陳啟明，龔光輝

（湖南電器科學(xué)研究院有限公司，湖南 長沙 410009）

0 引言

根據(jù)目前小型斷路器通斷試驗裝置存在的問題，即利用人工進(jìn)行小型斷路器通斷試驗的分合閘操作。本裝置研發(fā)了一種智能型的小型斷路器通斷試驗裝置，該裝置主要是利用直線電機和相應(yīng)的機構(gòu)來實現(xiàn)小型斷路器通斷試驗的分合閘操作。不僅保證了人身安全，也提高了試驗的準(zhǔn)確性。

1 小型斷路器短路試驗的特點及現(xiàn)狀

1.1 小型斷路器短路試驗的特點

小型斷路器短路試驗在型式試驗中是一個很重要的試驗項目，也是較為嚴(yán)酷的一個試驗項目。

當(dāng)電路故障發(fā)生短路時，其短路電流的大小與短路發(fā)生的時間有關(guān)。短路發(fā)生后，有一個暫態(tài)沖擊短路電流。在最嚴(yán)重的情況下，沖擊短路電流峰值將接近于短路電流周期分量和非周期分量峰值的疊加。短路電流從零迅速上升到峰值的時間是在短路發(fā)生后半周波10ms的時刻，因此斷路器要起到限制短路電流和通過能量的作用，必須快速斷開。也就是說，在短路電流上升未達(dá)到峰值之前（10ms之內(nèi)）斷開。短路電流持續(xù)時間包括三部分：一是電流上升至整定電流的時間；二是斷路器的固有動作時間；三是斷路器開始分?jǐn)嗳蓟≈翑嗷r間。

要起到限流作用一般要求斷路器的固有動作時間縮短到3ms之內(nèi)。限流斷路器的快速動作是利用短路電流所產(chǎn)生的電動力作為推動斷路器觸頭快速動作的力。斷路器固有動作時間后即觸頭斥開后（此時斷路器并未完全斷開）電弧即出現(xiàn)，利用電弧 電阻的迅速增加限制短路電流的上升至斷弧。全部斷開時間一般為10ms左右。

由于小型斷路器短路試驗主要是檢驗電路故障發(fā)生短路時所具有的的特性，所需要的試驗設(shè)備也很嚴(yán)格，一般生產(chǎn)廠家無法完成，只能由指定的具有資質(zhì)的型式試驗的單位來完成。

1.2 小型斷路器短路試驗檢測方法

目前對小型斷路器短路試驗檢測方法仍以人工操作為主，即在小型斷路器手柄上打一個小孔，用回形針或相似的鐵絲穿過小孔，另一端用繩子系系住，然后通過滑輪，在斷路器試驗準(zhǔn)備工作完成后（小型斷路器進(jìn)線端已接好短路試驗檢所要求的的線路），在進(jìn)行試驗時，用手快速拉扯繩子，使小型斷路器通合閘。在合閘的瞬間會產(chǎn)生很大的電弧和聲音，對試驗人員不但有危險，也會產(chǎn)生心理上的恐慌?；诖耍夜狙邪l(fā)了一種小型斷路器短路試驗裝置，該裝置的特點是遙控直線電機對小型斷路器通斷試進(jìn)行合閘，既保證了人身安全，也不會產(chǎn)生心里恐懼。

2 裝置研發(fā)

2.1 結(jié)構(gòu)

該裝置主要由直線電機套裝 （包括電源、按鍵等附件）、聲控+繼電器組合開關(guān)、機架、直線電機安裝板、撥叉固定板、斷路器安裝板、推桿、撥叉等組成，如圖1所示。

（1）機架：主要提供各部件安裝架構(gòu)。

（2）斷路器安裝板：主要用于實驗用小型斷路器的固定。

（3）小型斷路器。

（4）撥叉；主要用于推動斷路器手柄合閘。

（5）撥叉固定板：主要用于固定撥叉到實驗用小型斷路器上，和使撥叉沿導(dǎo)向軸直線運動。

（6）推桿：主要用于傳遞直線電機到撥叉的推力。

（7）直線電機：套裝—含直線電機控制部件等。（電機控制部件由直線電機生產(chǎn)廠家提供，帶遙控）：主要用于提供直線推力，它可雙向運動，在完成小型斷路器合閘，并在聲控開關(guān)控制下，停止向上運動。然后，再按雙向直線電機向下鍵，使其回到原點（直線開關(guān)內(nèi)置限位開關(guān)）。

（8）直線電機安裝板：安裝板在兩個方向開有腰孔，主要用于安裝直線電機和對直線電機位置進(jìn)行調(diào)整 （由試驗用斷路器型號而定）。

聲控+繼電器組合開關(guān)（圖1沒有標(biāo)示）：主要用于在小型斷路器合閘瞬間產(chǎn)生的聲音，自動斷開直線電機主回路電源。

2.2 原理

在小型斷路器短路試驗時，有兩種情況：第一種是在小型斷路器不通電時，首先合閘，檢查其在通電瞬間斷開的性能；第二種情況是在小型斷路器通電時，使其合閘后，檢查其是否可以瞬間斷開的性能。該裝置主要適用第二種情況。如圖1所示，在小型斷路器通電時，開關(guān)處于斷開位置，按雙向直線電機向上鍵，為保證操作者安全，也可按遙控向上鍵，直線電機帶動推桿向上運動，使撥叉沿斷路器固定板的定向軸向上頂小型斷路器開關(guān)手柄。在小型斷路器開關(guān)手柄運動到合閘臨界點時，小型斷路器內(nèi)部機構(gòu)會快速合閘，與直線電機運動速度無關(guān)（這點已在試驗中得到了驗證）。當(dāng)小型斷路器合閘瞬間，會產(chǎn)生很大的聲音，同時小型斷路器內(nèi)部機構(gòu)自動脫扣。聲控+繼電器組合開關(guān)，利用合閘瞬間產(chǎn)生的聲音，使直線電機主回路斷電，停止向上運動。在完成試驗后，按雙向直線電機向下鍵，回到原點。

圖1 小型斷路器短路試驗裝置Fig.1 Device of sm all circuit breaker in short circuit test

由于小型斷路器手柄很短，為了使撥叉能貼近小型斷路器表面直線運動，撥叉內(nèi)部需要開一些槽，如圖2所示，以避開小型斷路器手柄部位凸起的部位。

圖2 撥叉結(jié)構(gòu)Fig.2 Forking structure

3 結(jié)束語

小型斷路器屬于保護類電器，主要應(yīng)用于家用及工業(yè)建筑物和配電線路終端，其可靠性的高低直接影響到建筑物能否正常供電和配電線路上的設(shè)備是否能安全運行，與千家萬戶的日常生活息息相關(guān)；如果它的可靠性不高，不符合生產(chǎn)和生活的需要，會給用戶帶來很大的影響，甚至造成嚴(yán)重的生命財產(chǎn)損失。本試驗裝置的研發(fā)更加科學(xué)的保證了試驗的準(zhǔn)確性。