淺談中壓開關(guān)柜的環(huán)境認(rèn)證試驗(yàn)

引言

船舶工業(yè)是國家實(shí)施海洋強(qiáng)國和制造強(qiáng)國戰(zhàn)略的重要支撐。中壓開關(guān)柜是船舶電力系統(tǒng)的重要組成部分,不同于其他行業(yè)應(yīng)用環(huán)境,中壓開關(guān)柜在海事行業(yè)有著特殊的技術(shù)挑戰(zhàn)和應(yīng)用難度。在風(fēng)浪甚至臺風(fēng)的侵?jǐn)_下,船舶在航行中會時(shí)常出現(xiàn)震動與顛簸,一旦出現(xiàn)共振,可能會使整個(gè)開關(guān)柜出現(xiàn)破裂:而當(dāng)螺栓松動掉落后,則會引起電路短路,甚至出現(xiàn)爆炸,此外,船艙內(nèi)其他設(shè)備環(huán)境,也會因此大受影響。因此,應(yīng)用于海事領(lǐng)域的配電產(chǎn)品需要通過嚴(yán)苛的環(huán)境測試,才能確保在極端海況下船舶電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。

1交變濕熱試驗(yàn)

濕熱試驗(yàn)是依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)1EC60068-2-30試驗(yàn)Db進(jìn)行測試的,試驗(yàn)按照以下3個(gè)參數(shù)進(jìn)行:

(1)溫度:(55士2)℃:

(2)濕度:90%~95%:

(3)持續(xù)時(shí)間:2周期(每周期24h)。

1.1試驗(yàn)?zāi)康?

驗(yàn)證在濕熱影響下設(shè)備能否正常工作。中壓開關(guān)柜在正常潮濕的環(huán)境下有時(shí)會出現(xiàn)凝露現(xiàn)象,這就是中壓開關(guān)柜應(yīng)用于船舶海事環(huán)境必須要通過濕熱試驗(yàn)測試的原因,因?yàn)榇皩?shí)際運(yùn)行都在海面上,濕度很大,加之夏天溫度很高,所以整個(gè)濕熱試驗(yàn)的運(yùn)行條件就是基于船舶實(shí)際應(yīng)用條件設(shè)計(jì)的。

1.2試驗(yàn)的具體方法步驟及判據(jù)

(1)在試驗(yàn)前,應(yīng)按規(guī)定測量開關(guān)柜的絕緣電阻及進(jìn)行性能測試。

1)絕緣電阻測試:對于中壓開關(guān)柜來說,有一次主回路和控制回路,故按照試驗(yàn)要求,對每個(gè)回路進(jìn)行測試:一次主回路絕緣電阻測試電阻值≥2000M0,控制和輔助回路絕緣電阻測試電阻值≥2MΩ。

2)性能測試:一般試驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)依據(jù)客戶要求的性能測試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試,對于中壓手車式開關(guān)設(shè)備,性能測試一般要求主要有:進(jìn)行開關(guān)設(shè)備合分閘操作,進(jìn)行斷路器手車的搖進(jìn)搖出,進(jìn)行接地開關(guān)合分操作,進(jìn)行控制和輔助回路合分閘操作,所有機(jī)械操作的二次指示燈均顯示正確,所有五防聯(lián)鎖均滿足標(biāo)準(zhǔn)安全操作要求等。

(2)開關(guān)設(shè)備推入試驗(yàn)箱內(nèi),先將溫度設(shè)置為(25±3)℃,濕度設(shè)置為95%,在此條件下進(jìn)行預(yù)處理,讓開關(guān)設(shè)備達(dá)到溫度穩(wěn)定。

(3)按圖1所示的試驗(yàn)周期進(jìn)行兩次循環(huán)試驗(yàn)。

(4)在第一個(gè)循環(huán)高溫高濕時(shí)段前2h進(jìn)行功能試驗(yàn),開關(guān)設(shè)備分合斷路器5次,斷路器正常動作,并且斷路器及接地開關(guān)指示燈顯示正確。

