适用于多种智能型断路器
特性检测试验台
宋秀荣
(天津市百利电气有限公司，天津300385)
摘要：介绍了智能型断路器特性试验方案。针对不同外形尺寸、不同接线方式、
不同电流规格的断路器，提出了可在同一个试验台进行特性试验的设计方案。该方案
一部分是电气设计原理，另一部分是机械设计包括试验台夹具的改进。该试验台试验
结果精确、效率高，且降低了成本。
关键词：特性试验；接线方式；精度；补偿
中图分类号：TM 561：TM 506文献标识码：B文章编号：1001—5531(2009)05一
0051-03
Characteristic Test Platform for Different Intelligent Circuit Breakers
SONG Xiurong
(Tianjin Benefo Electric Co．，Ltd．，Tianjin 300385，China)
Abstract：The characteristics test scheme of intelligent circuit breakers was introduced．Aiming at circuit breakers of different size，connertion ways and current，a design scheme that tests can be carried out in one plat-form was proposed．This scheme included electrical design principle and mechanical design such as improvement of platform fixture．This test platform turns out accurate，high efficiency and low cost．
Key words：characteristic test；connection way；accuracy；compensation
0 引 言
低压断路器尤其是智能型断路器作为保护电
器，其动作保护特性、机械性能、介电性能等直接
影响到整个电力系统的安全。随着断路器功能的
增加，方便用户使用的接线方式也呈现多样化，目
前的检测设备已不能满足断路器特性试验要求。
传统的试验台大多采用20世纪90年代甚至更久
远的模拟台式试验台，手动调节旋钮和开关控制
方式，试验操作频繁，没有试验参数如电流、电压、
时间数字显示，精度低、安全系数低、生产效率低。
尤其是一个产品规格(外形尺寸相同)和一种接
线方式分别需要两个试验台，即长延时脱扣特性
试验台和瞬时脱扣试验台。以天津市百利电气有
限公司TM40．160、TM40．250两个产品分类为例：
(1)从产品规格分类，有c型(基本型)、C
型(较高型)、C型(高级型)。
(2)从接线方式分类，有板前式接线、板后式
接线、插入式接线、GCS式接线。
(3)从电流等级分类，TM40—160产品额定电
流为3～160 A；TM40—250产品额定电流为100～
250 A。
(4)从极数分类，有三极和四极。
仅TM40．160断路器从型号、规格、接线方式
和极数排列组合就有16种，需长延时特性试验台
和瞬时特性试验台32个。每个试验台占地按1．5
m。计算，就需要48 m。，两个产品还要增加一倍。
占地不仅庞大，对企业的经济效益也带来了不利
的影响。
1 断路器的特性检验
根据GB 14048．2《低压开关设备和控制设备
低压断路器》和企业标准Q／12Y4268--2005
~TM40系列塑料外壳式智能化断路器》标准，产
品出厂前要对断路器做保护特性检测。
1．1过电流脱扣器长延时保护特性(反时限)
断路器长延时脱扣器电流整定值，。=(0．5
～1)×，。，8档可调，脱扣延时时间t，，在3，，，时整
一51—
定值fq=(()FF，4—140 s)，8档可调。
1．2过电流脱扣器短延时保护特性
断路器短延时脱扣器电流整定值I=(OFF；
2；4；6)×Iq4档可调，脱扣短延时时间为定时限
O．3±O．06 s。
1．3过电流脱扣器瞬时保护特性
断路器瞬时脱扣器电流整定值(配电型)，r。
=(0FF；6；8；10)×，。4档可调。电流整定值在
