小型断路器短路试验装置研发

陈启明，龚光辉

（湖南电器科学研究院有限公司，湖南 长沙 410009）

0 引言

根据目前小型断路器通断试验装置存在的问题，即利用人工进行小型断路器通断试验的分合闸操作。本装置研发了一种智能型的小型断路器通断试验装置，该装置主要是利用直线电机和相应的机构来实现小型断路器通断试验的分合闸操作。不仅保证了人身安全，也提高了试验的准确性。

1 小型断路器短路试验的特点及现状

1.1 小型断路器短路试验的特点

小型断路器短路试验在型式试验中是一个很重要的试验项目，也是较为严酷的一个试验项目。

当电路故障发生短路时，其短路电流的大小与短路发生的时间有关。短路发生后，有一个暂态冲击短路电流。在最严重的情况下，冲击短路电流峰值将接近于短路电流周期分量和非周期分量峰值的叠加。短路电流从零迅速上升到峰值的时间是在短路发生后半周波10ms的时刻，因此断路器要起到限制短路电流和通过能量的作用，必须快速断开。也就是说，在短路电流上升未达到峰值之前（10ms之内）断开。短路电流持续时间包括三部分：一是电流上升至整定电流的时间；二是断路器的固有动作时间；三是断路器开始分断燃弧至断弧时间。

要起到限流作用一般要求断路器的固有动作时间缩短到3ms之内。限流断路器的快速动作是利用短路电流所产生的电动力作为推动断路器触头快速动作的力。断路器固有动作时间后即触头斥开后（此时断路器并未完全断开）电弧即出现，利用电弧 电阻的迅速增加限制短路电流的上升至断弧。全部断开时间一般为10ms左右。

由于小型断路器短路试验主要是检验电路故障发生短路时所具有的的特性，所需要的试验设备也很严格，一般生产厂家无法完成，只能由指定的具有资质的型式试验的单位来完成。

1.2 小型断路器短路试验检测方法

目前对小型断路器短路试验检测方法仍以人工操作为主，即在小型断路器手柄上打一个小孔，用回形针或相似的铁丝穿过小孔，另一端用绳子系系住，然后通过滑轮，在断路器试验准备工作完成后（小型断路器进线端已接好短路试验检所要求的的线路），在进行试验时，用手快速拉扯绳子，使小型断路器通合闸。在合闸的瞬间会产生很大的电弧和声音，对试验人员不但有危险，也会产生心理上的恐慌。基于此，我公司研发了一种小型断路器短路试验装置，该装置的特点是遥控直线电机对小型断路器通断试进行合闸，既保证了人身安全，也不会产生心里恐惧。

2 装置研发

2.1 结构

该装置主要由直线电机套装 （包括电源、按键等附件）、声控+继电器组合开关、机架、直线电机安装板、拨叉固定板、断路器安装板、推杆、拨叉等组成，如图1所示。

（1）机架：主要提供各部件安装架构。

（2）断路器安装板：主要用于实验用小型断路器的固定。

（3）小型断路器。

（4）拨叉；主要用于推动断路器手柄合闸。

（5）拨叉固定板：主要用于固定拨叉到实验用小型断路器上，和使拨叉沿导向轴直线运动。

（6）推杆：主要用于传递直线电机到拨叉的推力。

（7）直线电机：套装—含直线电机控制部件等。（电机控制部件由直线电机生产厂家提供，带遥控）：主要用于提供直线推力，它可双向运动，在完成小型断路器合闸，并在声控开关控制下，停止向上运动。然后，再按双向直线电机向下键，使其回到原点（直线开关内置限位开关）。

（8）直线电机安装板：安装板在两个方向开有腰孔，主要用于安装直线电机和对直线电机位置进行调整 （由试验用断路器型号而定）。

声控+继电器组合开关（图1没有标示）：主要用于在小型断路器合闸瞬间产生的声音，自动断开直线电机主回路电源。

2.2 原理

在小型断路器短路试验时，有两种情况：第一种是在小型断路器不通电时，首先合闸，检查其在通电瞬间断开的性能；第二种情况是在小型断路器通电时，使其合闸后，检查其是否可以瞬间断开的性能。该装置主要适用第二种情况。如图1所示，在小型断路器通电时，开关处于断开位置，按双向直线电机向上键，为保证操作者安全，也可按遥控向上键，直线电机带动推杆向上运动，使拨叉沿断路器固定板的定向轴向上顶小型断路器开关手柄。在小型断路器开关手柄运动到合闸临界点时，小型断路器内部机构会快速合闸，与直线电机运动速度无关（这点已在试验中得到了验证）。当小型断路器合闸瞬间，会产生很大的声音，同时小型断路器内部机构自动脱扣。声控+继电器组合开关，利用合闸瞬间产生的声音，使直线电机主回路断电，停止向上运动。在完成试验后，按双向直线电机向下键，回到原点。

图1 小型断路器短路试验装置Fig.1 Device of sm all circuit breaker in short circuit test

由于小型断路器手柄很短，为了使拨叉能贴近小型断路器表面直线运动，拨叉内部需要开一些槽，如图2所示，以避开小型断路器手柄部位凸起的部位。

图2 拨叉结构Fig.2 Forking structure

3 结束语

小型断路器属于保护类电器，主要应用于家用及工业建筑物和配电线路终端，其可靠性的高低直接影响到建筑物能否正常供电和配电线路上的设备是否能安全运行，与千家万户的日常生活息息相关；如果它的可靠性不高，不符合生产和生活的需要，会给用户带来很大的影响，甚至造成严重的生命财产损失。本试验装置的研发更加科学的保证了试验的准确性。