关键作用。正确工作的保护装置有助于维护系统的安全性并保护资产免受损坏。为确保可靠运行,必须在整个生命周期内对保护继电器和重合器控制进行测试,从最初的开发到生产和调试,再到运行期间的定期维护。我们的测试设备适用于这些生命周期阶段和任何环境。作为可靠的长期合作伙伴,我们提供最先进的测试解决方案,不断开发和维护,以帮助您跟上系统日益复杂的需求。

在保护装置测试期间完成了什么?
防雷是一种保护设备,设施和人员免受附近或直接雷击事件影响的手段。然而,浪涌保护可以保护设备免受更远距离闪电事件或电力系统异常的影响。采用五种基本程序来测试保护装置。

钳位电压测试
当瞬态发生时,SPD电阻从非常高的待机值变为非常低的导通值。瞬态被吸收并钳制在规定的水平,保护敏感的电子电路并将瞬态能量转移到地面。

浪涌耐受试验
浪涌耐受试验旨在评估压敏电阻的最大峰值电流承载能力。浪涌承受能力大致与压敏电阻盘尺寸(直径)成比例。能量水平远高于钳位电压测试,脉冲电平在几十千安培范围内。

能量吸收测试
高能量浪涌通常由电动机和变压器的感应放电产生。SPD中的能量吸收是流过的整体电流和SPD上的电压。需要相对长持续时间的浪涌电流来测试SPD的最大能量吸收能力。有时使用2ms持续时间的矩形波代替双指数波形。-

组合波测试
浪涌事件可以通过雷电现象,开关瞬变或配电系统中保护装置的激活产生。浪涌本身受到所采用的传播路径的影响,使得来自相同事件的脉冲可以具有不同的形式,这取决于进行测量的位置。组合波发生器(CWG)模拟靠近建筑物内或建筑物内的电力线中的浪涌事件。

占空比(可燃性)测试
将一系列脉冲施加到压敏电阻上,以评估最大额定耗散。超过最大额定功耗将导致保护装置损坏。可能发生可燃性风险。8 / 20us电流脉冲叠加在主电源

我们如何进行保护装置测试?
基本设备能够识别和定义保险丝,保护继电器,断路器跳闸装置和浪涌抑制器,并了解它们的差异和用途。继电器测试仪的一个常见错误是使用备用输出,显示器和/或LED进行拾取和定时测试,并忽略使用中的输出逻辑,认为它们在测试方程中使用与最终逻辑相同的元素。
根据保护装置,测试会相应变化:

低压断路器
只要电流的标称值流过连接到负载的负载,它们就会传导电流。即使在最轻微的接触时,也会发生电流传导。但是一旦断路器检测到过大的量不在其工作范围内(可以通过断路器的额定值检查),跳闸单元就会启动双金属片并且触点断开并立即进一步流动电流停了 除了安全操作外,它还为电路提供一种电压绝缘,并在电流保持其适当值后保持流量。
固态跳闸单元的现场测试和校准可以通过初级电流注入方法或次级电流注入方法来执行。协调研究是通过确定适当的框架尺寸,安培额定值和过电流保护装置的设置来实现最佳配电系统保护的有组织的努力。当在适当协调的配电系统中发生过电流时,只有最靠近故障的保护装置才会打开。二次注入测试使用专门设计的电源单元进行。应当注意,二次注入方法仅测试固态跳闸单元逻辑,并且不测试电流传感器,线路或断路器电流处理组件。大多数固态脱扣器具有端子块,其配备有用于进行校准测试的测试插头端子。测试装置允许在不使用初级电流的情况下检查固态跳闸单元操作。测试装置将通过足够的电流来检查任何所需的校准点。在检查固态脱扣器的操作之前,必须断开断路器。如果测试装置显示固态脱扣器未正常工作,则应更换脱扣器。
初级电流注入方法通常是优选的,因为该方法验证传感器和布线以及断路器中的传导路径。建议在使用固态脱扣器测试断路器时,在所有三个阶段同时进行初级注入测试。如果三相一次注入测试不可行,则建议分别测试传感器和接线。应根据NETA和美国国家电气制造商协会(NEMA)程序,并根据制造商的建议进行此测试。协调时间 - 电流曲线用于显示断路器在给定过电流水平下跳闸所需的时间。

继电器
继电器是一种自动装置,可检测电路的异常情况并关闭其触点。
在继电器上进行的第一次电气测试应该是一个拾音测试。拾取器定义为电流或电压值,它将从0.5时间拨盘位置关闭继电器触点。考虑到仪表差异,读数解释等,该值应在以前数据的±5%范围内。通常,时间 - 电流曲线上的一个或两个点足以用于维护目的。将继电器重置为原始时间拨盘设置和两个可以检查的点以及3和5次拾取。当然,可以使用其他点,但重要的是始终使用相同的点。出于前面讨论的原因,应使用逐渐施加的电流检查瞬时单元的拾取。只要有可能,电流应仅应用于瞬时单元(以避免时间单元过热)。
有不同类型的继电器:

