1.方案概述

      高压直流电寿命试验设备依据相关标准要求设计生产，用于进行直流1000V，800A及以下开关电器的电寿命试验，也可用于相应开关电器的机械寿命试验。系统严格满足标准中有关直流开关电器电寿命试验的试验电压、电流、L/R、试验频率、接通时间等参数要求，并可根据用户研究需要，提供标准外双方约定的试验条件。
      本系统由试验电源、试验柜、负载阻抗、控制系统、数据采集系统及试品支架成套供货，可完成直流开关电器电寿命试验全过程，并提供相应控制、保护和数据采集软件供用户操作使用，可对试验数据进行记录和分析，并对试验过程中的故障进行报警、保护及记录。高压直流电寿命试验设备提供断电保护功能，对试验过程数据可进行实时保存，供电恢复后可继续进行试验。

2.系统组成

      本系统从结构上由电气主回路、控制与测量以及机械结构三部分组成。根据直流开关电器电寿命试验的特点。其中，电气主回路部分包括进线柜、整流装置、试验柜及负载阻抗（以及设备间的母线及电缆连接）；控制与测量部分包括控制柜、控制台（布置有控制与测量计算机及控制软件）与测量传感器；本系统机械结构较为简单，仅包含由型材结构搭建的试品安装支架。
      本系统主回路示意如下图，试验电源自1AC进线柜引入，经整流变压器整流后至试验柜，经过试验柜换接后连接至负载阻抗（试品可连接在阻抗前级或后级），从而实现直流开关电器电寿命试验的整个试验回路。控制柜电源均自1AC进线柜引出，经过UPS后给整个控制系统供电。
2.3 负载阻抗 

      直流开关电器电寿命试验用的负载阻抗设备包括电阻器和电感器两部分，它们与交流开关电器电寿命试验负载阻抗设备（包括电阻器和电抗器）相类似。负载感抗设备的电阻器和电感器是用以模拟实际直流电路接通和分断时电路中的电阻和电感。
      在试验电路中，电阻器用以调节试验电流的大小，而电感器用以调节试验电路的时间常数，二者都设计为可调节的。为了调节方便，可调电阻器是由不同电阻元件按照2ⁿ进位制组合而成，同样，可调电感器也是有不同电感元件按照2ⁿ进位制组合而成的。下图为可调节电阻器与可调节电感器的一个参考的组合示例。其中，K为电阻器和电感器投切用刀开关。       电阻元件采用电阻温度系数和电阻率高的合金材料如康铜或铁铬铝合金制造，并按照低电感方式绕制，以保证在试验过程中电阻值不会因通电发热而改变并保证电阻元件的固有时间常数（或电感值）甚小。电感元件采用无铁芯（或称空芯电感器）的结构，采用线式或箔式的方式绕制而成。阻抗及相应刀开关设计选型均考虑到试验系统的需要，在绝缘距离、结构、发热、短路能力各方面均可满足系统要求。以下为部分负载阻抗实物照片。

2.4 控制与测量系统

      控制与测量系统主要包括控制柜及控制台。其中，控制系统主要由工业计算机、PLC（包括可扩展模块及模拟量模块）、中间继电器、试品控制电源、控制回路接线板等部分组成。
      控制系统以工业计算机和PLC为控制核心，实现手动和自动两种操作模式。手动操作模式主要用于调试状态下对回路和试品的测试操作。自动操作模式可根据不同的试品要求进行测试，操作人员可设定试验次数、频率、接通时间、试验时序等参数，系统自动按照设置完成整个试验过程，并对主要试验数据及故障状态等进行记录及保护。例如，当“实际电流接通或断开时间” ＞“超时保护时间”+“设定的接通或断开时间”时，即判断为触头粘连或线圈烧毁无法正常操作，系统需自动切断主回路和控制回路电源，停止测试，保护设备发生故障。
      控制系统软件采用进口的组态软件（WinCC或Intouch）设计而成，主要功能包括：试验过程可视化监视，可以实时查看试验情况；手动操作保护断路器及试品；在允许范围内，自动稳定输出控制电压；根据设置的试品数量、试验频率等参数完成试验时序；故障时自动切除电源，停止试验，并发出报警；记录试验过程中主要参数及故障信息，试验因故障停止或控制回路失电时，试验数据均通过PLC记录并保持，以便用户记录。
      控制系统为试品提供控制回路电源，电源容量和电压等级可根据用户要求定制，提供交流0-420V，直流0-250V范围内的可调控制电源，电源功率5kVA。通过控制柜面板上的安全插接端子，实现快速接线。
测量系统由上位计算机和传感器两部分组成，传感器为精密霍尔电压传感器和电流传感器，传感器测量数据经过高速高精度数据采集卡上传至上位计算机，并对电压、电流、时间常数等标准要求的试验数据进行分析处理，生成电压、电流波形图，并可根据用户要求生成试验报告。试验数据自动归档保存，便于用户查阅。
      以下为部分控制与测量系统设备实物照片。

