Resumo: Para realizar o teste automático do desempenho elétrico do protetor elétrico contra incêndio, um conjunto de dispositivos de teste automático do desempenho elétrico do protetor elétrico contra incêndio baseado no LabVIEW foi desenvolvido. Este dispositivo permite o teste automático do desempenho elétrico de um protetor de corrente limitada contra incêndio elétrico em várias especificações, como 0-40A, 0-63A e 160-250A. Os testes incluem testes de limite de corrente de curto-circuito, testes de proteção contra sobrecarga e testes de flutuação de tensão. O dispositivo de teste captura automaticamente as formas de onda de teste de curto-circuito e proteção contra sobrecarga, calcula com precisão o tempo de curto-circuito e o tempo de proteção contra sobrecarga e armazena as formas de onda, os dados e gera relatórios de teste. Escolhendo a tensão de trabalho nominal de 220 V, protetor de corrente limite de fogo elétrico de corrente 10A como exemplo testado, os resultados do teste mostraram que o dispositivo de teste desenvolvido melhorou a eficiência do teste e o desempenho de segurança, reduziu os custos de teste e realizou a automação e a inteligência do teste de desempenho elétrico do protetor de corrente limite de fogo elétrico.

Palavras-chave: protetor elétrico contra incêndio; Limitação de corrente de curto circuito

I. Introdução

Nos últimos anos, o incêndio elétrico causado por curto-circuito de linha, sobrecarga e falhas de equipamentos elétricos tornou-se a maior frequência de incêndios em todos os incêndios, causando perdas maiores, de acordo com o Anuário de Incêndios da China, o número de incêndios elétricos em 2014-2017 representa a proporção do número total de incêndios tem uma tendência de aumento anual, atingiu 35,7% em 2017, trazendo uma grande ameaça à segurança da vida e da propriedade das pessoas. Curto-circuito de linha elétrica, devido à existência de interruptores mecânicos com velocidade lenta de corte, incapacidade de limitar a corrente de curto-circuito, quando o corte gerará arco elétrico e outros problemas, muitas vezes causam a expansão do acidente, induzindo incêndio elétrico, como Harbin "8 · 25" e Pequim Daxing "11 · 18" dois acidentes de incêndio causando grandes vítimas de pessoas são causadas por curto-circuito de linha elétrica, interruptores mecânicos não conseguiram proteger de forma confiável, desencadeando combustíveis ao redor. Para reduzir o risco de incêndio, a Comissão Técnica Nacional de Normalização de Incêndio de Detecção de Incêndio e Sub-Comissão Técnica de Alarme desenvolveu o padrão nacional correspondente "Sistema de Monitoramento de Incêndio Elétrico Parte 6: Protetor de Corrente Limitada Elétrica contra Incêndio", exigindo que o protetor de corrente limite elétrico contra incêndio conclua o tempo de corrente limite de curto-circuito não deve ser maior que 150 μs. A capacidade de obter proteção de corrente limitada de microsegundos contra falhas de curto-circuito elétrico pode reduzir significativamente os acidentes de incêndio causados ​​por curto-circuitos de linhas elétricas. Atualmente, a norma está em fase de aprovação.

Para alcançar a sincronização de pesquisa e desenvolvimento do dispositivo de teste com a aprovação do padrão de teste, estabelecendo as bases para a implementação suave do padrão após a introdução oficial. Para isso, com base em métodos de teste que atendem aos requisitos dos padrões de teste, para melhorar ainda mais a eficiência do teste e reduzir os custos de teste, foi projetado e desenvolvido um conjunto de dispositivos de teste automático de desempenho elétrico do protetor elétrico contra incêndio baseado no LabVIEW, que pode ser usado para realizar testes automáticos de desempenho elétrico do protetor elétrico contra incêndio de várias especificações, incluindo testes de curto-circuito, testes de proteção contra sobrecarga e testes de flutuação de tensão. Os relatórios de teste são gerados automaticamente após o fim dos testes, permitindo a automatização e a inteligência dos testes de desempenho elétrico do protetor de corrente limite contra incêndio elétrico.

