Resumen: con el fin de realizar la prueba automática del rendimiento eléctrico del protector de límite de flujo de prevención de incendios eléctricos, se ha desarrollado un conjunto de dispositivos de prueba automática del rendimiento eléctrico del protector de límite de flujo de prevención de incendios eléctricos basados es es en laboratorio. El dispositivo puede realizar pruebas automáticas del rendimiento eléctrico de los protectores de límite de flujo de prevención de incendios eléctricos de 0 - 40a, 0 - 63a, 160 - 250A y otras especificaciones. Las pruebas incluyen pruebas de límite de corriente de cortocircuito, pruebas de protección contra sobrecarga y pruebas de fluctuación de voltaje. El dispositivo de prueba puede capturar automáticamente la forma de onda de prueba de restricción de corriente de cortocircuito y la forma de onda de prueba de protección de sobrecarga, calcular con precisión el tiempo de restricción de corriente de cortocircuito y el tiempo de protección de sobrecarga, y almacenar la forma de onda, los datos y generar el informe de prueba. Los resultados de las pruebas muestran que el dispositivo de prueba desarrollado mejora la eficiencia y el rendimiento de Seguridad de las pruebas, reduce los costos de prueba y realiza la automatización e inteligencia de las pruebas de rendimiento eléctrico y gaseoso del protector de límite de corriente de prevención de incendios eléctricos.

Palabras clave: protector eléctrico contra incendios y restricciones de flujo; Limitación de corriente de cortocircuito

I. Introducción

En los últimos años, los incendios eléctricos causados por cortocircuitos en líneas, sobrecarga y fallas en equipos eléctricos se han convertido en una categoría de incendios con mayor frecuencia y mayores pérdidas en todos los incendios. según el Anuario de bomberos de china, la proporción de incendios eléctricos en el número total de incendios de 2014 a 2017 muestra una tendencia al alza año Tras año, alcanzando el 35,7% en 2017, lo que representa una gran amenaza para la seguridad de la vida y los bienes de las personas. Cuando las líneas eléctricas están cortocircuitadas, debido a que los disyuntores mecánicos existentes tienen problemas como la velocidad de apagado lenta, la incapacidad de limitar la corriente de cortocircuito y la generación de arco eléctrico cuando se desconectan, a menudo causan la expansión de accidentes e inducen incendios eléctricos, como los dos accidentes de incendio que causaron grandes bajas en Harbin "25 de agosto" y Beijing Daxing "18 de noviembre", que son causados por cortocircuitos en líneas eléctricas, disyuntores mecánicos que no protegen de manera confiable e encienden combustibles circundantes. Con el fin de reducir los riesgos potenciales de incendio, el Subcomité Técnico de detección y alarma de incendios del Comité Técnico Nacional de normalización de incendios, junto con las empresas pertinentes, ha formulado la norma nacional correspondiente "sistema de monitoreo de incendios eléctricos parte 6: protector de restricción de flujo de prevención de incendios eléctricos", que requiere que el tiempo de finalización de La restricción de flujo de cortocircuito del protector de restricción de flujo de prevención de incendios eléctricos no sea superior a 150 μs. Puede lograr una protección limitada de corriente de microsegundos contra fallas de cortocircuito eléctrico, lo que puede reducir en gran medida los accidentes de incendio causados es es por cortocircuitos en líneas eléctricas. En la actualidad, la norma se encuentra en la etapa de aprobación.

Con el fin de lograr la sincronización entre la investigación y el desarrollo de dispositivos de prueba y la aprobación de las normas de prueba, se sientan las bases para la implementación sin problemas después de la introducción oficial de las normas. Con este fin, sobre la base de los métodos de prueba que cumplen con los requisitos de las normas de prueba, se mejora aún más la eficiencia de la prueba y se reduce el costo de la prueba. se ha diseñado y desarrollado un conjunto de dispositivos de prueba automática de rendimiento eléctrico de protectores de límite de corriente de prevención de incendios eléctricos basados es en lablab. el dispositivo de prueba puede realizar pruebas automáticas de rendimiento eléctrico de protectores de límite de corriente de prevención de incendios eléctricos de varias especificaciones. el contenido de la prueba incluye pruebas de límite de corriente de cortocircuito, pruebas de protección de sobrecarga y pruebas de fluctuación de voltaje. Después de la prueba, el informe de prueba se genera automáticamente, lo que realiza la automatización e inteligencia de la prueba de rendimiento eléctrico del protector de restricción de flujo de prevención de incendios eléctricos.