在第二個(gè)循環(huán)高溫高濕時(shí)段的最后2h進(jìn)行功能試驗(yàn),開關(guān)設(shè)備分合斷路器5次,斷路器正常動作,并且斷路器及接地開關(guān)指示燈顯示正確。

(5)試驗(yàn)結(jié)束后,從試驗(yàn)箱中取出開關(guān)設(shè)備,在標(biāo)準(zhǔn)大氣下進(jìn)行自然回溫。

(6)在自然回溫后按規(guī)定進(jìn)行絕緣電阻測量和性能測試,試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合開關(guān)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)要求。

2高溫試驗(yàn)(干熱試驗(yàn))

2.1試驗(yàn)?zāi)康?

驗(yàn)證在高溫的影響下設(shè)備能否正常工作。

2.2試驗(yàn)條件

(1)試驗(yàn)時(shí),開關(guān)設(shè)備應(yīng)在額定工作電壓和頻率下運(yùn)行。

(2)試驗(yàn)溫度:(55±2)℃:持續(xù)時(shí)間:16h。

2.3試驗(yàn)方法

(1)將開關(guān)設(shè)備推入高溫試驗(yàn)箱內(nèi),開關(guān)設(shè)備通上電源并保持在合閘的工作狀態(tài),然后將試驗(yàn)箱溫度調(diào)至(55±2)℃下保持16h。

(2)在(55±2)℃試驗(yàn)溫度的最后1h內(nèi)進(jìn)行功能測試,開關(guān)設(shè)備分合斷路器5次,斷路器正常動作,并且斷路器及接地開關(guān)指示燈顯示正確。。

(3)在自然回溫后按1.2進(jìn)行開關(guān)設(shè)備的性能試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合開關(guān)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。

3低溫試驗(yàn)

3.1試驗(yàn)?zāi)康?

驗(yàn)證開關(guān)設(shè)備在低溫條件下能否正常運(yùn)行:依據(jù)標(biāo)準(zhǔn):IEC60068-2-1,按試驗(yàn)Ab進(jìn)行。

3.2試驗(yàn)條件

(1)溫度:(5士3)℃:時(shí)間:2h。

(2)設(shè)備斷電進(jìn)行試驗(yàn)。

(3)在試驗(yàn)的后1h內(nèi),在試驗(yàn)溫度下進(jìn)行功能試驗(yàn)。

(4)在自然回溫后進(jìn)行絕緣電阻測量和性能試驗(yàn)。

3.3試驗(yàn)方法

(1)進(jìn)行試驗(yàn)前應(yīng)按1.2的規(guī)定測試開關(guān)設(shè)備的絕緣電阻值。

(2)將開關(guān)設(shè)備推入溫度試驗(yàn)箱的有效空間內(nèi),將試驗(yàn)箱內(nèi)溫度調(diào)整到(5士3)℃,并保持這一溫度2h。

(3)在試驗(yàn)結(jié)束前1h內(nèi),在當(dāng)前試驗(yàn)溫度下進(jìn)行功能試驗(yàn),試驗(yàn)期間除進(jìn)行功能試驗(yàn)外,開關(guān)設(shè)備斷開工作電源,不在工作狀態(tài)下進(jìn)行試驗(yàn)。

(4)在自然回溫后按1.2進(jìn)行絕緣電阻測量和性能試驗(yàn)。

3.4試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)滿足開關(guān)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定,絕緣電阻值須符合以下要求:

(1)一次主回路絕緣電阻測試電阻值≥2000MΩ:

(2)控制和輔助回路絕緣電阻測試電阻值≥2MΩ。

4振動試驗(yàn)

4.1試驗(yàn)條件

(1)在試驗(yàn)頻率為2~13.2Hz時(shí),振幅(按位移量)為士1mm:

(2)在試驗(yàn)頻率為13.2~100Hz時(shí),振幅(按加速度)為士0.7g。

振動的頻率、位移、速度及加速度的對應(yīng)關(guān)系如圖2所示。

4.2試驗(yàn)方法和判據(jù)

(1)將開關(guān)設(shè)備按實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)安裝在振動臺上,如圖3所示,并通上工作電源。

