基于程控恒流源的母线槽温升试验测试方法研究

林承志

（福建省产品质量检验研究院，福建 福州 350002）

1 引言

母线槽，英文为“Bus-Way-System”，是一种美国开发的新型电路方式。母线槽产品适用于交流50Hz，额定电压380V，额定电流250A～6300A的三相四线，三相五线制供配电系统工程中，为所有类型的负载配电和控制电能，适用于工业、商业和类似用途，导体系统形式的封闭成套设备。母线槽由管道、槽或相似外壳中绝缘材料间隔和支撑的母线构成。由于母线槽以铜排或铝作为导电体，电流容量很大且电气和机械性能好；另外以金属槽作为外壳，具有不燃烧、安全可靠性高、使用寿命长等优点。与传统的配电比较，母线槽所占面积显著减少，并且外观美观，设计施工周期短、装拆方便，对于大型建筑物的施工和配电非常有利。

2 温升试验

依据国家标准GB/T 7251.6－2015《低压成套开关设备和控制设备 第6部分：母线干线系统（母线槽）》中条款10.10温升验证要求可知：在分接箱前的母线干线通道通以额定电流，分接单元通以分接单元的额定电流，分接箱后的母线干线通道的电流为[1]。实际的温升测量图如图1所示，图中a1～a7为测温点。

图1 母线槽温升测试接线原理图

3 程控恒流源

程控恒流源的工作原理：交流电源输入到调压器进行调节电压，调压器包括两个调压器，一个粗调调压器与一个微调调压器[2-3]，粗调调压器的可调范围为0V～250V，微调调压器的可调范围为±5V，再通过升流变压器输出到母线槽样品上，电流测量模块采集母线槽样品上的电流送入PLC控制中心，与设定的电流进行比较，再控制伺服模块来对调压器进行调节，从而实现输出电流的调节，保证电流的稳定。程控恒流源输出的电流大小由调压器输出的电压大小决定。触摸屏界面上进行参数设定与电流实时显示。具体原理图见图2。

图2 程控恒流源框图

该测试方法采用的程控恒流源以可编程控制器PLC作为中心处理器，对交流信号进行实时扫描，实现全面监测和闭环控制，并实现回路电流限制在程控恒流源的设定值。程控恒流源采用大容量隔离变压器，将系统电源与试验电源进行隔离，并在初级与次级之间加装屏蔽层，能在外界电网电源产生波动或用电符合阻抗特性发生变化时仍能使输出电流保持恒定的交流电源。交流调压装置保护采用微机自动保护控制和机械微动限位开关双重保护，确保恒流电源正常工作。

程控恒流源软件系统采用模块化设计，除了主程序模块，子程序模块分别有：设定和显示程序模块、电流调节程序模块、电流信号测量反馈程序模块和PID控制模块。这样程序设计更加清晰，便于今后各个程序升级维护，另外模块化的程序在扩展功能方面也提供了便利，这种编程方式结构清晰、拓展性强、易维护、易修改。

4 测试方法

4.1 主辅程控恒流源并机运行

母线槽设备温升试验系统基本原理如图1所示。由图1、图2可知，为了实现温升试验，需要两台程控恒流源进行并机运行。图1中，母线槽输入端连接主程控恒流源，分接箱输出端接辅助程控恒流源作为辅机，母线槽末端直接短接。为实现母线槽末端回路的测试电流达到要求值，辅助程控恒流源与主程控恒流源利用同相电压差来控制两台程控恒流源输出电流实现相减的功能，即当主程控恒流源输出电压幅值越来越高，末端母线槽电流和分接箱回路电流不断增大，则分接箱回路的电势也不断增大，当分接箱回路电流达到设定电流时辅助程控恒流源调压器根据微机控制单元判断开始调整输出电压，控制分接箱回路的电势值，使主机与辅机在分接箱回路上的压差控制在一定范围内，相当于调节分接箱回路的阻阬，主机和辅机恒流源电流实现相减功能，实现调整母线槽三个回路的电流，并对母线槽温升试验过程监控的全自动化管理。

4.2 软件流程设计

主辅两台程控恒流源的硬件结构几乎相同，软件控制上存在不同，主要是辅助程控恒流源的输出逻辑方式与主程控恒流源的输出逻辑方式不同，主程控恒流源通过现场总线方式控制辅程控恒流源，为实现主辅程控恒流源并机运行，具体流程如图3所示。两个程控恒流源开机进入参数设定界面，进行输出电流设定，设定完成后主机先启动输出电流，当母线槽主回路电流达到设定值后主机控制辅机启动输出电流，同时主辅机监测各自的回路电流并调节以达到设定的要求值，当两个回路均达到设定值后，则母线槽的末端电流值也就符合要求了，之后进行实时监测并微调回路电流，以符合试验要求的电流精度，整个试验过程可保证回路电流误差不大于±1.5%。

图3 主辅机并机运行流程图

5 结语

本测试方法是母线槽温升试验中需要电源容量较小，试验电压较低的试验方法。采用倒输入法程控恒流源额定输出低压只需2V～5V，本身设备功耗小，利用母线槽主回路末端短路的测试方式产生的损耗也小。该测试方法进行温升试验，整个试验的接线方便、操作简单、节能。通过实际试验的测试与数据验证，该测试方法提高了母线槽温升试验的测量精度与测试效率。