基于程控恒流源的母線槽溫升試驗測試方法研究

林承志

（福建省產品質量檢驗研究院，福建 福州 350002）

1 引言

母線槽，英文為“Bus-Way-System”，是一種美國開發的新型電路方式。母線槽產品適用于交流50Hz，額定電壓380V，額定電流250A～6300A的三相四線，三相五線制供配電系統工程中，為所有類型的負載配電和控制電能，適用于工業、商業和類似用途，導體系統形式的封閉成套設備。母線槽由管道、槽或相似外殼中絕緣材料間隔和支撐的母線構成。由于母線槽以銅排或鋁作為導電體，電流容量很大且電氣和機械性能好；另外以金屬槽作為外殼，具有不燃燒、安全可靠性高、使用壽命長等優點。與傳統的配電比較，母線槽所占面積顯著減少，并且外觀美觀，設計施工周期短、裝拆方便，對于大型建筑物的施工和配電非常有利。

2 溫升試驗

依據國家標準GB/T 7251.6－2015《低壓成套開關設備和控制設備 第6部分：母線干線系統（母線槽）》中條款10.10溫升驗證要求可知：在分接箱前的母線干線通道通以額定電流，分接單元通以分接單元的額定電流，分接箱后的母線干線通道的電流為[1]。實際的溫升測量圖如圖1所示，圖中a1～a7為測溫點。

圖1 母線槽溫升測試接線原理圖

3 程控恒流源

程控恒流源的工作原理：交流電源輸入到調壓器進行調節電壓，調壓器包括兩個調壓器，一個粗調調壓器與一個微調調壓器[2-3]，粗調調壓器的可調范圍為0V～250V，微調調壓器的可調范圍為±5V，再通過升流變壓器輸出到母線槽樣品上，電流測量模塊采集母線槽樣品上的電流送入PLC控制中心，與設定的電流進行比較，再控制伺服模塊來對調壓器進行調節，從而實現輸出電流的調節，保證電流的穩定。程控恒流源輸出的電流大小由調壓器輸出的電壓大小決定。觸摸屏界面上進行參數設定與電流實時顯示。具體原理圖見圖2。

圖2 程控恒流源框圖

該測試方法采用的程控恒流源以可編程控制器PLC作為中心處理器，對交流信號進行實時掃描，實現全面監測和閉環控制，并實現回路電流限制在程控恒流源的設定值。程控恒流源采用大容量隔離變壓器，將系統電源與試驗電源進行隔離，并在初級與次級之間加裝屏蔽層，能在外界電網電源產生波動或用電符合阻抗特性發生變化時仍能使輸出電流保持恒定的交流電源。交流調壓裝置保護采用微機自動保護控制和機械微動限位開關雙重保護，確保恒流電源正常工作。

程控恒流源軟件系統采用模塊化設計，除了主程序模塊，子程序模塊分別有：設定和顯示程序模塊、電流調節程序模塊、電流信號測量反饋程序模塊和PID控制模塊。這樣程序設計更加清晰，便于今后各個程序升級維護，另外模塊化的程序在擴展功能方面也提供了便利，這種編程方式結構清晰、拓展性強、易維護、易修改。

4 測試方法

4.1 主輔程控恒流源并機運行

母線槽設備溫升試驗系統基本原理如圖1所示。由圖1、圖2可知，為了實現溫升試驗，需要兩臺程控恒流源進行并機運行。圖1中，母線槽輸入端連接主程控恒流源，分接箱輸出端接輔助程控恒流源作為輔機，母線槽末端直接短接。為實現母線槽末端回路的測試電流達到要求值，輔助程控恒流源與主程控恒流源利用同相電壓差來控制兩臺程控恒流源輸出電流實現相減的功能，即當主程控恒流源輸出電壓幅值越來越高，末端母線槽電流和分接箱回路電流不斷增大，則分接箱回路的電勢也不斷增大，當分接箱回路電流達到設定電流時輔助程控恒流源調壓器根據微機控制單元判斷開始調整輸出電壓，控制分接箱回路的電勢值，使主機與輔機在分接箱回路上的壓差控制在一定范圍內，相當于調節分接箱回路的阻阬，主機和輔機恒流源電流實現相減功能，實現調整母線槽三個回路的電流，并對母線槽溫升試驗過程監控的全自動化管理。

4.2 軟件流程設計

主輔兩臺程控恒流源的硬件結構幾乎相同，軟件控制上存在不同，主要是輔助程控恒流源的輸出邏輯方式與主程控恒流源的輸出邏輯方式不同，主程控恒流源通過現場總線方式控制輔程控恒流源，為實現主輔程控恒流源并機運行，具體流程如圖3所示。兩個程控恒流源開機進入參數設定界面，進行輸出電流設定，設定完成后主機先啟動輸出電流，當母線槽主回路電流達到設定值后主機控制輔機啟動輸出電流，同時主輔機監測各自的回路電流并調節以達到設定的要求值，當兩個回路均達到設定值后，則母線槽的末端電流值也就符合要求了，之后進行實時監測并微調回路電流，以符合試驗要求的電流精度，整個試驗過程可保證回路電流誤差不大于±1.5%。

圖3 主輔機并機運行流程圖

5 結語

本測試方法是母線槽溫升試驗中需要電源容量較小，試驗電壓較低的試驗方法。采用倒輸入法程控恒流源額定輸出低壓只需2V～5V，本身設備功耗小，利用母線槽主回路末端短路的測試方式產生的損耗也小。該測試方法進行溫升試驗，整個試驗的接線方便、操作簡單、節能。通過實際試驗的測試與數據驗證，該測試方法提高了母線槽溫升試驗的測量精度與測試效率。