CN205246826U - 一种断路器短路能力试验回路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种断路器短路能力试验回路，其成本低廉，维修简单方便，能够完全满足试验要求。其包括依次串联的交流电源，选相合闸装置，试验工位和接地系统，以及与选相合闸装置并联的并联断路器；试验工位用于接入试品；所述的选相合闸装置包括串联在试验回路中的选相开关本体，以及依次连接的选相合闸控制器和上位机控制系统；选相开关本体由三相组成，每一相由三个真空接触器并联组成，真空接触器的合分控制端子连接选相合闸控制器的输出端；选相合闸控制器用于控制选相开关本体的合分闸时刻；上位机控制系统用于设置试验参数。

Description

一种断路器短路能力试验回路

技术领域

本实用新型涉及低压断路器短路电流检测技术领域，具体为一种断路器短路能力试验回路。

背景技术

交流断路器是低压电器领域中不可或缺的重要设备，其短路性能是主要的一项指标。在低压断路器的实际应用中，短路情况普遍存在，如果断路器在一定的短路条件下不能满足标称的短路能力，则有可能危害到整个电路并造成严重的后果。因此，对断路器的短路性能进行试验，以确保其工作的灵敏性和可靠性，具有重要的实际意义。短路性能的考核依据标准有一项重要的参数需重点关注，即短路过程试验中的同步性，为了满足此要求，需要用到选相合闸装置。

现阶段常用的选相合闸装置依据不同的电流参数采用不同的结构，通常情况下采用开关本体并结合选相控制器来试验，开关本体通常采用真空灭弧室配永磁操作机构的直线传动方式，目前根据技术的发展逐步采用晶闸管控制技术。这些选相合闸装置在应用中具有很大的优点，电流覆盖范围较宽，但是低压电器领域现阶段检测耗时较长且检测量较大的家用交流断路器，该类型断路器的短路电流一般不会超过15kA，且检测所需的同步合闸相角类型较多。如果用上述的选相合闸装置具有以下几个缺陷：(1)因合闸相角类型较多，为了提高试验效率，所以要求选相合闸装置频繁使用，对于开关本体是一大考验；(2)上述选相合闸装置结构复杂，维修麻烦，且控制方式需要配备专用控制箱；(3)过载能力不强，通常用承受大短路电流的开关本体进行低电流试验，频繁的操作，降低开关本体使用寿命；(4)成本高昂，对于此类低电流试验，考虑实际试验的效费比，造成浪费，提高了运行成本。

为了有针对性地解决上述问题，本专利结合试验标准及常见的试验参数要求，结合现阶段的控制技术设计了新型的选相合闸装置，其电流参数可以达到15kA，且成本低廉，维修简单方便，完全满足现在市场上常用的家用低压断路器的短路试验要求。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种断路器短路能力试验回路，其成本低廉，维修简单方便，能够完全满足试验要求。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种断路器短路能力试验回路，包括依次串联的交流电源，选相合闸装置，试验工位和接地系统，以及与选相合闸装置并联的并联断路器；试验工位用于接入试品；所述的选相合闸装置包括串联在试验回路中的选相开关本体，以及依次连接的选相合闸控制器和上位机控制系统；选相开关本体由三相组成，每一相由三个真空接触器并联组成，真空接触器的合分控制端子连接选相合闸控制器的输出端；选相合闸控制器用于控制选相开关本体的合分闸时刻；上位机控制系统用于设置试验参数。

优选的，交流电源和选相合闸装置之间还串联设置有前级阻抗和保护断路器；前级阻抗用于为试验回路提供调节试验电流至额定短路能力的阻抗。

优选的，试验工位和接地系统之间还串联设置有后级阻抗；后级阻抗用于为试验回路提供调节试验电流至低于额定短路能力的阻抗。

优选的，选相合闸控制器的输入端通过光耦接入试验回路的电压检测输入信号。

优选的，选相合闸控制器采用单片机或微处理器。

优选的，选相合闸控制器采用基于增强的AVRRISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型能够准确可靠的完成低压断路器短路性能检验，满足试验要求，降低试验成本，通过在低压断路器短路性能试验中选相合闸装置以真空接触器为选相开关本体结合单片机完成选相合闸控制器的设计，配合外部增加相应容量的试验变压器进行该试验，使其试验回路具有以下几个优点：(1)根据试验参数要求，采用三个真空接触器并联组成一相，九个真空接触器组成三相，真空接触器结构简单，电寿命次数高，过载能力强，可靠性高，机械寿命和电寿命次数多；(2)采用单片机或微处理器进行选相控制器的设计，单片机应用时间长，编程简单，原理简单，扩展能力强，可靠性高，通过与上位机控制系统的结合，操作方便易用；(3)成本低，整体装置体积小，参数调节简单，满足频繁试验的要求，提高了试验效率，具有很强的实用性。特别适用于交流的断路器短路能力检测，尤其是家用及类似用途的低压断路器短路特性检测。

附图说明

图1为本实用新型中所述的短路能力试验回路的结构示意图。

图2为本实用新型中选相合闸装置采用真空接触器的结构原理图。

图中：1为交流电源，2为前级阻抗，3为保护断路器，4为选相合闸装置，5为并联断路器，6为试验工位，7为后级阻抗，8试验回路接地系统，9为进线端，10为真空接触器，11为试验回路电压检测输入信号，12为选相合闸控制器，13为上位机控制系统，14为选相开关本体。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

本实用新型所述回路如图1所示，包括为短路试验提供电源的交流电源1，为试验提供调节电流至额定短路能力的前级阻抗2，保护断路器3，选相合闸装置4，配合选相合闸装置4实现不同的短路试验类型的并联断路器5，接入所需的试品的试验工位6，调节试验电流至低于额定短路能力的后级阻抗7，试验回路接地系统8，选相合闸装置4的进线端9，组成选相合闸装置4的真空接触器10，试验回路电压检测输入信号11，选相合闸控制器12和上位机控制系统13。