2.5 试品支架

      试品支架主要用于进行试品的安装与接线，对于小试品的寿命试验设备，也可以采用将试品固定在试品柜上（参见试品柜照片）。对于规格较大的试品（>160A），通常采用独立的试品支架安装。试品支架采用标准型材结构，牢固美观、便于安装，支架上安装有固定有机玻璃板或绝缘板，用于试品的固定安装。安装板为可拆卸式结构，便于用户根据不同产品固定孔尺寸开孔更换。以下为部分试品支架照片。对于需要手动操作的塑壳断路器等产品的试验设备，我公司还设计带有气动、电动操作机构的试品支架，用于代替人工完成试品的合分操作，详见相关产品技术文档说明。
      为保证设备及操作人员安全，测试的产品需要密封在相对封闭的环境，由于高压测试相对危险，有爆炸解体的危险，设备在产品周围布置有6个面有金属网防护，以避免产品解体造成操作人员危险；金属网孔结构可以保证在产品防护的同时，注意产品散热，以防止热量积累对产品寿命测试条件造成影响。

3.运行条件

      本系统为大功率用电设备，且工作方式为短时周期性工作制，使用时应首先确定供电电源是否满足本系统用电容量要求，且本系统是否会对前级电源正常工作产生影响，导致区域电压波动不满足供电部门要求。在设备订货前，我公司可就系统电源情况为客户提供义务咨询与建议，在落实供电电源的情况下，方可采购订货。除电源条件外，  本系统的正常运行还需满足以下要求：
被试电器应完全装配好，并按正常工作位置安装；
被试电器的固定、试验支架的支撑强度及连接导线均应符合实际使用情况；
电磁式电器的操作线圈应按产品标准的规定施以相应的电压或电流进行操作，交流控制电路不允许串联阻抗来调整电压。操作电压或电流的允差为±5%；
交流试验电源的电压和负载电流的波形应基本上是正弦波；
直流试验电源空载的纹波系数不大于5%，接通直流电路时电流必须基本按指数曲线上升；
试验可在室温下进行；
操作线圈的电源频率为产品标准中规定的额定频率，频率允差为±5%；
本系统仅对试品在标准要求下动作情况进行分析和记录，并作为试验结果判定的依据。系统不包括标准中规定的用于试验结果判定的耐压试验相关功能，用户需采用专有的耐压试验设备进行测试及判定。

4.技术参数

海拔高度：<1000m；
环境温度：-15℃-+45℃；
空气相对湿度：<95%；
输入电压：交流380V，±10%（三相四线）；
电源容量：400kVA长期，500kVA冲击（1s）；
工作频率：50Hz；
输出电压：直流0-1000V可调；
输出电流：400A（≤1000V，1s），800A（≤500V，1s）；（在电压降低的条件下，电流可适当上升，在试验容量降低的情况下，试验时间可适当加长，实际的电压-电流曲线、容量-时间曲线需根据客户现场条件根据实际情况确定。但电压、电流及通电时间关系不得比系统额定情况更严苛）。
电压纹波系数：<5%；
电压精度：<5%
电流精度：<5%;
试品控制回路电压：交流0-220V，直流0-120V；
试品控制回路容量：5kVA；
试品数量：3；
试验次数：（主回路及控制回路）设定及显示范围0-99999999；
接通频率：3-3600次/小时（最大频率依据标准规定的电流值限定）；
吸合时间调节范围：0-99s（调节精度0.01s）；
释放时间调节范围：0-99s（调节精度0.01s）；
时间常数：1-7.5ms可调；
控制精度：10ms；
采集数据类型：电压、电流；
互感器精度：>0.2级；
设备尺寸：≤1200mm*7000mm*2000mm（深*宽*高）。