[发明专利]低压电器短路耐受强度试验功率因数的区间积分测量方法

说明书

本发明公开了一种低压电器短路耐受强度试验功率因数的区间积分测量方法，包括如下步骤：步骤1，测量回路接通后特定区间[t₁,t₂]内的电流波形积分区间边界处电流值i(t₂)，以及频率f；其中t₁、t₂是预期短路电流波形图上两个特定点，t₁为合闸瞬间，此时t₁＝0，对于t₂时刻，电流波形的直流分量应衰减至可忽落不计，t₁、t₂时间差应为周期分量的整周期长度，即：ω·(t₂‑t₁)＝2πf·(t₂‑t₁)＝n·2π，其中n为正整数；i(t)为线路中t时刻的电流大小；步骤2，然后将i(t₂)和f带入如下方程：求解出回路功率因数。本发明测量方法简单，而且仅仅与电流、频率测量精度有关，避免了更多误差量的引入，且相对三极值点法，功率因数的测量范围更大，因此具有简单、准确、可靠，测量范围更广的性能。

技术领域

本发明涉及测量领域，具体是一种低压电器产品短路耐受强度试验回路功率因数的区间积分测量方法。

背景技术

低压电器短路耐受强度试验时，功率因数是试验必须满足的一个参数，必须调整到规定值的允许偏差范围内，而短路试验功率因数测量的主要困难在于短路电流较大，且持续时间较短情况下的功率因数的准确测定，当前，国家标准GB 13539.1-2008《低压熔断器第1部分：基本要求》中也提到“没有哪种方法能精确地测量短路功率因数”。目前常用的功率因数测量方法主要有直读法、低压调值法、指示发电机法、冲击系数法、相交叉法、直流分量法等方法。

1).直读法需要功率因数表等设备，直接将测量仪表接入回路中，对回路功率因数进行直接测量，但其测量电流一般在10A以下，无法应用到大电流下低压电器短路耐受强度试验中。

2).低压调值法需要有低压调值电路，并且测量的功率因数只是选择调值接入点之后的回路功率因数，没有考虑前期电源的阻抗，如想准确测量，必须将前期电源的阻抗制作成实物，然后串进调值电路中，且其调值得到的回路功率因数也是低电压下的功率因数，而实际试验时电压电流较大，发热也较大，因此阻抗变化也较大，因此难以模拟实际回路中的阻抗大小，其测量误差一般较大。

3).指示发电机法则需要有一指示发电机与试验发电机同轴运行，受设备及试验条件限制，其实用性也不高。

4).冲击系数法则需要在回路中配备选相合闸开关，用选相开关选取电压过零瞬间合闸，以产生第一个半波最大峰值电流i_m和周期分量(即稳态分量)峰值I_m，计算第一半波峰值系数k＝i_m/I_m，然后根据k与功率因数的单位关系查表得出回路功率因数。理论上该方法较为准确，但是受到选相开关限制，设备投入较大，且大电流试验下，对选相开关要求更高，一般很难应用到频繁的大电流短路强度试验中。另一方面选相开关的选相精度以及峰值电流测量精度将直接影响功率因数的精度。

5).相交叉法则需要在低压侧试验回路中有一个合闸开关，测量得到空载电压波形，接通开关，在测量电压波形的同时测量负载电流波形，其空载电压和负载电流的相位差即功率因数角，然后求余弦值即为回路功率因数。低压电器短路强度试验一般为几十千安到几百千安大电流试验，当短路电流较大时，该合闸开关的性能要求将非常苛刻，因此对于大电流下并不实用。并且相交叉法也未计入电网部分的阻抗对功率因数的影响，所测得的功率因数不是全电路功率因数。

6).直流分量法：短路试验时，预期电流由周期分量和直流分量两部分构成。直流分量法则是需要测量得到直流分量上任意两点的电流值i₁、i₂和这两点时间差Δt，然后求得回路时间常数：

而功率因数与时间常数T有下列对应关系：