用本实用新型在进行短路试验时，通过调节前级阻抗2和后级阻抗7的参数，实现所需短路电流的整定，交流电源1通过保护断路器3的合闸，将试验电压送至选相合闸装置4的选相开关本体14和并联断路器5的前端，试验回路电压检测输入信号11将该电压信号送入至选相合闸控制器12中，选相合闸控制器12采用基于增强的AVRRISC结构的低功耗8位CMOS微控制器，配有相应的附加电路，首先通过光耦，将试验回路电压检测输入信号11进行半波处理成直流信号，输入到CMOS微控制器中，在每个半波的开始，控制器通过上升沿形成硬件中断，以便于寻找电压过零点，在寻找到电压零点后，在两次电压过零点之间CMOS微控制器发出高速脉冲，通过选相合闸控制器12内部计数器记录两次过零点间的脉冲数量，为了保证同步性，每两次电压过零点之间的脉冲数量设置在2万个，即每度为55个脉冲单元。然后根据试验要求，在上位机控制系统13中设定试验参数所需的同步角度，该角度通过Modbus协议送至选相合闸控制器12中，当选相合闸控制器12接收到角度预设值后，微处理器会通过处理角度与脉冲的关系来选择触发时机。比如选择90度，则微控制器会在电压过零点后发出5000个脉冲输出，用于控制选相合闸装置的开关本体4的合分闸。选相开关本体4由三组真空接触器10组成，每一组真空接触器包含三个并联的真空接触器，在控制开关本体的合分闸时刻时，首先测量每组真空接触器10的固有动作时间，并将该值记录下来，在上位机控制系统13中输入预设角度值时将固有动作时间考虑在内，当合闸时，选相合闸控制器12通过结合每组真空接触器的固有合闸时间分别输出三路信号送至三组真空接触器10中，用于调整合闸信号的时间，以便实现电路的三相平衡。根据试验标准要求，在短路试验时有不同的操作类型，诸如操作顺序的不同或者有的短路试验在接通时不需要同步，因此通过选相合闸装置的开关本体4和并联断路器5的配合使用，以满足不同的试验要求。

本实用新型一种断路器短路能力试验回路中，如图2所示，选相合闸装置是由选相开关本体14、选相合闸控制器12和上位机控制系统13三部分组成。选相开关本体14接入短路试验回路中，选相开关本体14由三相组成，以满足三相产品试验，每一相由三个真空接触器并联组成，真空接触器的合分控制端子接入选相合闸控制器。选相合闸控制器12采用单片机或微处理器作为核心，通过通讯协议与上位机控制系统相连。上位机控制系统13包括人机交互系统，用于设定试验参数。

试验回路电压检测输入信号11采集试验线路电压并送入选相合闸控制器12，通过选相合闸控制器12进行判断后用于控制选相开关本体14的合分闸时刻，上位机控制系统13可进行试验参数的设置，并将设置数据通过协议送入至选相合闸控制器12中，完成试验参数要求的合分闸同步角度。

综上所述，本实用新型的采用接触器实现的选相合闸装置4，在选相开关本体14处采用三个真空接触器并联组成一相使用，使得每一相能够承受较大的短路电流，充分利用真空接触器的过载性能强的特点，实现了短路电流的合闸，结合真空接触器电寿命次数多的优点，将其设置应用到家用及类似用途断路器的短路试验中，选相合闸控制器12采用微处理器为核心，结合输入信号检测电路判断出电压的时刻，根据上位机控制系统的角度要求，分别输出不同的触发脉冲来实现选相开关本体14不同相间的动作时间，保证同步的精确度和三相电流的平衡。该装置设计结构简单，利用上位机控制系统13方便的完成试验要求所需的同步时刻设置，操作寿命长，维护方便，提高了家用及类似用途断路器的短路试验效率。

Claims (6)

1.一种断路器短路能力试验回路，其特征在于，包括依次串联的交流电源(1)，选相合闸装置(4)，试验工位(6)和接地系统(8)，以及与选相合闸装置(4)并联的并联断路器(5)；试验工位(6)用于接入试品；

所述的选相合闸装置(4)包括串联在试验回路中的选相开关本体(14)，以及依次连接的选相合闸控制器(12)和上位机控制系统(13)；选相开关本体(14)由三相组成，每一相由三个真空接触器(10)并联组成，真空接触器(10)的合分控制端子连接选相合闸控制器(12)的输出端；选相合闸控制器(12)用于控制选相开关本体(14)的合分闸时刻；上位机控制系统(13)用于设置试验参数。

2.根据权利要求1所述的一种断路器短路能力试验回路，其特征在于，交流电源(1)和选相合闸装置(4)之间还串联设置有前级阻抗(2)和保护断路器(3)；前级阻抗(2)用于为试验回路提供调节试验电流至额定短路能力的阻抗。

3.根据权利要求1所述的一种断路器短路能力试验回路，其特征在于，试验工位(6)和接地系统(8)之间还串联设置有后级阻抗(7)；后级阻抗(7)用于为试验回路提供调节试验电流至低于额定短路能力的阻抗。

4.根据权利要求1所述的一种断路器短路能力试验回路，其特征在于，选相合闸控制器(12)的输入端通过光耦接入试验回路的电压检测输入信号(11)。

5.根据权利要求1所述的一种断路器短路能力试验回路，其特征在于，选相合闸控制器(12)采用单片机或微处理器。

6.根据权利要求1所述的一种断路器短路能力试验回路，其特征在于，选相合闸控制器(12)采用基于增强的AVRRISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。