中壓真空斷路器自動磨合測試臺的設計與應用

王 曄

（北京機械工業自動化研究所 電物理中心，北京 100120）

中壓真空斷路器自動磨合測試臺的設計與應用

王 曄

（北京機械工業自動化研究所 電物理中心，北京 100120）

0 引言

隨著電力需求的擴大，人們對電力系統的可靠性要求也越來越高，中壓真空斷路器作為電力系統的重要電氣元件，對電路起控制與保護作用，其動作可靠性直接影響到供電的可靠性。

為了保證中壓真空斷路器出廠后可靠工作，廠家必須模擬它在電力系統中的實際工作情況，對產品進行一定次數的空載分合操作，這就是中壓真空斷路器的磨合試驗。自動磨合測試臺則是用于對斷路器進行磨合試驗的專用設備。

1 斷路器磨合工作原理

1.1 磨合試驗項目

磨合試驗項目分為合/分操作和自動重合閘操作：合/分操作是模擬斷路器正常工作時的分閘與合閘的操作；自動重合閘操作是模擬斷路器跳閘后的自動重合閘操作。重合閘操作一般用于輸電線路上，這是斷路器由于繼電保護動作或其它非人工操作而跳閘后，能夠自動強行送一次電的過程。作用是提高供電的可靠性，減少線路停電的次數。磨合試驗動作次序如下表：

上表中，C表示合閘（CLOSE），O表示分閘（OPEN）。分閘操作是指開關從合位置轉換到分位置的操作；合閘操作是指開關從分位置轉換到合位置的操作。 合分操作是指開關合閘后，無任何有意延時就立即進行分的操作。T1～T4可以在觸摸屏中進行設置，表示合、分閘的時間間隔。

一般說來，O-0.3S-CO-180S-CO 是中壓斷路器的額定操作順序。按照GB1984的規定：這是自動重合閘操作順序，自動重合閘有一次重合閘和二次重合閘，一次重合閘時間為0.3秒，二次重合閘為180秒，這個操作順序即是模擬斷路器在永久性的短路故障下重合閘的要求。

1.2 合格判斷與處理

通過給斷路器二次插頭中的合閘回路、分閘回路、儲能回路施加電壓，使斷路器本身的電氣執行元件實現儲能和分合閘功能，并通過二次插頭的合閘、分閘、儲能狀態的輔助觸點判斷相應的操作是否執行成功。操作時PLC系統能夠通過二次插頭自動檢測斷路器當前的合分狀態，并自動發出分合閘指令。

不合格項分為拒合、拒分、誤合、誤分、儲能故障。當不合格項有一項出現時，可終止磨合試驗。如果測試結束未發生上述不合格現象，則判該產品為合格。

2 斷路器電動操作機構測試臺的機械及電氣設計

2.1 機械設計

如圖1所示，本測試臺為自動化生產線上的一部分，運行中轉臺自動上料，小車自動運料到測試工位；測試結束后，小車自動取料，把合格品運到下一條生產線上，把不合格品運到返修口。小車運料結束后，自動停在磨合房外，磨合房門關閉以降低分合閘產生的車間噪聲。

2.2 電氣設計

測試臺主機控制系統采用OMRON公司的CP1H模塊，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。

圖1 現場布置圖

2.2.1 程序流程圖

圖2 程序流程圖

具體測試過程如下：

1）自動上料

自動上料分為轉臺上料與返修口上料。

轉臺上料時，如果為上個工位的不合格產品，或工裝放反，則小車會將工裝放于返修口。若為正常產品，則放于相應可用空閑工位（操作員可在觸摸屏里設定可用工位）。

返修口上料只限于1-4工位。產品放入返修口以后，電機轉動使產品緊靠小車軌道一側，然后申請上料到可用空閑工位。

2）測試

上料到位后，相應工位的下壓氣缸動作，向下壓住產品；黃燈閃爍提示工人接插58芯插頭；插入插頭后，先手動合閘、分閘一次，檢查產品是否有合閘、分閘動作。如無法合分閘，則放棄測試，產品由小車拉回返修口下線維修，若人工分合正常，則旋轉工位上的啟動開關到“開始”位，正式進行自動合分閘測試。

3）下料

測試結束后，黃燈提示工人拔下58芯插頭，如果是合格產品，則轉動工位上雙位置開關到“開始”位，產品流入下一工位；如果是不合格產品，則轉動工位上雙位置開關到“放棄”位，產品被小車拉回返修口下線進行返修。

2.2.2 觸摸屏結構介紹

圖3 觸摸屏界面系統圖

2.2.3 主要操作界面及使用介紹

開機后觸摸屏會自動進入主菜單畫面,根據需要可選擇兩側按鈕,進入各個畫面中。

1）設備參數設置界面

圖4 測試參數設置-設備參數

根據需要開啟各工位，如使用1#工位，則設為“1#啟”。下半部分的粉色狀態顯示框顯示各工位當前狀態。

2）產品參數設置界面

圖5 測試參數設置-產品參數

設備可以對下述磨合試驗的參數進行設定：

（1）磨合試驗項目的設定：允許進行最多4步、每步最多30000次（磨合周期）的磨合試驗，每步可以在自動合分閘試驗、自動重合閘試驗中選擇一個，同時設備能夠自動計算各步磨合次數的總和；

（2）操作電源電壓設定：合閘電源、分閘電源、儲能電源的電壓相同，這些電壓可為DC110V或DC220V等。

（3）操作時間間隔設定：操作時間間隔（T1～T4）可設定，范圍0～999.0s；

儲能、分閘、合閘最長操作時間設定：儲能、分閘、合閘最長操作時間可以分別設定，此時間同時作為拒合、拒分、誤分、誤合、儲能故障的判斷與保護時間。

3）狀態監控界面

圖6 狀態監控1-綜合測試

左邊是監控各工位當前測試狀態和結果；右邊是暫停按鈕，可停止各工位的測試，以便在測試中檢查問題

（1）產品狀態顯示：當二次插頭與設備連接后，根據二次插頭的儲能、合閘、分閘輔助觸點狀態，在觸摸屏上顯示斷路器的儲能、合閘、分閘狀態；

（2）控制命令顯示：當設備通過二次插頭向斷路器輸出合閘、分閘信號時，在觸摸屏上顯示合、分閘命令；

（3）試驗項目次數顯示：顯示設定的磨合試驗項目的完成情況、所有項目的總設定次數與已完成次數，并具有斷電保存功能。

3 結束語

磨合試驗是中壓真空斷路器生產中的一個重要環節，磨合測試方式的優劣直接關系到斷路器的質量和使用壽命。生產線上的自動磨合試驗臺的使用不但能保證磨合測試的質量，也可以提高中壓真空斷路器生產的自動化程度，有助于生產廠家提高產品的生產效率，節省人工成本。

[1]周軍,海心.電氣控制及PLC[M].機械工業出版社,2001.

[2]EasyBuilder8000使用手冊.

[3]貴州省電機工程學會.貴州電力試驗研究院.貴州電力技術,2006.

Design and development of automatic running-in machine for MV vacuum interrupter

WANG Ye

本文講述了一種適于自動生產線上使用的中壓真空斷路器自動磨合測試臺，內容包括自動上料、磨合測試操作等。實踐證明了該設計的可行性。

中壓真空斷路器；磨合測試臺

王曄（1976 -），男，江蘇鹽城人，工程師，本科，主要從事電控設計工作。

TH122

A

1009-0134(2011)4(上)-0126-03

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.4(上).39

2010-11-22