適用于多種智能型斷路器
特性檢測試驗臺
宋秀榮
(天津市百利電氣有限公司，天津300385)
摘要：介紹了智能型斷路器特性試驗方案。針對不同外形尺寸、不同接線方式、
不同電流規格的斷路器，提出了可在同一個試驗臺進行特性試驗的設計方案。該方案
一部分是電氣設計原理，另一部分是機械設計包括試驗臺夾具的改進。該試驗臺試驗
結果精確、效率高，且降低了成本。
關鍵詞：特性試驗；接線方式；精度；補償
中圖分類號：TM 561：TM 506文獻標識碼：B文章編號：1001—5531(2009)05一
0051-03
Characteristic Test Platform for Different Intelligent Circuit Breakers
SONG Xiurong
(Tianjin Benefo Electric Co．，Ltd．，Tianjin 300385，China)
Abstract：The characteristics test scheme of intelligent circuit breakers was introduced．Aiming at circuit breakers of different size，connertion ways and current，a design scheme that tests can be carried out in one plat-form was proposed．This scheme included electrical design principle and mechanical design such as improvement of platform fixture．This test platform turns out accurate，high efficiency and low cost．
Key words：characteristic test；connection way；accuracy；compensation
0 引 言
低壓斷路器尤其是智能型斷路器作為保護電
器，其動作保護特性、機械性能、介電性能等直接
影響到整個電力系統的安全。隨著斷路器功能的
增加，方便用戶使用的接線方式也呈現多樣化，目
前的檢測設備已不能滿足斷路器特性試驗要求。
傳統的試驗臺大多采用20世紀90年代甚至更久
遠的模擬臺式試驗臺，手動調節旋鈕和開關控制
方式，試驗操作頻繁，沒有試驗參數如電流、電壓、
時間數字顯示，精度低、安全系數低、生產效率低。
尤其是一個產品規格(外形尺寸相同)和一種接
線方式分別需要兩個試驗臺，即長延時脫扣特性
試驗臺和瞬時脫扣試驗臺。以天津市百利電氣有
限公司TM40．160、TM40．250兩個產品分類為例：
(1)從產品規格分類，有c型(基本型)、C
型(較高型)、C型(高級型)。
(2)從接線方式分類，有板前式接線、板后式
接線、插入式接線、GCS式接線。
(3)從電流等級分類，TM40—160產品額定電
流為3～160 A；TM40—250產品額定電流為100～
250 A。
(4)從極數分類，有三極和四極。
僅TM40．160斷路器從型號、規格、接線方式
和極數排列組合就有16種，需長延時特性試驗臺
和瞬時特性試驗臺32個。每個試驗臺占地按1．5
m。計算，就需要48 m。，兩個產品還要增加一倍。
占地不僅龐大，對企業的經濟效益也帶來了不利
的影響。
1 斷路器的特性檢驗
根據GB 14048．2《低壓開關設備和控制設備
低壓斷路器》和企業標準Q／12Y4268--2005
~TM40系列塑料外殼式智能化斷路器》標準，產
品出廠前要對斷路器做保護特性檢測。
1．1過電流脫扣器長延時保護特性(反時限)
斷路器長延時脫扣器電流整定值，。=(0．5
～1)×，。，8檔可調，脫扣延時時間t，，在3，，，時整
一51—
定值fq=(()FF，4—140 s)，8檔可調。
1．2過電流脫扣器短延時保護特性
斷路器短延時脫扣器電流整定值I=(OFF；
2；4；6)×Iq4檔可調，脫扣短延時時間為定時限
O．3±O．06 s。
1．3過電流脫扣器瞬時保護特性
斷路器瞬時脫扣器電流整定值(配電型)，r。
=(0FF；6；8；10)×，。4檔可調。電流整定值在
80％，。時，斷路器應不動作。當電流整定值在
120％，。時，斷路器應在200 ms內脫扣。
1．4脫扣器單相接地保護特性
斷路器接地整定電流為不可調試，其電流整
定值，r．=10 A；20』A；30 A；50 A。單相接地故障
保護特性為定時限，延時時間0．3±0．06 s。
2。問題提出
前面已講述了斷路器在出廠前要依據國標、
企標做諸多項目的特性試驗。而32個試驗臺不
僅占地大，浪費廠房且耗資巨大。因此，試圖設計
一個試驗臺盡最大可能實現通用。
2．1對試驗設備的要求 ：。
(1)不受外形尺寸、接線方式、試驗電流的限制。
(2)長延時、短延時、瞬時、接地故障電流等
特性試驗應在同一試驗設備上進行試驗。
(3)操作方便簡潔，具有數字顯示，精度高，
誤差
2．2設計試驗臺遇到的最大問題
(1)試驗電流為6～3 000 A超大范圍的調
整，跨度大，輸出電流精度1％的要求難以實現。
(2)斷路器的外形尺寸、接線方式不同，試驗
臺夾具不易通用。
3 解決方案
總體設計為：4工位試驗裝置，兩個產品各用
兩個工位。數字顯示、氣動夾具，試驗臺體積
1—400 mm×800 mm×1 000 ITlm。
3．1 電路設計
前面特性檢測已經指出，若斷路器長延時檢