电流继电器
继电器可包括相过流,电流平衡,负序,零序,热和接地故障。
这是第一代最老的中继系统,它们已经使用了很多年。他们在准确性,可靠性和可靠性方面赢得了当之无愧的声誉。
接触功能 - 手动关闭(或打开)触点并观察它们是否执行所需功能,即跳闸,重合闸,阻塞等。
拾取 - 逐渐施加电流或电压,以确定拾取是否在限制范围内。由于预防性维护是指导性的,因此逐渐施加电流或电压将产生可与先前或未来数据进行比较的数据,而不会受到瞬时超越等影响的影响。
压差或复位 - 降低电流直到继电器断开或完全复位。该测试将表明摩擦过大。如果继电器复位缓慢或完全复位失败,则应检查宝石轴承和枢轴。4X眼睛放大镜足以检查枢轴,并且可以借助针检查宝石轴承,该针将揭示宝石中的任何裂缝。如果问题是污垢,可以用橙色棒清洁宝石,同时可以用柔软的无绒布擦拭枢轴。宝石或枢轴上不应使用润滑剂。
应进行测试以检查过电流单元是否仅在定向单元触点闭合时才运行。

方向和功率继电器
方向过流继电器是指可以使用电压和电流的相位关系来确定故障方向的继电器。
功率方向继电器提供针对预定方向上的过量功率流的保护。用于交流发电机的防电保护。
方向单元最简单的拾取测试是同相测试 - 即电流和电压同相。该测试将消除对三相电源,移相器和相位角测量仪的需求。但是,必须记住,这样的测试通常远离最大扭矩的角度(通常是地面继电器的60°滞后),因此,组件的微小变化会导致同相拾取的大的变化。只要识别出该事实并且拾取值在限制范围内,就不需要最大扭矩检查的角度。必须始终以相同的方式测量离合器压力。例如,一些说明书以克和电流/电压水平表示离合器设置。便携式预校准电抗电阻测试盒可用于许多这些测试。正确使用此类设备的使用,将产生的结果将超过传统相角仪,电流表,电压表等所获得的精度。除了先前针对过电流继电器所述的测试之外,还应测试方向单元的最小拾取,最大扭矩角度,接触间隙和离合器压力。此外,应进行测试以检查过电流单元仅在定向单元触点闭合时才操作。。两种测试都是有效的,但是为了获得比较数据,每次都应使用相同的方法,克或电量 最大扭矩角,接触间隙和离合器压力。此外,应进行测试以检查过电流单元仅在定向单元触点闭合时才操作。。两种测试都是有效的,但是为了获得比较数据,每次都应使用相同的方法,克或电量 最大扭矩角,接触间隙和离合器压力。此外,应进行测试以检查过电流单元仅在定向单元触点闭合时才操作。。两种测试都是有效的,但是为了获得比较数据,每次都应使用相同的方法,克或电量

电压继电器二次喷射测试
测量继电器辅助电源,确保其在铭牌额定允许范围内。

蠕变或拾取测试
•连接电压注入器的输出。
•如有必要,将继电器的设定点调整到工厂/变电站推荐的设置。
•将电压注入器的红相设置为继电器设置的120%。注意:将黄色和蓝色阶段设置为零。
•注入并缓慢降低红相喷射器的电压,以监测和记录继电器的拾取电压。
•如果有其他设置,请重复步骤2.3和2.4。

旅行时间测试
•将喷油器电压的红相设置为继电器设置的80%。注意:将黄色和蓝色阶段设置为零。
•通过继电器注入红相电压以记录跳闸时间。根据继电器的跳闸曲线特性检查测试结果。

差动继电器
应进行最小拾取测试。应检查差动特性(斜率),并在适用的情况下测试谐波抑制。通常,差动继电器是极其敏感的装置,需要特别考虑。例如,那些采用超灵敏极化单元作为传感器件的继电器受到先前历史的轻微影响,例如内部或外部故障电流较大。为了消除以前的历史记录并真正进行维护测试,通常的做法是忽略第一次读取读数并使用第二次读数与先前和未来的数据进行比较。“无视”并不意味着要忘记初读; 相反,它意味着这个读数不能用于比较目的。

