框架式断路器附件试验与检测技术的研究

周艺

天津百利电气有限公司 天津 300380

断路器附件是否可靠对断路器的可靠性具有一定影响，检测、试验断路器附件的参数，这有助于提高产品的可靠性与质量。测量欠压脱扣器与电动操作机构这两个关键附件的电气参数，设计检测装置。

1 常见附件故障

1.1 电动操作机构

启动电机时出现故障，或者执行机构故障，机械顶卡引起电动机堵转运行，到达一定时间时电机停止运行。电机启动一段时间后额定运行，未能完成储能过程时执行机构或者电机故障，电动机停止运行。电机启动一段时间后额定运行，完成储能过程，但是由于微动开关故障没有将电源电路切断，储能弹簧到达极限，电机堵转运行到达一定时间后停止运行。

1.2 欠压脱扣器

欠压脱扣器的输入电压降低至额定电压的35%-70%时，欠压脱扣器执行脱扣动作。当环境杂物影响、衔铁吸合效果不理想、线圈长时间通电等，都会引起线路中的电流增加而引起线圈烧毁、发热，引起脱扣器线圈失电、控制回路不通而丧失脱扣功能[1]。

2 附件试验

2.1 电动操作的试验过程

试验过程为：试品处于分闸状态，开始试验后，给动作信号，开始储能，等待一段时间后完成储能，一段时间后给出合闸信号，断路器合闸，合闸后一段时间给分闸信号，断路器执行分闸操作[2]。

2.2 欠电压脱扣器试验过程

断路器合闸，电源电压额定值，调压器降压直到电压低至一定程度，此时断路器在欠电压脱扣器的作用下脱扣，完成脱扣后等待一段时间让电压降为0，经调压器升压，直至电压恢复正常。

2.3 检测参数

检测储能过程时，对储能附件电流及其电流持续时间进行检测，发现储能时间超过门限值，或者储能电流超过门限值，则判断储能时间超限、储能电流超限故障范畴；检测合闸过程时，对合闸附件电流及其电流持续时间进行检测，当检测值发现闭合电流、闭合时间超过门限值，则判断合闸电流超限、合闸时间超限；检测分闸过程时，对分闸附件电流及其电流持续时间检测，当超过门限值则判断为分闸电流超限、分闸时间超限；检测欠压脱扣过程时，对欠压脱扣电压进行检测，当脱扣电压超出相关标准时，判断试品失效[3]。

3 附件试验与检测装置

采用计算机控制柜与试验柜组成检测系统，整体见图1。

图1 试验检测系统

3.1 硬件设计

3.1.1 主电路

电源包括直流与交流形式，采用电动调压器进行整流的输出得到直流，这样就能为各种规格的试品提供电源，由J1-J4对各试验过程进行控制，主电路还包括电压检测、分闸合闸检测、储能电流检测以及欠压电流检测的引出端。

3.1.2 信号采集

采用USB-7648数据采集卡与霍尔传感器采样。

3.1.3 控制电路

采用交流继电器与断路器的各部件的升压与降压一一对应，通过板载PCL-720进行控制。

3.1 .4同步电路

试验中，要采集储能、合闸、分闸、欠压脱扣过程的信号。采用外触发的启动方式进行数据采集。采用触发器实现外触发。

3.2 软件设计

3.2.1 模块化设计

Labview环境下开发软件，进行模块化设计，模块调用关系见图2。其中的AD控制模块用于采集试验电流与电压，系统为并行采样，异步读取。

图2 模块调用图示

3.2.2 试验模块

试验模块具有控制试验运行以及记录试验结果的功能，具有查询参数、运行试验、设置参数以及初始化的功能。实验模块主要是对电动操作机构以及欠电压脱扣器进行试验。

（1）电动操作机构。程序控制下，对电动操作机构执行储能操作，储能过程中对操作机构中的电流进行检测，从而判断操作机构是否可以可靠地完成储能操作，同时对储能附件电流的持续时间、附件电流进行检测，判断其是否超限。完成储能后，程序控制下进行合闸操作与分闸操作，在这一过程中对断路器主触头电压进行检测，从而判断试品的合闸、分闸操作是否可靠，对闭合附件的电流持续时间以及电流进行检测，判断是否超限。当这一过程中发生故障时，程序记录故障信息，发出故障报警信号。当失效次数过多，达到阈值时，此时判断试品失效，终止试验[2]。

（2）欠压脱扣。试验时，程序控制下，30s内将电源电压从额定值降低至0V，对欠压脱扣器分断断路器时的欠压电压进行检测，验证是否在额定电源30%-70%范围内释放以脱扣断路器。当断路器欠压脱扣时，此时断路器断开，主触头两端的电压从0增高，对断路器触头的改变时刻进行判断，这一时刻的电压瞬时值就是欠压脱扣电压。

4 结语

本文确定了故障分析方法以及试验方法，对试验过程的电气参数进行了明确，设计了检测装置以及附件试验的装置以及程序。这一系统可实现对各种框架式断路器附件的电气参数检测，其应用价值较高。