【文章內(nèi)容簡介】 斷路器是一種非常重要的 電器 元件之一。它可以對變配電系統(tǒng)、電力輸送系統(tǒng)和用電設(shè)備 的過載、短路、單相接地及欠電壓等實(shí)現(xiàn)保護(hù) ,以避免或減小故障給電力系統(tǒng)及用電設(shè)備所造成的損失 ,確保供電系統(tǒng)的安全性和可靠性。 低壓斷路器類型的選用應(yīng)根據(jù)線路及電器設(shè)備的額定電流及其對保護(hù)的要求來選用的。額定電流小，短路電流不大的選用塑殼式的；額定電流大的，或需要選擇性保護(hù)的選用框架式的；有漏電保護(hù)要求的需選用漏電保護(hù)斷路器等。 其主要技術(shù)參數(shù)如下 （ 1） 額定電壓 ① 額定工作電壓 斷路器的額定工作電壓是指與能斷能力及使用類別相關(guān)的電壓值。對多相電路 是指相間的電壓值。 ② 額定絕緣電壓 斷 路器的額定絕緣電壓是指設(shè)計(jì)斷路器的電壓值，電氣間隙和爬電距離應(yīng)參照 這些值而定。除非型號產(chǎn)品技術(shù)文件另有規(guī)定，額定絕緣電壓是斷路器的最大額定工作電壓。在任何情況下，最大額定工作電壓不超過絕緣電壓。 （ 2） 額定電流 ① 斷路器殼架等級額定電流用尺寸和結(jié)構(gòu)相同的框架或塑料外殼中能裝入的最大脫扣器額定電流表示。 ② 斷路器額定電流 斷路器額定電流就是額定持續(xù)電流。也就是脫扣器能長期通過的電流。對帶可調(diào)式脫扣器的斷路器是可長期通過的最大電流。 基于 PLC的低壓斷路器的試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8 例如 DZ10100/330 型低壓斷路器殼架額定電流 為 100A，脫扣器額定電流等級有15A， 20A， 25A， 30A， 40A， 50A， 60A， 80A， 100A 等九種。其中最大的額定電流100A 與殼架等級額定電流一致。 （ 3） 額定短路分?jǐn)嗄芰? 斷路器在規(guī)定條件下所能分?jǐn)嗟淖畲蠖搪冯娏髦怠?分為額定極限短路分?jǐn)嗄芰Γ?ICU），額定運(yùn)行額定分?jǐn)嗄芰Γ?ICS）， 額定短路接通能力 。 （ 4） 額定短時(shí)耐受電流 。 （ 5） 保護(hù)特性：包括過電流保護(hù)特性，欠電壓保護(hù)特性和漏電保護(hù)特性 。 （ 6） 分?jǐn)鄷r(shí)間：包括固有斷開時(shí)間和燃弧時(shí)間 。 （ 7）壽命： 機(jī)械壽命和 電 壽命 。 型式試驗(yàn) 低壓電器試驗(yàn)是鑒定低壓電器產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證產(chǎn)品的性能是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；檢查產(chǎn)品在制造上是否存在影響運(yùn)行的各種缺陷；另外，通過對試驗(yàn)結(jié)果的分析，可以找出改進(jìn)設(shè)計(jì)、提高工藝性的途徑。 低壓電器產(chǎn)品的試驗(yàn)分為型式試驗(yàn)、常規(guī)試驗(yàn)、特殊試驗(yàn)和抽樣試驗(yàn)。 型式試驗(yàn)是指按某一設(shè)計(jì)而制造的一個(gè)或多個(gè)電器產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)，其目的是用以驗(yàn)證給定型式的產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和性能是否符合基本標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求。 本論文 著重介紹的 低壓 斷路器 的型式試驗(yàn) 有 ： （ 1） 介電強(qiáng)度試驗(yàn) （ 2） 短路通斷能力試驗(yàn) （ 3） 機(jī)械 壽命 和電壽命 試驗(yàn) （ 4） 溫升試驗(yàn) （ 5） 動(dòng)作特性試驗(yàn) 基于 PLC的低壓斷路器的試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9 第 3 章 低壓斷路器的介電強(qiáng)度 試驗(yàn) 絕緣電阻的測量 絕緣電阻 測量是測量電器在正常工作中屬于電隔離的部件之間的絕緣強(qiáng)度，它是一種設(shè)備簡單，測試方便且對絕緣結(jié)構(gòu)無破壞作用的介電性能檢驗(yàn)項(xiàng)目 。 （ 1） 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 兆歐表 、被試低壓斷路器、試品架 各 一個(gè)。 （ 2） 實(shí)驗(yàn)步驟 ① 用兆歐表 測量 被試 低壓斷路器在斷開位置時(shí)，同級的進(jìn)線端與出現(xiàn)端之間的絕緣電阻，并記錄數(shù)據(jù)。 ② 用兆歐表 測量 被試 低壓斷路器在閉合位置時(shí)，同級帶電部件、 觸頭與線圈之間 ，主電路 與控制電路 之間的絕緣電阻 。 ③ 判別試驗(yàn)結(jié)果 表 31 測 量 部 位 絕緣電阻值 斷路器斷開 同級觸頭 無窮大 斷路器閉合 同級觸頭 0 觸頭與線圈 之 間 無窮大 主電路與控制電路之間 無窮大 結(jié) 論：被試低壓斷路器合格 （ 3） 注意事項(xiàng) ①測量絕緣電阻時(shí)被試的低壓斷路器應(yīng)該按照正常工作位置安裝，且測量前必須用干燥、清潔的抹布將電氣表面的污垢、灰塵擦干凈。 ② 測量時(shí)要把兆歐表放平穩(wěn)，以免儀表的轉(zhuǎn)動(dòng)部分產(chǎn)生誤差； 兆歐表有不同的電壓等級，按電器的額定工作電壓 來選擇，要求可按表 41 所示： 表 32 兆歐表額定電壓等級的要求 電器的額定工作電壓（ V） 兆歐表額定電壓等級（ V） Un≤ 60 250 60＜ Un≤ 600 500 660＜ Un≤ 1200 1000 基于 PLC的低壓斷路器的試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10 工頻 耐壓試驗(yàn) 工頻耐壓試驗(yàn)是對電器在正常工作中要求電隔離的部件之間施加一定的高電壓，并持續(xù)一定的時(shí)間，以驗(yàn)證固體絕緣耐受暫態(tài)過電壓的能力。 （ 1）試驗(yàn)原理圖 圖 工頻電壓試驗(yàn)設(shè)備接線圖 注： Q電源開關(guān) FU FU2熔斷器 TV調(diào)壓器 KOC KOC2過電流繼電器 PA電流表 T試驗(yàn)變壓器 PV電壓表 SP被試電器 (斷路器 ) AQW金屬安全網(wǎng) S安全開關(guān) HG、 HR、 HY綠色、紅色、黃色信號燈 SBP、 SBQ、 SBC停止、啟動(dòng)、控制按鈕 SQ零位開關(guān) HA電鈴接觸器 KT時(shí)間繼電器 K中間繼電器 . （ 2）實(shí)驗(yàn)步驟 將被試電器 SP 接于高壓輸出端，觀賞安全網(wǎng)門，接通安全開關(guān)。合上電源開關(guān) Q，綠燈 LG 亮表示電源有電。調(diào)壓器 TV在零位時(shí)零位開關(guān) SQ 閉合，按下啟動(dòng)按 鈕 SBT，接通接觸器 KM，其主觸頭 KM 接通，其主觸頭接通試驗(yàn)變壓器電源，同時(shí)電鈴 HA發(fā)出警報(bào)聲，警告其他人員勿近 試驗(yàn)區(qū)。并且綠燈 HG 滅、紅燈 HR亮表示實(shí)驗(yàn)設(shè)備可以投入運(yùn)行。調(diào)壓器 TV 由零勻 速上升 待試驗(yàn)變壓器輸出電壓達(dá)到試驗(yàn)電壓值時(shí)，保持規(guī)定的加壓時(shí)間。然后以平穩(wěn)而迅速的速度降壓，降至零后按下停止按鈕 SBP，接觸器 KM 動(dòng)作，切斷試驗(yàn)變壓器電源，同時(shí)電鈴 HA 停止發(fā)聲，紅燈 HR 熄滅、綠燈 HG 亮。最后分?jǐn)嚯娫撮_關(guān) Q 切斷試驗(yàn)電源。 試驗(yàn)加壓時(shí)間為 5S，試驗(yàn)時(shí)為了防止電壓擊穿，應(yīng)從小于試驗(yàn)電壓值的 1／ 2 開始，以約 5S 時(shí)間逐步升至規(guī)定值。施壓時(shí)間應(yīng)從達(dá)到規(guī)定試驗(yàn)電壓值時(shí)算起，至降低電壓時(shí)為止。施壓結(jié)束時(shí)，應(yīng)待降壓后再切斷電源，以免產(chǎn)生操作過電壓。 基于 PLC的低壓斷路器的試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11 （ 3）試驗(yàn)結(jié)果的判定 工頻耐受電壓試驗(yàn)過程中，被試 斷路器 應(yīng)無內(nèi)部或外部的絕緣閃爍、擊穿、或任何破壞性放電現(xiàn)象產(chǎn)生，但輝光放電是允許的。 沖擊耐壓試驗(yàn) 沖擊耐壓試驗(yàn)是對電器在正常工作中要求隔離的部件之間施加一波形標(biāo)準(zhǔn)化了的沖擊電壓波，以考核其耐受瞬時(shí)高頻過電壓的能力。沖擊耐受電壓試驗(yàn)主要用來驗(yàn)證電器的電氣間隙和有關(guān)的電器固體絕緣的介電性能。 （ 1）試驗(yàn)設(shè)備及原理 圖 沖擊耐壓 試驗(yàn)儀常使用標(biāo)準(zhǔn)沖擊耐壓試驗(yàn)儀，它是一種專用的產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)沖擊電壓波的電器，主要由調(diào)壓器、升壓變壓器、充放電電路和球隙等組成，如圖 所示。 圖 標(biāo)準(zhǔn)沖擊耐壓試驗(yàn)儀工作原理圖 TV— 自耦變壓器； TU— 升壓變壓器； U— 整流硅堆； F— 放電球隙； Cz— 被測介質(zhì)； PV1— 直流高壓檢測用電壓表； AT— 觸發(fā)控制裝置； PV2— 峰值電壓檢測用電壓表； （ 2）電壓施加方式 斷路器的沖擊耐受電壓試驗(yàn)應(yīng)施加 （共計(jì)10 次）每次試驗(yàn)間隔時(shí)間應(yīng)不小于 1s。 （ 3） 電壓施加部位 ①觸頭處于所有正常工作位置時(shí)，連接在一起的主電路所有接線端子與外殼或金屬安裝板之間。 ②觸頭處于所有正常工作位置時(shí)，主電路每極與連接在一起并接至外殼或金屬安裝板的其他極之間。 （ 3 試驗(yàn)結(jié)果的判定 沖擊耐受電壓試驗(yàn)過程中，被試斷路器應(yīng)無非故意的破壞性放電。 基于 PLC的低壓斷路器的試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12 第 4 章 短路通斷能力試驗(yàn) 短路通斷能力的試驗(yàn)電路 電器在有關(guān)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件下，應(yīng)能承受短路電流引起的熱效應(yīng)、電動(dòng)力效應(yīng)和電場強(qiáng)度效應(yīng)。特別指出的是應(yīng)驗(yàn)證電器按外施電壓、工頻恢復(fù)電壓、預(yù)期接通峰值電流和預(yù)期分?jǐn)嚯娏鞯?規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)應(yīng)滿足相應(yīng)的要求。 表征電器接通和分?jǐn)喽搪冯娏髂芰Φ膮?shù)是額定 短路 接通 能力 和 額定 分?jǐn)?短路 電流 能力 。 短路接通和分?jǐn)嗄芰?shí)驗(yàn)電路包括主電路和飛狐檢測電路 （ 1） 試驗(yàn)電路圖 圖 斷路器單相交流實(shí)驗(yàn)電路圖 G電源 PV電壓測量器 R可調(diào)電阻器 L可調(diào)電抗器 Rs分流電阻器 SV SV2電壓傳感器 Q開關(guān) QF被試斷路器 W整定時(shí)臨時(shí)連接線 SA電流傳感器 E接地點(diǎn) FU熔斷器 RL限制故障電流的電阻器 （ 2） 試驗(yàn) 方法 ① 試驗(yàn)電流的調(diào) 整 對于交流，調(diào)整可調(diào)電阻器 R 和可調(diào)電抗器 L，應(yīng)調(diào)整至再外施電壓 下試驗(yàn)電流 的值等于額定短路分?jǐn)嗄芰?的電流和規(guī)定的功率因數(shù)。外施電壓如果指分?jǐn)嚯娏骱蟮碾娐冯妷?，則必須達(dá)到規(guī)定的工頻恢復(fù)電壓。規(guī)定的的工頻恢復(fù)電壓為額定電壓的 倍，其值關(guān)系到正常工作條件下電源系統(tǒng)的電壓波動(dòng)范圍 ② 試驗(yàn)電路的功率因數(shù) 對于交流 試驗(yàn)電路的單相功率因數(shù)必須按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定予以確定 。 基于 PLC的低壓斷路器的試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13 表 41 試驗(yàn)電流與相應(yīng)的功率因數(shù)和時(shí)間常數(shù) 試驗(yàn)電流 I（ A） 功率因數(shù) 時(shí)間常數(shù)（ ms） 短路 操作性能能力 過載 短路 操作性能能力 過載 I≤ 3 5 2 3＜ I≤ 5 ＜ I≤ 6 5 6＜ I≤ 10 5 10＜ I≤ 20 10 20＜ I≤ 50 15 50＜ I 15 PLC 時(shí)間程序控制過程示意圖與指令表 （ 1）斷路器接通試驗(yàn) ① PLC 時(shí)間程序控制過程示意圖 Δ t1 Δ t2 Δ t3 Δ t4 Δ t5 ② 指令表 LD X400 OR T455 OR Y431 ANI T454 ANI Y102 OUT Y431 OUT T450 K LD T450 ANI T452 ANI Y100 OUT Y430 OUT T451 K 1 LD T451 OR Y432 示波器動(dòng)作過程 保護(hù)開關(guān)動(dòng)作過程 示波器動(dòng)作過程 試品動(dòng)作過程 接 通 試 驗(yàn) 順 序 T1 T2 T1 T3 T4 T1 T5 T1 T6 T1 基于 PLC的低壓斷路器的試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14 ANI Y100 OUT Y432 OUT T452 K LD T452 OR Y100 ANI Y454 OUT Y100 OUT T453 K 1 LD T453 OUT Y433 OUT T454 K LD T454 OR Y101 ANI T455 OUT Y101 OUT T455 K 160 LD X400 OR 71 RST T460 LD Y101 OUT C460 K 10 LD C460 OUT Y102 END （ 2）斷路器斷開試驗(yàn) ① PLC 時(shí)間程序控制過程示意圖 Δ t1