保险丝
该保险丝是一种可靠的过流保护装置,主要用作过电流,过载和短路的电路保护装置。
对于任何指定的熔丝,时间 - 电流特性曲线显示为表示一系列过电流条件下的平均熔化时间(以秒为单位)的实线。
NFPA 70B建议在定期维护期间检查保险丝的连续性,但不需要进行测试以确保正常运行和防止过流情况。易熔开关和保险丝盒需要维护,例如按照NFPA 70B建议的连接紧固和检查过热迹象。
但在所有情况下,想法都是通过保险丝发送一个小电流; 如果它通过保险丝,保险丝是好的。如果不是保险丝烧断,需要更换。这意味着需要一个电池来提供小电流,每个保险丝测试仪都会有一个电池。如果测试仪显示保险丝熔断,下一步就是检查测试仪。这是通过将测试引线接触在一起完成的,或者在没有引线的测试器的情况下,将一块金属(电线,硬币,餐具,任何金属)放在探针上。如果它没有表示“良好”,则可能需要更换电池。
•使用连续性测试仪
连续性测试仪将具有两个测试引线和一个小灯,如果引线被一起触摸,它将亮起。要测试保险丝,只需将一根导线接触保险丝上的每个电触点; 如果灯泡亮起,保险丝是好的。
•用万用表测试保险丝
万用表再次具有两个引线,就像连续性测试仪一样。但是,万用表上有许多设置可以测量几个不同范围内的电流强度,电压和电阻。有些万用表是自动量程(不需要选择量程),有些是数字的,有些是带针的模拟仪表,用于指示读数。对于所有万用表,第一步是将其设置为测量电阻或Ω。如果有不同的范围,请选择最低范围(K表示表盘上的千位数,因此2K等于2000) - 通常大约为200.与连续性测试仪一样,触摸一个探针连接保险丝上的每个触点并观察读数。低至1欧姆或更低的读数意味着保险丝良好; 如果它被吹,则读数将是无限的,或者仪表将显示的最大值。几欧姆的中间读数可能意味着你没有良好的接触; 将探头拧到保险丝触点上或清洁它们,然后再试一次。

电机管理系统
基于微处理器的电机保护需要保护和监控电动机进入数字时代
在微处理器继电器之前,机电和固态继电器在逐个元件的基础上进行了测试。这是一种连贯的方法,允许对继电器的各个部分进行校准和验证。当微处理器继电器到达时,许多人继续这种方法并测试继电器内的各个元件,而其他人则找到了替代方法进行测试。开发微处理器继电器的自动化测试程序可分为三类:
•元素测试,
•功能测试,
•黑盒测试。
黑盒测试方法在NERC合规性方面是足够的。

无论是功能测试还是黑盒测试,使用动态测试软件都是执行测试的合理选择。动态测试驱动中继测试集以一系列定义的序列运行,这些序列称为状态 - 例如故障前,故障和故障后。
微处理器继电器的元件测试的使用可能会下降,部分原因在于其缺点。功能与黑盒测试的选择不太清楚,因为两者都有其优点和缺点。但有一点很清楚,无论采用何种测试方法,测试文档都至关重要,特别是如果继电器应用程序属于NERC保护伞。跟踪测试间隔,先前的测试日期和最后的测试日期都是审核期间提交的数据的一部分。通常会要求详细说明对完整列表子集的测试。通过纸质副本维护此数据可能导致花费大量时间来跟踪日期和数据收集。要跟踪的继电器数量越多,此任务就越令人生畏。将所有这些数据存储到集中式数据库中,能够提取数据并运行审计报告,很快成为准备NERC审计的必要条件。这些报告可以防止因持续跟踪测试日期而发现错过的中继的最后一刻危机,并且还提供审计提交所需的数据。有许多不同的中继数据库程序,一些是本土的,另一些是商业的。无论NERC规定如何,对这些数据库的依赖性只会增加。有许多不同的中继数据库程序,一些是本土的,另一些是商业的。无论NERC规定如何,对这些数据库的依赖性只会增加。有许多不同的中继数据库程序,一些是本土的,另一些是商业的。无论NERC规定如何,对这些数据库的依赖性只会增加。

重置过流保护装置
有时在保险丝上选择断路器,因为断路器可以在必须更换保险丝的地方复位。由过电流保护装置的操作引起的最耗时的活动通常是调查过电流状况的原因。
已知的过载情况是允许每个OSHA立即复位或更换过电流保护装置的唯一情况。如果不知道过电流保护装置的工作原因,则必须调查原因。
因此,具有可以容易地重置的装置(例如断路器)可能进入故障状态可能是安全隐患并且违反OSHA规定。
由于保险丝需要由合格人员更换,因此不太可能违反OSHA。此外,当用电路中的新保险丝替换打开的保险丝时,该电路由新的工厂校准设备保护。
通常,在分支电路设备上发生过载情况。通常,这是在来自断路器面板的照明和设备电路上,其中可以重置断路器。电动机电路也受到过载考虑。
然而,通常操作的设备是过载继电器,其在过载情况下可以容易地重置。如NEC®430.52所示,电机分支电路装置(保险丝或断路器)用于保护短路和接地故障条件。因此,如果该设备打开,则不应在不调查电路的情况下重置或更换它,因为它很可能是短路状态。

用户利益
保护设备测试仪的技术卓越性和许多独特功能直接转化为用户的利益:
•最佳投资回报率
•标准控制单元,减少用户培训
•冲动再现性
•精确的测量系统提供有关SPD的信息
•与现有测试设施集成可节省工程成本
•单个样品的通过/失败指示,加快生产
•高度自动化,减少操作员工作量
•使用自动测试例程和测试报告工具节省操作员时间
•轻松集成到完整的测试套件中
•无与伦比的可靠性和系统正常运行时间

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