II. Desenho do programa global

2.1 Base do projeto

De acordo com as disposições relevantes da norma para o teste de desempenho elétrico do protetor de corrente limitada contra incêndio elétrico, o circuito de teste de corrente limitada de curto-circuito é mostrado na Figura 1 e o circuito de teste de proteção contra sobrecarga é mostrado na Figura 2. Na Figura 1 e na Figura 2, o GR é a fonte de tensão, o TR é a amostra testada, o S é o interruptor de lançamento único, o R é a resistência de amostra sem sensor de 0,01Ω, o CR é o osciloscópio, o T é o interruptor de botão, o Z1 é a carga de resistência de 3 a 6A, o A é o medidor de corrente de pinça na Figura 2 e o Z2 é a carga de resistência de 25 a 50A.

Etapa de teste de curto-circuito de limitação de corrente: será conectado ao dispositivo pela amostra de teste como mostrado na Figura 1, feche o interruptor S, o protetor funciona corretamente, pressione o botão de interruptor T, registre e observe a forma de onda de tensão das duas extremidades do osciloscópio instantâneo fechado, registre o tempo de limitação de corrente de curto-circuito da amostra testada.

Figura 1 Circuito de teste de corrente limitada de curto-circuito

Passo de teste de proteção contra sobrecarga: será conectado ao dispositivo pela amostra de teste como mostrado na Figura 2, inserir o medidor de corrente de pinça A no fio, conectar o interruptor S e registrar o tempo de proteção contra sobrecarga da amostra.

Etapa do teste de flutuação da tensão: a amostra testada será disposta de acordo com os requisitos de trabalho normais, alimentando a amostra em 110% e 85% da tensão nominal, respectivamente, e repetindo o teste de limitação de corrente de curto-circuito e o teste de proteção contra sobrecarga acima.

Figura 2 Circuito de teste de proteção contra sobrecarga

2.2 Projeto geral

De acordo com o método de teste especificado na norma, um conjunto de dispositivos de teste automático de desempenho elétrico do protetor de corrente limite contra incêndio elétrico baseado no LabVIEW foi projetado, como mostrado na Figura 3. O software de teste baseado no LabVIEW é instalado no controlador industrial. O software de teste capta a tensão do lado de saída do regulador e a corrente na linha por meio do módulo de detecção de tensão e do módulo de captação de corrente de alta velocidade, respectivamente, para controlar automaticamente a tensão de saída do regulador, a resistência de comutação de carga ajustável, o estado de comutação KM do contator e se o ramo de curto-circuito está curto-circuitado de acordo com o conteúdo do teste.

Figura 3 Quadro de Projeto do Programa Global

Projeto de hardware

O design de hardware inclui principalmente a seleção e o design de controladores industriais, unidades de alimentação, cargas ajustáveis, módulos de captação de corrente de alta velocidade, ramificações de curto-circuito e módulos de detecção de tensão. O controle industrial escolheu o IPC-610L da R&D; O modelo de carga ajustável é a carga AC RXF-AC220V 1-64A, com relés DC24V instalados na carga ajustável, que podem ser trocados por relés de controle; O módulo de captação de corrente de alta velocidade escolhe o osciloscópio de domínio híbrido multifuncional da série MDO-2000E de latitude sólida, largura de banda de frequência de 200MHz, taxa de amostragem em tempo real maior pode atingir 1GSa / s.

3.1 Desenho da unidade de alimentação

No teste de desempenho elétrico de um protetor elétrico contra incêndio, um teste de flutuação de tensão é necessário para alimentar o protetor elétrico contra incêndio testado a 110% (aproximadamente 242V) e 85% (aproximadamente 187V), respectivamente, da tensão nominal. Portanto, a unidade de alimentação deve atender aos requisitos de tensão de entrada de corrente alterna de 220V e tensão de saída de 0 ~ 250V para alimentar a amostra testada e todo o dispositivo. O circuito de hardware da unidade de alimentação é mostrado na Figura 4.

