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        智能電表高加速度壽命試驗故障與分析

        2014-04-29 00:00:00張飛
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年28期

        摘 要:在智能電能表的使用過程中,經(jīng)常遇到一些問題,不僅給電能表檢定人員在檢定過程中帶來了不少障礙,也為客戶正常、安全的使用帶來了隱患。文章主要從電力系統(tǒng)在運行中存在的一些情況,分析電能表在各種溫度環(huán)境下的計量缺陷,列舉了一些常見故障,提出故障分析方法。

        關(guān)鍵詞:智能電表;halt;故障分析

        智能電表是為供電、用電提供結(jié)算依據(jù)的一種計量表,其準(zhǔn)確度及合理性將直接影響供電部門的與電力用戶的經(jīng)濟(jì)利益。同時隨著科技的進(jìn)步,人們生活水平的提高,對電力需求越來越大,對電能質(zhì)量要求越來越高,這使供配電問題變得復(fù)雜,對智能電表的要求越來越高。長期以來人們都在不斷的對智能電能表進(jìn)行改進(jìn)更新,以期滿足供需方的需求。

        隨著電子技術(shù)的發(fā)展,功能強大、可靠性較好的智能電表,已基本取代傳統(tǒng)的機械式電表,使供電部門的計量管理和技術(shù)水平得到了很大的提高。但電力系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,同時電力負(fù)載變動頻繁,使得智能電表的實際工作環(huán)境較為惡劣,從而使有些計量誤差凸顯出來,文章通過電能表halt試驗測試過程中發(fā)現(xiàn)的故障與問題進(jìn)行了分析,以確保電能表確定、可靠的運行。

        1 低溫步進(jìn)應(yīng)力試驗

        起始試驗溫度0℃;-40℃前溫度步進(jìn)值-10℃,-40℃開始溫度步進(jìn)值-5℃;溫變率60℃/min;試驗過程中,表計一直處于通電工作狀態(tài),每個溫度階段保持30min的測試時間。試驗中出現(xiàn):(1)表背光閃爍,忽明忽暗,處于復(fù)位狀態(tài),原因一般是燈管斷裂、高壓對地放電,直接導(dǎo)致過流或過載保護(hù),PWM、IC虛焊;(2)溫度對計量誤差分析:環(huán)境溫度改變時,電能表永久磁鐵的磁通量,電壓線圈及相位補償裝置的電阻,電磁鐵內(nèi)的磁阻均相應(yīng)地發(fā)生了變化,從而引起了制動力矩和電流、電壓,工作磁通量及相位角發(fā)生變化,使電能表產(chǎn)生隨溫度變化的附加力矩,由此產(chǎn)生附加誤差。

        2 高溫步進(jìn)應(yīng)力試驗

        起始試驗溫度40℃;70℃前溫度步進(jìn)值10℃,70℃開始溫度步進(jìn)值5℃;溫變率60℃/min;試驗過程中,表計一直處于通電工作狀態(tài),每個溫度階段保持30min的測試時間。

        環(huán)境溫度變化引起電壓線圈的電阻變化,由于銅的電阻溫度系數(shù)較大,所以溫度升高使電阻增加,圓盤轉(zhuǎn)速就變慢。相位角調(diào)整器失靈,一般用改變電流與電流工作磁通之間的相位角調(diào)整相位,通過移動電阻絲上的回線卡左右位置,就可以改變短路線圈的電阻值,從而改變短路線圈的感應(yīng)電流和功損耗的大小,使電流鐵芯中的工作磁通與電流之間的相位角差α1大小發(fā)生變化,達(dá)到調(diào)整β-α1=90度(β為電壓工作磁通之間的夾角)。因此應(yīng)檢修或更換有關(guān)零件。

        3 溫度循環(huán)試驗

        試驗參數(shù):-55℃~80℃,保持時間:低溫點保持10min,高溫點保持10min,溫變速率:60℃/min,循環(huán)次數(shù):10次,溫度上下限保持30min并完成功能測試。

        無脈沖輸出:分析(1)脈沖線脫焊、斷線、短接或脈沖線碰到強電引起三極管損壞以及PCB板線路燒壞等等。(2)指示燈亮但無脈沖的現(xiàn)象,此現(xiàn)象說明電源部分、計量部分、CPU部分工作正常,問題出在輸出電路上。

        4 振動步進(jìn)應(yīng)力試驗

        起始振動:3Grms;步進(jìn)步長:3Grms;振動頻率帶寬:10Hz~10000Hz;振動駐留時間15min;振動駐留時間后停止振動,表計通電,進(jìn)行基本誤差、顯示、通信測試,并仔細(xì)觀察外觀和表內(nèi)器件。表計下電,將振動臺的振動輸出增加2Grms,繼續(xù)啟動振動。振動駐留時間后停止振動,表計通電,進(jìn)行基本誤差、顯示、通信測試,并仔細(xì)觀察外觀和表內(nèi)器件。試驗完成后,再進(jìn)行外觀檢查、準(zhǔn)確度(基本誤差、誤差變差、誤差一致性、負(fù)載電流升降、秒信號),基本功能(時鐘、顯示、通信、電池),特別注意檢查表內(nèi)元器件和焊點是否有脫落或裂開異常,PCB板是否有損傷,螺釘和端鈕盒是否有破損或松動;有失效項目的需記錄失效恢復(fù)情況。

        試驗后出現(xiàn)電解電容腳斷裂,熱敏電阻、時針電池脫落現(xiàn)象,原因有一部分是因為生產(chǎn)工藝不過關(guān),電路板上存在虛汗,其他的是因為機械結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理,在振動過程中內(nèi)部結(jié)構(gòu)相互作用導(dǎo)致脫落或變形。

        5 綜合應(yīng)力試驗技術(shù)要求以及測試方法

        溫度極值:-50℃~80℃,溫變速率:60℃/min 5g-50g步進(jìn)速率:5 Grms/min,溫度上下限駐留時間為15min,振動每個點駐留時間為30min,共進(jìn)行10次循環(huán),并完成功能測試。試驗階段內(nèi)進(jìn)行基本誤差、時鐘、顯示、通信測試,并仔細(xì)觀察外觀和表內(nèi)器件,記錄試驗階段內(nèi)試驗數(shù)據(jù)、過程情況,有失效情況發(fā)生時需詳細(xì)記錄失效情況。試驗完成后,停止振動并將溫度恢復(fù)到23℃保持2h,再進(jìn)行:外觀檢查、準(zhǔn)確度(基本誤差、誤差變差、誤差一致性、負(fù)載電流升降、秒信號誤差),基本功能(時鐘、顯示、通信、電池),特別注意檢查表內(nèi)元器件和焊點是否有脫落或裂開異常,PCB板是否有損傷,螺釘和端鈕盒是否有破損或松動;有失效項目的需記錄失效恢復(fù)情況。

        有死機現(xiàn)象:一般指電能表通電后沒有任何反應(yīng),因為單相靜止式電能表的核心技術(shù)都采用邏輯電路,因此并不存在程序飛掉的問題,事實上碰到的所謂死機大多由于電流電壓取樣線虛焊或斷掉,或電壓分壓電阻斷裂,或由于脈沖線碰到強電而損壞光耦,或PCB板上元件虛焊等等。試驗后出現(xiàn)電解電容腳斷裂,熱敏電阻、時針電池脫落螺釘和端鈕盒是否有松動現(xiàn)象,原因有一部分是因為生產(chǎn)工藝不過關(guān),電路板上存在虛焊,其他的是因為機械結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理,在振動過程中內(nèi)部結(jié)構(gòu)相互作用導(dǎo)致脫落或變形。

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