(2)如果掃頻后沒有發(fā)現(xiàn)共振點(diǎn),可選擇在30Hz的頻率下進(jìn)行90min的耐振試驗(yàn)。

(3)在所有測到Q≥2的共振頻率點(diǎn)都進(jìn)行90min耐受振動試驗(yàn)。

(4)如果測到的多個(gè)Q≥2的共振頻率較為接近,可采用掃頻試驗(yàn)來替代離散頻率的試驗(yàn),但試驗(yàn)時(shí)間要改為120min,同時(shí)掃頻頻率不能超出臨界頻率的0.8~1.2倍之間。

試驗(yàn)前、試驗(yàn)中及試驗(yàn)后進(jìn)行功能測試(開關(guān)設(shè)備通過遙控進(jìn)行合分閘操作),試驗(yàn)后還需進(jìn)行機(jī)械操作。在試驗(yàn)進(jìn)行過程中和試驗(yàn)后,開關(guān)設(shè)備均應(yīng)能正常工作。

5傾斜搖擺試驗(yàn)

5.1試驗(yàn)?zāi)康?

驗(yàn)證在傾斜和搖擺的影響下設(shè)備能否正常工作。

5.2試驗(yàn)條件

(1)試驗(yàn)期間,開關(guān)設(shè)備在額定工作電壓和頻率下工作:

(2)前、后、左、右四個(gè)方向各傾斜22.59:

(3)縱向和橫向兩個(gè)水平軸向22.59搖擺,從一個(gè)位置搖擺到另一位置的時(shí)間為10s,兩個(gè)水平軸的試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間各為15min。

5.3試驗(yàn)方法

(1)將開關(guān)設(shè)備按實(shí)際使用狀態(tài)安裝在傾斜和搖擺試驗(yàn)設(shè)備上,如圖4所示,并通上工作電源。

(2)將開關(guān)設(shè)備按前、后、左、右四個(gè)方向各傾斜22.59,每一傾斜位置的試驗(yàn)時(shí)間應(yīng)能可靠評估開關(guān)設(shè)備的功能特性,試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間不少于15min。

(3)將開關(guān)設(shè)備按前后、左右兩個(gè)水平軸向22.59進(jìn)行動態(tài)搖擺試驗(yàn),一個(gè)位置搖到另一位置的時(shí)間為10s,試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間不少于15min。

5.4試驗(yàn)判據(jù)

在試驗(yàn)前、試驗(yàn)中及試驗(yàn)后都進(jìn)行功能測試(開關(guān)設(shè)備通過遙控進(jìn)行合分閘操作),試驗(yàn)后還需進(jìn)行機(jī)械操作。在試驗(yàn)進(jìn)行過程中和試驗(yàn)后,開關(guān)設(shè)備應(yīng)能正常工作,低壓箱面板所有儀表應(yīng)顯示正常,開關(guān)設(shè)備內(nèi)外部都無受損現(xiàn)象。

6設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

根據(jù)多次試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn),以下幾個(gè)細(xì)節(jié)值得關(guān)注:

(1)柜內(nèi)走線應(yīng)注意防護(hù)及防割:

(2)柜前增加固定扶手和門檔限位設(shè)計(jì):

(3)柜體底部與基礎(chǔ)的固定應(yīng)分布在主框架上:

(4)柜體的零部件表面處理等級應(yīng)達(dá)到C4-M的標(biāo)準(zhǔn):

(5)各個(gè)小室均有獨(dú)立的泄壓通道,頂部需要設(shè)置共用的自熄式燃弧通道。

7結(jié)語

隨著"安全第一,以人為本"的安全意識的不斷加強(qiáng),在各行各業(yè)特別是海事工程中,對中壓開關(guān)柜安全性能的要求也在不斷提高,這就要求技術(shù)人員對其設(shè)計(jì)、采購、制造、安裝、調(diào)試及運(yùn)行維護(hù)都要給予足夠的重視,除消除安全隱患、功能缺陷外,還要提高設(shè)備的性能,保障設(shè)備的完整性,從而保證操作維護(hù)人員的人身安全,保證設(shè)備安全高效運(yùn)行。

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