Figura 4 Diagrama de hardware da unidade de alimentação

A unidade de alimentação é composta por um regulador de tensão, um motor de passo e um motor de passo. O modelo de regulador de tensão escolhido é TEGGC2J-30KVA, a tensão de entrada é 220V monofásico, a tensão de saída é de 0 ~ 250V, a corrente de trabalho nominal de saída é de 120 A; o modelo de motor de passo escolhido é HST884A, alimentado por corrente contínua de 24 ~ 50V. O controlador industrial pode ajustar a tensão de saída do regulador ao controlar o motor de passo, evitando a operação manual.

3.2 Desenho de circuito curto

No teste de limitação de corrente de curto-circuito, o contator e o silício bidirecional controlável formam um circuito de curto-circuito. Quando se escolhe o silício controlado bidirecional como um sucursal de curto-circuito, o ângulo de fase do curto-circuito pode ser controlado com precisão, mas devido à presença de uma queda de pressão no estado geral durante a condução do silício controlado, o crescimento da corrente de curto-circuito será limitado em certa medida. A resistência do contador é pequena durante a condução e não afeta o tamanho da corrente de curto-circuito devido ao contador, mas o ângulo de fase no qual o curto-circuito ocorre não pode ser controlado. Quando o ângulo de fase do curto-circuito ocorrer é exigido, escolha o silício bidirecional controlado como um sucursal de curto-circuito; Quando não houver requisitos para o ângulo de fase em que ocorre o curto-circuito, escolha o contator como um ramo de curto-circuito. O circuito de hardware de circuito branco de curto-circuito como mostrado na Figura 5, o modelo TRIAC de silício controlado bidirecional escolhido é MTC1000A, corrente nominal 1000A, tensão nominal 1600V; o modelo de gatilho de silício controlado é SCR-Y, grande potência de acionamento, pode acionar diretamente o silício controlado dentro de 3000A. Durante o teste de proteção de carga, o acionador de silício controlado pelo controlador bloqueia o sinal de pulso, o silício controlado bidirecional não conduz, ou desconecta o contator, o circuito de curto-circuito é desconectado; Durante o teste de limitação de corrente de curto-circuito, o controlador controla o gatilho de silício controlado para emitir um sinal de pulso que deixa o silício controlado bidirecional em estado de condução ou fechado, o contador será curto-circuito de carga.

Figura 5 Circuito de curto-circuito

3.3 Escolha e design do módulo de detecção de tensão

Usando o módulo de detecção de tensão para testar a tensão de corrente alterna do lado de saída da unidade de alimentação, o modelo do módulo de detecção de tensão escolhido é o transmissor de isolamento de tensão de corrente alterna KBM-44, o intervalo de detecção de tensão do transmissor de isolamento de tensão de corrente alterna é de 0 a 250 V, suporta o protocolo de comunicação modbus, pode se comunicar diretamente com o computador superior, carrega o valor efetivo da tensão de corrente alterna detectado para o software de teste do computador superior.

1. Desenho de software

Para aproveitar ao máximo as características de programação gráficas do LabVIEW e o controle flexível e eficaz do instrumento, o software de teste desenvolvido foi desenvolvido com base no LabVIEW 2018. O LabVIEW, desenvolvido pela National Instruments Corporation (NI), é baseado na linguagem de programação G e é ideal para o desenvolvimento de testes, medições e controle de instrumentos para a coleta de dados, controle, análise de dados e exibição de imagens.

O software de teste consiste em duas partes, a interface de teste e o programa de teste. A interface de teste é usada para definir parâmetros de teste e conteúdo de teste; O programa de teste executa as operações correspondentes de acordo com os parâmetros de teste definidos e o conteúdo do teste, incluindo principalmente o programa de alimentação, o programa de teste de limitação de corrente de curto-circuito, o programa de teste de proteção contra sobrecarga e o subprograma de calculadora de tempo.