II. diseño del plan general

2.1 base para el diseño del esquema

De acuerdo con las regulaciones pertinentes de la prueba de rendimiento eléctrico del protector de restricción de corriente contra incendios eléctricos en la norma, el circuito de prueba de restricción de corriente de cortocircuito se muestra en la figura 1, y el circuito de prueba de protección contra sobrecarga se muestra en la figura 2. GR en la figura 1 y la figura 2 es la fuente de voltaje, rt es la muestra probada, s es el interruptor de lanzamiento único de un solo polo, R es la resistencia de muestreo insensible de 0,01 omega, CR es el osciloscopio, t es el interruptor del botón, Z1 es la carga resistiva de 3 a 6a, y a en la figura 2 es el amperímetro de pinzas y z2 es la carga resistiva de 25 a 50a.

Paso de prueba de restricción de corriente de cortocircuito: conecte la muestra probada con el equipo como se muestra en la figura 1, cierre el interruptor s, el protector funcione normalmente, Presione el botón de encendido t, registre y observe la forma de onda de voltaje en ambos extremos R mostrada por el osciloscopio instantáneo cerrado, y registre el tiempo de restricción de corriente de cortocircuito completado por la muestra probada.

Figura 1 circuito de prueba de límite de corriente de cortocircuito

Paso de prueba de protección contra sobrecarga: la muestra probada se conectará al equipo como se muestra en la figura 2, el cable se insertará en el amperímetro de pinzas a, y después de conectar el interruptor s, se registrará el tiempo de protección contra sobrecarga de la muestra.

Paso de prueba de fluctuación de tensión: las muestras probadas se organizarán de acuerdo con los requisitos normales de funcionamiento, se alimentarán las muestras de acuerdo con el 110% y el 85% de la tensión nominal, respectivamente, y se repetirán las pruebas de límite de corriente de cortocircuito y las pruebas de protección de sobrecarga anteriores.

Figura 2 circuito de prueba de protección contra sobrecarga

2.2 esquema general de diseño

De acuerdo con el método de prueba estipulado en la norma, se ha diseñado un conjunto de dispositivos de prueba automática de rendimiento eléctrico de protectores de límite de corriente de prevención de incendios eléctricos basados es es en lablab, y el diagrama de flujo de diseño del esquema general del dispositivo se muestra en la figura 3. El software de prueba basado en laboratorio se instala en el ordenador industrial. el software de prueba recoge el voltaje en el lado de salida del regulador de voltaje y la corriente en la línea a través del módulo de detección de voltaje y el módulo de adquisición de corriente de alta velocidad, y controla automáticamente el voltaje de salida del regulador de voltaje, La resistencia de conmutación de carga ajustable, el Estado del interruptor km del contactor y si la rama de cortocircuito está cortocircuitada de acuerdo con el contenido de la prueba.

Figura 3 diagrama de flujo del diseño del esquema general

III. diseño de hardware

El diseño de hardware incluye principalmente la selección y el diseño de computadoras industriales, unidades de suministro de energía, cargas ajustables, módulos de adquisición de corriente de alta velocidad, ramas de cortocircuito y módulos de detección de voltaje. El ordenador de control industrial selecciona el IPC - 610l de Yanhua company; El modelo de carga ajustable es la carga de CA rxf - ac220v 1 - 64a. la carga ajustable está equipada con un relé dc24v, que puede cambiar la resistencia a través del relé de control; El módulo de adquisición de corriente de alta velocidad selecciona el osciloscopio de dominio híbrido multifuncional de la serie mdo - 2000e de latitud fija, con un ancho de banda de frecuencia de 200 mhz, y una mayor tasa de muestreo en tiempo real puede alcanzar 1gsa / S.

3.1 diseño de la unidad de suministro de energía

Al probar el rendimiento eléctrico del protector de límite de corriente ignífuga eléctrica, es necesario realizar una prueba de fluctuación de voltaje para suministrar energía al Protector de límite de corriente ignífuga eléctrica probado al 110% (aproximadamente 242v) y 85% (aproximadamente 187v) de la tensión nominal, respectivamente. Por lo tanto, la unidad de suministro de energía debe cumplir con los requisitos de una tensión de entrada de 220V y una tensión de salida de 0 a 250V para suministrar energía a la muestra probada y a todo el dispositivo. El circuito de hardware de la unidad de suministro de energía se muestra en la figura 4.

