斷路器電動操作機構測試臺的設計與應用

王 曄WANG Ye

（北京機械工業自動化研究所 電物理中心，北京 100120）

0 引言

斷路器電動操作機構是用于遠距離對斷路器進行分閘、合閘的一種電氣附件。它以電動機構代替手動分合閘操作，使斷路器分合閘切換更可靠、更安全省力。電動操作機構測試臺是用于對電動操作機構的功能進行測試的一種設備。

1 斷路器電動操作機構測試的基本原理

對電動操作機構的測試一般包括P、S端子耐壓檢測、滑塊行程測量和操作力測試，

人工測試時難以準確測量動作行程，也無法準確測量操作力.這里介紹的電動操作機構自動測試臺，它可以準確的測量動作行程和操作力。

1.1 電動操作機構的工作原理

圖1 電動操作機構

上圖為一種斷路器電動操作機構，它是由電動機、傳動裝置、制動裝置、電氣控制裝置等部分組成，它使用微動開關和凸輪的配合確定斷路時間，對電動機和制動裝置進行聯動。

其中P端子是用于電機供電輸入，S2、S4是用于控制電機的啟停，再通過傳動裝置驅動底部滑塊的運動，從而帶動斷路器手柄的開合。

圖2 電動操作機構內部電路

1.2 本設備檢測功能：包括耐壓檢測、行程測量和操作力測試

1.2.1 耐壓檢測功能

耐壓可選擇將P1、P2端子與安裝螺釘之間進行耐壓測試；也可選擇S1、S2、S4端子對安裝螺釘之間測試。

1.2.2 行程測量

測量滑塊的行程以及分、合閘時的位置。

1.2.3 最大操作力檢測功能

最大操作力檢測需要在滑塊運動中進行，這是檢測的一大難點所在。我們用比例閥改變阻力大小來模擬斷路器的手柄力，并用壓力傳感器在運動中采集操作力的最大值。

2 斷路器電動操作機構測試臺的機械及電控設計

2.1 機械設計

本測試臺采用機電一體的設計方式，電氣元件安裝在測試臺的左側與下方的柜里，減少了外接電纜的使用，并且便于移動。

工作方式：胎具連接在伺服軸上，上料時，打開安全罩，把電操機構放置在胎具上，關閉安全罩，電操機構隨伺服先進入耐壓電極位置，此時耐壓電極缸下壓，測試相應端子的耐壓特性；然后電操機構隨伺服進入低壓電極位置，電源通過低壓電極通電，控制S2S4端子的切換,滑塊前后運動，測試電操機構的行程距離和操作力

耐壓測試采用一個下壓氣缸帶動5個獨立的電極，通過接觸器切換來實現對相應電極的耐壓測試。

圖3 操作臺外觀圖

圖4 操作臺俯視圖

測距部分是采用激光測距傳感器來進行，當滑塊前后運動時，測出滑塊的前后極限位移，計算得到兩者的差值，即為電操機構的行程距離；

操作力測試方法：把測力傳感器固定在一對比例閥上，且把測力傳感器插入滑塊中，與滑塊一起運動。改變比例閥的氣壓，即可改變滑塊阻尼力，用阻尼力模擬斷路器的手柄力。當滑塊運動到一定位置時，剎車缸制動測力傳感器，滑塊繼續推動測力傳感器，此時，讀出測力傳感器數值，即為電操機構最大操作力。

2.2 電氣設計

測試臺主機控制系統采用PLC控制方式，連接觸摸屏，并可通過計算機管理系統進行監測，具有結果顯示、參數設置、運行提示、故障自診斷、數據管理等功能。

2.2.1 程序流程圖

圖5 程序流程圖

2.2.2 觸摸屏界面設計

1）測試參數設置界面

如圖6，測試開始前，先檢查測試參數

圖6 操作臺測試參數設置

（1）選擇是否使用上位機；

（2）選擇耐壓測試方式；

（3）選擇測試電流；

（4）設置電壓上下限數值：直流0～230V；交流0～400V

（5）設置滑塊力下限：CD2-63為10-15KG，CD2-100為15-20KG；CD2-400為30-50KG。若操作力低于滑塊力下限，則為操作力不合格產品。

2）測試結果顯示界面測試結果顯示分為耐壓結果，操作力結果，測試數值、總結果及相關狀態的顯示。只有耐壓、行程、撥手動測試、操作力結果都合格的產品，總結果才能判為合格。

圖7 操作臺測試結果顯示

2.3 數據庫及上位機管理

打開上位機,系統運行后，自動顯示主畫面，點擊“進入系統”按鈕，即可顯示測試參數及管理畫面。如圖8所示。

其中，A區為選擇菜單，B區為用戶管理，C區為參數設置，D區為參數操作選擇，E區為內容顯示，F區為查詢統計(上位管理畫面由胡正華制作)。

圖8 測試參數管理畫面

3 結論

電動操作機構的操作力大小與動作可靠性關系到電力系統控制的可靠性。目前，在國內電動操作機構生產廠家中，自動化程度普遍不高，并且大多廠家無法準確測量操作力的實際大小。所以，該測試臺的使用將有助于生產廠家準確測量操作力，方便斷路器用戶對電動操作機構進行選擇使用。

[1]周軍,海心.電氣控制及PLC.機械工業出版社,2001.

[2]EasyBuilder8000使用手冊.