測設定為2，。則2，。=6 A(按TM40．160產品最
小額定電流為3 A計算)，而瞬時脫扣特性檢測
12 I，(電動機型)，那么12，，，：3 000 A(按TM40．
250產品最大額定電流為250 A計算)。即試驗
一52一
臺能輸出為6～3 000 A試驗電流，精度<1％。為
解決該難題，線路設計中采用微動調壓器T2作為
主調壓器T。的補償。試驗臺主電路原理圖如圖
1所示。
圖1試驗臺主電路原理圖
T。一調壓器10 kVA，最小調壓值為0．7 V
T2一調壓器0．5 kVA，最小調壓值為0．45 V
B，一變壓器，變比k，=220 V／2 V B4一變壓
器，變比k。=220 V／4 V I一被試斷路器
LH～電流互感器
假設沒有變壓器B。時，C、D兩點短接，由T，
的輸出直接調整B。輸入電壓。設變壓器B。初級
電壓為220 V，電阻R(被試斷路器的內阻)不變，
輸出電流為3 000 A，T．最小的調壓值0．7 V時，
輸出試驗電流為：3 000 A／(220 v／0．7 V)=9．54
A。計算結果說明：①T、調到最小值也不能滿足
輸出試驗電流6 A的要求；②試驗電流>954 A
時，可滿足精度1％的要求；試驗電流<954 A
時，不能滿足精度1％的要求。
斷開c、D兩點，接上T：和B，，相當于給該
系統增加一個電流微調。當R不變，變壓器B。的
輸出電流，=6 A時，R=‰／，=4 V／3 000 A。
據變壓器計算公式
U初／U次=J7、『初／J7、『次=矗
式中，后為變壓器變比。
當B。的輸出電流，‰=6 A時，B。初級電壓
應調整為
uB4 1=UB。2×矗4=(I出2×R)×矗4=
[6×(4 V／3 000 A)]×(220 V／4 V)=
0．44 V
此時，T，調整到0，由B。來供電，％，：=％。．，：
0。44 V，而∥。，，為％，，初級電壓，也是T：的輸出
電壓。根據式(1)得
U B3_l=UB3_2×Ⅳ。3 l／Ⅳ％=
0．44 V×220／2=48．4 V
陡
因此，試驗電流為6 A時，電流調整精度=
1％／UB；／0．45 V=1％／48．4 V／0．45 V=
O．93％，即試驗電流<954 A時，用T，作為粗調，
T2為細調；試驗電流>954 A時，只用B，就能達
到精度要求。
3．2機械設計
機械部分主要是試驗臺夾具的設計，夾具對
試品壓力的大小直接影響試驗參數和試驗精度。
(1)氣動裝置。傳統的試驗臺在面板上按斷
路器外形尺寸制作一個角架固定。試驗時將斷路
器放在上面，斷路器的進出線端各用一組觸頭，通
過手動扳把在彈簧的壓力下與斷路器聯結板接觸
并壓緊，手動調節電壓、電流值，操作頻繁、效率
低、誤差大。采用氣動裝置，在氣缸的作用下活塞
帶動夾具運動使彈簧壓緊并與斷路器聯結板接觸
壓緊。其優點為壓力大、接觸電阻小、試驗電流準
確、操作簡單、省時省力。
(2)活動底板適用不同的外形尺寸。斷路器
型與M型在長度上相差80 mm，使斷路器進出線
端的夾具位置不同。采用在試驗臺面板上根據斷
路器端子尺寸開不同的孔，利用底板厚度的不同
調節斷路器接線端子與夾具的位置(見圖2)。
圖2斷路器插入式接線方式
(3)異型夾具適用不同的接線方式。斷路器
的板前式接線可在變壓器輸出端并聯引出軟聯結
線，用接線端子與斷路器的進出線聯結板固定來
接通電路進行試驗。而斷路器的板后式接線和插
入式的接線端子為圓柱體。原試驗是人工用電纜
端子按壓斷路器聯結板進行試驗，既不安全也不
準確。設計一種弧形夾具(見圖2)，使其與斷路
器的接線柱吻合。在彈簧和氣缸的作用下，弧形
接觸柱與斷路器接線柱抱緊接通電路。彈簧壓力
的大小對試驗電流有很大的影響，使斷路器動作
整定值有誤差。壓力太小時接觸不好，通大電流
時接觸點會打火、擊穿。壓力太大時，弧形夾具在
氣缸的作用下，容易使斷路器的接線柱產生變形
而損壞產品。經過試驗95—120 N的壓力能夠滿
足試驗的要求。根據彈簧標準計算出彈簧的剛度
Pt：Gd4／8D3n
式中，JP’為彈簧剛度；G為材料切變模量，取G=
79×10。N／mm；d為彈簧鋼絲直徑，取d=2；D為·
彈簧的中徑；n為彈簧的圈數。
設彈簧的外徑D：=12 mm，則彈簧的中徑D
=D2一d=10 miil；彈簧的圈數n=8；彈簧自由長
度H=25 mm；代入式(1)求出彈簧的剛度
JP，=79×10’×2。／8×10。×8≈19．8 N／lnm
工作時彈簧的長度H，=20 mm，則彈簧變形
量
日2=Ho—H1=25—20=5 mm
彈簧的壓力
F=P1×H=19．8×5=99 N
彈簧的壓力能夠滿足試驗要求。
4 結 語
本文就天津市百利電氣有限公司’rM40系列
斷路器特性試驗臺的設計，簡要介紹了斷路器特
性試驗的方法和設計方案。著重解決了兩大難
題：①試驗電流調整范圍寬、精度高；②實現了
在同一個試驗臺上進行不同殼體、不同外型、不同
接線方式的產品特性試驗。在該方案中采用的微
動調壓器作為調壓系統的補償技術，已獲得多項
專利技術。該試驗臺化繁為簡，降低了成本，為企
業節約了近40萬元。經過一年的運行證明，該
試驗臺操作方便、試驗結果精確、提高了生產效
率。
【參考文獻】
[1] GB 14048．2低壓開關設備和控制設備低壓斷路器
[s]．
[2] 企業標準Q／12Y4268—2005 TM40系列塑料外殼式
智能化斷路器[s]．2005．
[3]GB／T 1239．6__92圓柱螺旋彈簧設計算[s]．1992．
收稿日期：2008一09—26
—53—