Figura 4 diagrama de circuito de hardware de la unidad de suministro de energía

La unidad de suministro de Energía consta de un regulador de tensión, un motor de paso y un conductor de motor de paso. El modelo de regulador de tensión seleccionado es tegc2j - 30kva, el voltaje de entrada es de 220V de una sola fase, el voltaje de salida es de 0 a 250v, y la corriente de trabajo nominal de salida es de 120 a; el modelo de accionamiento del motor de paso seleccionado es hst884a, que utiliza DC 24 a 50V para suministrar energía. El ordenador de control industrial puede ajustar el voltaje de salida del regulador de tensión controlando el motor de paso, evitando la operación manual.

3.2 diseño de la rama de cortocircuito

Al realizar la prueba de restricción de corriente de cortocircuito, El contactor y el silicio controlable bidireccional forman una rama de cortocircuito. Al elegir el silicio controlable bidireccional como rama de cortocircuito, se puede controlar con precisión el ángulo de fase de la ocurrencia de cortocircuito, pero debido a la caída de tensión en Estado cuando el silicio controlable está conectado, el crecimiento de la corriente de cortocircuito se limitará en cierta medida. El contactor tiene una pequeña resistencia al conducir y no afectará el tamaño de la corriente de cortocircuito debido al contactor, pero no puede controlar el ángulo de fase del cortocircuito. Cuando se requiere el ángulo de fase de la ocurrencia de cortocircuito, se selecciona el silicio controlable bidireccional como rama de cortocircuito; Cuando no hay requisitos para el ángulo de fase del cortocircuito, se selecciona El contactor como rama del cortocircuito. El circuito de hardware de la rama de cortocircuito se muestra en la figura 5. el modelo de triac de silicio controlable bidireccional seleccionado es mtc1000a, con una corriente nominal de 1000a y una tensión nominal de 1600v; el modelo de desencadenador de silicio controlable es SCR - y, con una alta potencia de activación, que puede desencadenar directamente el silicio controlable dentro de 3000a. Al realizar la prueba de protección de sobrecarga, el controlador controla el disparador de silicio controlable para bloquear la señal de pulso, el silicio controlable bidireccional no está conectado, o desconecta el contactor, y la rama de cortocircuito está desconectada; Al realizar la prueba de restricción de corriente de cortocircuito, el controlador controla el disparador de silicio controlable para enviar una señal de pulso, de modo que el silicio controlable bidireccional esté en un Estado de conducción o cierre del contactor, cortocircuitando la carga.

Figura 5 circuito de rama de cortocircuito

3.3 selección y diseño del módulo de detección de tensión

El módulo de detección de voltaje se utiliza para detectar el voltaje de CA en el lado de salida de la unidad de suministro de energía. el modelo del módulo de detección de voltaje seleccionado es el transmisor de aislamiento de voltaje de CA kbm - 44. el rango de detección de voltaje del transmisor de aislamiento de voltaje de ca es de 0 a 250 V. admite el Protocolo de comunicación modbus. puede comunicarse directamente con el ordenador superior y cargar el valor efectivo del voltaje de CA detectado al software de prueba del ordenador superior.

1. Diseño de software

Con el fin de aprovechar al máximo las características de programación gráfica de lablablab y los métodos de control de instrumentos flexibles y efectivos para hacer que el software de prueba desarrollado tenga una mayor fiabilidad, se desarrolló el software de prueba del dispositivo basado en lablablab 2018. Desarrollado por la compañía estadounidense National Instruments (ni), Laboratorio Virtual se basa en el lenguaje de programación G y es una opción ideal para desarrollar pruebas, mediciones y control de instrumentos. es adecuado para la adquisición de datos, control, análisis de datos y visualización de imágenes. actualmente se ha utilizado ampliamente en varios campos de prueba.

El software de prueba consta de dos partes: interfaz de prueba y Programa de prueba. La interfaz de prueba se utiliza para configurar los parámetros de prueba y el contenido de la prueba; El programa de prueba realiza las operaciones correspondientes de acuerdo con los parámetros de prueba establecidos y el contenido de la prueba, incluyendo principalmente el programa de suministro de energía, el programa de prueba de límite de corriente de cortocircuito, el programa de prueba de protección de sobrecarga y el subprograma de cálculo de tiempo.