4.1 Teste de design de interface de software

A interface do software de teste é mostrada na Figura 6, a configuração à esquerda tem o botão de selecção de tensão de alimentação, o botão de confirmação de parâmetros e o botão de confirmação de tensão de alimentação, para o teste de flutuação de tensão, o botão de selecção de tensão de alimentação foi definido como 187, 220, 242V três tensões, que podem ser selecionadas de acordo com o conteúdo do teste. A configuração à direita tem o botão de enumeração de corrente de trabalho nominal, o botão de teste de limitação de corrente de curto-circuito, o botão de teste de proteção contra sobrecarga e o botão de geração de relatório, o botão de enumeração de corrente de trabalho nominal definiu quatro especificações 10, 20, 32 e 63A, de acordo com as especificações da amostra testada, a corrente de trabalho nominal correspondente pode ser selecionada.

Figura 6 Interface de software de teste

4.2 Programação de alimentação

O diagrama de fluxo do programa de alimentação do dispositivo de teste é mostrado na Figura 7. No teste de flutuação de tensão do protetor de corrente limite contra incêndio elétrico, o lado de saída do regulador de tensão precisa fornecer tensões de 187V e 242V; Durante os testes de limitação de corrente de curto-circuito e de proteção contra sobrecarga, o lado de saída do regulador de tensão precisa fornecer uma tensão de 220V. Após selecionar a tensão de alimentação na interface do software de teste, o software lê o valor efetivo da tensão do lado de saída do regulador em tempo real através do módulo de detecção de tensão e determina se está dentro da faixa de tensão definida e, se estiver dentro da faixa, o regulamento termina; Em vez disso, continue com o ajuste para determinar se ele é maior do que o valor maior do intervalo definido. Se maior do que, o motor de passo é invertido para reduzir a tensão lateral de saída do regulador de tensão; Em vez disso, deixe o motor de passo girar para aumentar a tensão lateral de saída do regulador. Repita as operações acima até que a tensão lateral de saída do regulador seja ajustada para dentro da faixa definida para garantir a precisão da tensão de alimentação.

Figura 7 Diagrama de fluxo do programa de alimentação do dispositivo de teste

4.3 Programas de teste de limitação de corrente de curto-circuito e proteção contra sobrecarga

O processo de teste de limitação de corrente de curto-circuito e o processo de teste de proteção contra sobrecarga são mostrados nas Figuras 8 e 9, respectivamente. Após a confirmação do ajuste da tensão de alimentação do dispositivo de teste, na interface do software de teste, clique no botão de teste de limitação de corrente de curto-circuito ou no botão de teste de proteção contra sobrecarga, você pode realizar o teste de limitação de corrente de curto-circuito ou o teste de proteção contra sobrecarga, executar o processo correspondente, obter a forma de onda de corrente de curto-circuito, a forma de onda de corrente de sobrecarga, o tempo de limitação de corrente de curto-circuito e o tempo de proteção contra sobrecarga, e salvar a forma de onda e os dados para geração posterior de relatórios de teste.

Figura 8 Diagrama de fluxo do programa de teste de limitação de fluxo de curto circuito

Figura 9 Diagrama de fluxo do programa de teste de proteção contra sobrecarga

4.4 Programação de calculadoras de tempo

O limite de corrente de curto-circuito do protetor elétrico contra incêndio é o intervalo de tempo entre o valor de corrente de falha de curto-circuito do protetor de fluxo excedendo o valor de alarme de corrente de proteção de curto-circuito até que a corrente de falha de curto-circuito caia para 5% do seu valor. O programa de calculação de tempo de curto-circuito é mostrado na Figura 10.