4.1 diseño de la interfaz del software de prueba

La interfaz del software de prueba se muestra en la figura 6. el lado izquierdo está equipado con un botón de radio de voltaje de suministro de energía, un botón de confirmación de parámetros y un botón de confirmación de voltaje de suministro de energía. para la prueba de fluctuación de voltaje, se establecen tres voltaje 187, 220 y 242v en el botón de Radio de voltaje de suministro de energía, que se pueden seleccionar de acuerdo con el contenido de la prueba. El lado derecho está equipado con el botón de enumeración de corriente de trabajo nominal, el botón de prueba de restricción de corriente de cortocircuito, el botón de prueba de protección de sobrecarga y el botón de informe de generación. el botón de enumeración de corriente de trabajo nominal está equipado con cuatro especificaciones: 10, 20, 32 y 63a, que pueden seleccionar la corriente de trabajo nominal correspondiente de acuerdo con las especificaciones de la muestra probada.

Figura 6 interfaz de software de prueba

4.2 diseño del programa de suministro de energía

El diagrama de flujo del programa de suministro de energía del dispositivo de prueba se muestra en la figura 7. Al realizar la prueba de fluctuación de voltaje del protector de límite de corriente ignífuga eléctrica, el lado de salida del regulador de voltaje debe proporcionar 187v y 242v de voltaje; Al realizar la prueba de limitación de corriente de cortocircuito y la prueba de protección de sobrecarga, el lado de salida del regulador de tensión debe proporcionar una tensión de 220v. Después de seleccionar el voltaje de alimentación en la interfaz del software de prueba, el software lee el valor efectivo del voltaje en el lado de salida del regulador de voltaje en tiempo real a través del módulo de detección de voltaje y juzga si está dentro del rango de voltaje establecido, y si está dentro del rango, el ajuste de voltaje termina; Por el contrario, continúe haciendo ajustes para juzgar si es mayor que el valor más grande del rango establecido. Si es mayor, el motor de paso se invertirá y el voltaje del lado de salida del regulador de tensión se reducirá; Por el contrario, haga que el motor de paso gire hacia adelante y aumente el voltaje del lado de salida del regulador de tensión. Repita la operación anterior hasta que el voltaje del lado de salida del regulador de voltaje se ajuste al rango establecido para garantizar la precisión del voltaje de alimentación.

Figura 7 diagrama de flujo del programa de suministro de energía del dispositivo de prueba

4.3 diseño del programa de prueba de límite de corriente de cortocircuito y prueba de protección contra sobrecarga

El proceso del programa de prueba de restricción de corriente de cortocircuito y el proceso del programa de prueba de protección de sobrecarga se muestran en las figuras 8 y 9, respectivamente. Después de ajustar y confirmar la tensión de alimentación del dispositivo de prueba, haga clic en la tecla de prueba de límite de corriente de cortocircuito o la tecla de prueba de protección de sobrecarga en la interfaz del software de prueba para realizar la prueba de límite de corriente de cortocircuito o la prueba de protección de sobrecarga, realizar el proceso correspondiente, obtener La forma de onda de corriente de cortocircuito, la forma de onda de corriente de sobrecarga, el tiempo de límite de corriente de cortocircuito y el tiempo de protección de sobrecarga, y guardar la forma de onda y los datos para generar el informe de prueba más tarde.

Figura 8 diagrama de flujo del programa de prueba de restricción de corriente de cortocircuito

Figura 9 diagrama de flujo del programa de prueba de protección contra sobrecarga

4.4 diseño de subprogramas de cálculo de tiempo

El tiempo de finalización del límite de corriente de cortocircuito del protector de límite de corriente de prevención de incendios eléctricos es el intervalo de tiempo desde el momento en que el valor de la corriente de falla de cortocircuito que fluye a través del protector supera el valor de alarma de la corriente de ajuste de la protección de cortocircuito hasta el momento en que la corriente de falla de cortocircuito cae al 5% de su valor. El subprograma de cálculo del tiempo de límite de corriente de cortocircuito se muestra en la figura 10.

Figura 10 diagrama de flujo del subprograma de cálculo del tiempo de restricción de corriente de cortocircuito

El tiempo de protección contra sobrecarga es el intervalo de tiempo desde que el valor de la corriente de carga que fluye a través del protector supera el valor de alarma de la corriente de configuración de la protección contra sobrecarga hasta que la corriente de carga cae al 5% de su valor. El proceso del subprograma de cálculo del tiempo de protección contra sobrecarga es similar al programa de cálculo del tiempo de restricción de corriente de cortocircuito, pero la tasa de muestreo del módulo de adquisición de corriente de alta velocidad en sobrecarga y la configuración en cortocircuito son diferentes.

V. protector de flujo limitado de prevención de incendios eléctricos de ankeri

5.1 Resumen

Los protectores de corriente limitada de prevención de incendios eléctricos de la serie ascp pueden superar eficazmente las desventajas de los disyuntores tradicionales, como la gran corriente de cortocircuito, el largo tiempo de acción, el gran arco de cortocircuito y la corta vida útil. Cuando se produce una falla de cortocircuito, la corriente de cortocircuito se puede limitar rápidamente a una velocidad de microsegundos para lograr la protección de extinción de arco, lo que puede reducir significativamente los accidentes de incendio eléctrico y garantizar la seguridad de las personas y los bienes en el lugar de uso.

5.2 características funcionales

1) limitación de corriente de cortocircuito: cuando se produce una falla de cortocircuito en la línea, se puede lograr una protección de restricción de corriente rápida dentro de 150us, que puede causar un accidente de incendio eléctrico causado por una corriente de cortocircuito excesiva.

2) límite de corriente de sobrecarga: cuando la corriente de la línea protegida supera la corriente nominal, la línea está sobrecargada y la duración de la sobrecarga supera el tiempo establecido (3 - 60 segundos), el protector realiza la protección de límite de corriente.

3) límite de flujo de sobretemperatura: cuando la temperatura de los componentes internos del protector supera el valor establecido, el producto inicia la función de protección de límite de flujo de sobretemperatura para evitar daños al producto debido a la temperatura excesiva.

4) protección contra Sobretensión / sobretensión: cuando el protector detecta Sobretensión o Sobretensión de la línea, el protector emite una señal de Alarma acústica y visual, que puede configurar de antemano si iniciar la protección de restricción de corriente.

5) monitoreo de la temperatura del cable: cuando la temperatura del cable monitoreado supera el valor de configuración de la alarma, el protector emite una señal de Alarma acústica y óptica, que puede configurar de antemano si iniciar la protección de restricción de flujo.

6) monitoreo de corriente de fuga: cuando la fuga de electricidad de la línea monitoreada excede el valor de configuración de la alarma, el protector emite una señal de Alarma acústica y óptica, que puede configurar de antemano si iniciar la protección de restricción de corriente.

7) función de comunicación: tiene una interfaz rs485 y una comunicación inalámbrica 2g, que puede enviar datos al sistema de monitoreo de fondo para realizar el monitoreo remoto. El backstage de monitoreo puede ser el host de monitoreo de incendios eléctricos ancori acrel - 6000 / b, o la plataforma en la nube de Seguridad ancori acrel - 6000, o el software o plataforma de monitoreo de terceros.

5.3 selección de equipos

VI. observaciones finales

Un conjunto de dispositivos de prueba automática de rendimiento eléctrico de protectores de límite de corriente de prevención de incendios eléctricos basados es es en laboratorio virtual puede realizar pruebas automáticas de rendimiento eléctrico de protectores de límite de corriente de prevención de incendios eléctricos de 0 - 40a, 0 - 63a, 160 - 250A y otras especificaciones, puede capturar automáticamente la forma de onda de prueba de límite de corriente de cortocircuito y la forma de onda de prueba de protección de sobrecarga, calcular con precisión el tiempo de límite de corriente de cortocircuito y el tiempo de protección de sobrecarga, y puede generar informes de prueba. Las pruebas muestran que el dispositivo de prueba mejora la eficiencia y el rendimiento de Seguridad de las pruebas, reduce los costos de las pruebas y realiza la automatización e inteligencia de las pruebas de rendimiento eléctrico.

[referencias]

1. Lu qiwei, ru tao, Ye zeyu, Cheng jinpei, desarrollo de dispositivos automáticos de prueba de rendimiento eléctrico para protectores de límite de flujo de prevención de incendios eléctricos;

2. Liu yixiang, Tang hao, Jin jing, etc., estadísticas de incendios urbanos típicos basadas en el análisis de causas

3. Plataforma en la nube de gestión de energía segura de ankeri. edición 2020.04;

4. Edición 2020.06 del Manual de diseño y aplicación de la microred empresarial de ankeri.