Figura 10 Gráfico de fluxo do subprograma da calculadora de tempo de fluxo limitado de curto circuito

O tempo de proteção contra sobrecarga é o intervalo de tempo entre o valor da corrente de carga do protetor de fluxo excedendo o valor de alarme de corrente fixa de proteção contra sobrecarga até que a corrente de carga cai para 5% do seu valor. O processo da calculadora de tempo de proteção contra sobrecarga é semelhante ao do cálculo de tempo de curto-circuito, mas a taxa de amostragem do módulo de captação de corrente de alta velocidade em caso de sobrecarga e as configurações em caso de curto-circuito são diferentes.

Protector de fluxo limitado contra incêndio elétrico Ankori

5.1 Visão geral

A série de protetores elétricos contra incêndio da série ASCP pode efetivamente superar a grande corrente de curto-circuito, o longo tempo de operação, o grande arco de curto-circuito e a curta vida útil dos interruptores tradicionais. Quando ocorre uma falha de curto-circuito, a corrente de curto-circuito pode ser limitada rapidamente a uma velocidade de microsegundos para alcançar a proteção contra extinção de arco, o que pode reduzir significativamente os acidentes de incêndio elétrico e garantir a segurança de pessoas e propriedades no local de uso.

5.2 Características Funcionais

1) limitação de corrente de curto-circuito: quando a linha ocorre uma falha de curto-circuito, pode alcançar a proteção de corrente limitada rápida dentro de 150us, devido à corrente de curto-circuito excessiva causada por incêndio elétrico.

2) Corrente limite de sobrecarga: quando a corrente da linha protegida excede a corrente nominal, a linha é sobrecarregada e a duração da sobrecarga excede o tempo definido (3-60 segundos), o protetor protege a corrente limite.

3) fluxo limite de supertemperatura: quando a temperatura do componente interno do protetor excede o valor definido, o produto inicia a função de proteção de fluxo limite de supertemperatura para evitar danos ao produto devido à temperatura excessiva.

4) Proteção contra sobretensão / sobretensão: quando o protetor detecta que a tensão da linha é baixa ou sobretensão, o protetor emite um sinal de alarme acústico e luminoso, que pode ser pré-configurado para iniciar a proteção contra o limite de corrente.

5) Monitoramento de temperatura do cabo: quando a temperatura do cabo monitorado excede o valor de alarme, o protetor emite um sinal de alarme sonoro e luminoso, que pode ser pré-configurado para iniciar a proteção de fluxo limite.

6) Monitoramento de corrente de vazamento: quando o vazamento de linha monitorado excede o valor de configuração de alarme, o protetor emite um sinal de alarme acústico e luminoso, que pode ser pré-configurado para iniciar a proteção de limite de corrente.

Função de comunicação: com 1 interface RS485 e 1 comunicação sem fio 2G, os dados podem ser enviados para o sistema de monitoramento de fundo para alcançar o monitoramento remoto. O backend de monitoramento pode ser o host de monitoramento de incêndios elétricos Acrel-6000/B, a plataforma de nuvem de segurança Acrel-6000 ou um software ou plataforma de monitoramento de terceiros.

5.3 Escolha do equipamento

VI. Palavras finais

O dispositivo de teste automático de desempenho elétrico do protetor de corrente limite de fogo elétrico baseado no LabVIEW desenvolvido neste artigo pode realizar o teste automático de desempenho elétrico do protetor de corrente limite de fogo elétrico de várias especificações, como 0-40A, 0-63A, 160-250A, pode capturar automaticamente a forma de onda de teste de corrente limite de curto-circuito e a forma de onda de teste de proteção contra sobrecarga, calcular com precisão o tempo de corrente limite de curto-circuito e o tempo de proteção contra sobrecarga e pode gerar relatórios de teste. Os testes mostraram que o dispositivo de teste melhora a eficiência e o desempenho de segurança, reduz os custos de teste e automatiza e inteligente os testes de desempenho elétrico.

[Referência]

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3. Plataforma de nuvem de gerenciamento de energia segura da Angkor.2020.04;

4. Manual de Desenho e Aplicação de Microredes Empresariais da Angkor, versão 2020.06.