80％，。时，断路器应不动作。当电流整定值在
120％，。时，断路器应在200 ms内脱扣。
1．4脱扣器单相接地保护特性
断路器接地整定电流为不可调试，其电流整
定值，r．=10 A；20』A；30 A；50 A。单相接地故障
保护特性为定时限，延时时间0．3±0．06 s。
2。问题提出
前面已讲述了断路器在出厂前要依据国标、
企标做诸多项目的特性试验。而32个试验台不
仅占地大，浪费厂房且耗资巨大。因此，试图设计
一个试验台尽最大可能实现通用。
2．1对试验设备的要求 ：。
(1)不受外形尺寸、接线方式、试验电流的限制。
(2)长延时、短延时、瞬时、接地故障电流等
特性试验应在同一试验设备上进行试验。
(3)操作方便简洁，具有数字显示，精度高，
误差
2．2设计试验台遇到的最大问题
(1)试验电流为6～3 000 A超大范围的调
整，跨度大，输出电流精度1％的要求难以实现。
(2)断路器的外形尺寸、接线方式不同，试验
台夹具不易通用。
3 解决方案
总体设计为：4工位试验装置，两个产品各用
两个工位。数字显示、气动夹具，试验台体积
1—400 mm×800 mm×1 000 ITlm。
3．1 电路设计
前面特性检测已经指出，若断路器长延时检
测设定为2，。则2，。=6 A(按TM40．160产品最
小额定电流为3 A计算)，而瞬时脱扣特性检测
12 I，(电动机型)，那么12，，，：3 000 A(按TM40．
250产品最大额定电流为250 A计算)。即试验
一52一
台能输出为6～3 000 A试验电流，精度<1％。为
解决该难题，线路设计中采用微动调压器T2作为
主调压器T。的补偿。试验台主电路原理图如图
1所示。
图1试验台主电路原理图
T。一调压器10 kVA，最小调压值为0．7 V
T2一调压器0．5 kVA，最小调压值为0．45 V
B，一变压器，变比k，=220 V／2 V B4一变压
器，变比k。=220 V／4 V I一被试断路器
LH～电流互感器
假设没有变压器B。时，C、D两点短接，由T，
的输出直接调整B。输入电压。设变压器B。初级
电压为220 V，电阻R(被试断路器的内阻)不变，
输出电流为3 000 A，T．最小的调压值0．7 V时，
输出试验电流为：3 000 A／(220 v／0．7 V)=9．54
A。计算结果说明：①T、调到最小值也不能满足
输出试验电流6 A的要求；②试验电流>954 A
时，可满足精度1％的要求；试验电流<954 A
时，不能满足精度1％的要求。
断开c、D两点，接上T：和B，，相当于给该
系统增加一个电流微调。当R不变，变压器B。的
输出电流，=6 A时，R=‰／，=4 V／3 000 A。
据变压器计算公式
U初／U次=J7、『初／J7、『次=矗
式中，后为变压器变比。
当B。的输出电流，‰=6 A时，B。初级电压
应调整为
uB4 1=UB。2×矗4=(I出2×R)×矗4=
[6×(4 V／3 000 A)]×(220 V／4 V)=
0．44 V
此时，T，调整到0，由B。来供电，％，：=％。．，：
0。44 V，而∥。，，为％，，初级电压，也是T：的输出
电压。根据式(1)得
U B3_l=UB3_2×Ⅳ。3 l／Ⅳ％=
0．44 V×220／2=48．4 V
陡
因此，试验电流为6 A时，电流调整精度=
1％／UB；／0．45 V=1％／48．4 V／0．45 V=
O．93％，即试验电流<954 A时，用T，作为粗调，
T2为细调；试验电流>954 A时，只用B，就能达
到精度要求。
3．2机械设计
机械部分主要是试验台夹具的设计，夹具对
试品压力的大小直接影响试验参数和试验精度。
(1)气动装置。传统的试验台在面板上按断
路器外形尺寸制作一个角架固定。试验时将断路
器放在上面，断路器的进出线端各用一组触头，通
过手动扳把在弹簧的压力下与断路器联结板接触
并压紧，手动调节电压、电流值，操作频繁、效率
低、误差大。采用气动装置，在气缸的作用下活塞
带动夹具运动使弹簧压紧并与断路器联结板接触
压紧。其优点为压力大、接触电阻小、试验电流准
确、操作简单、省时省力。
(2)活动底板适用不同的外形尺寸。断路器
型与M型在长度上相差80 mm，使断路器进出线
端的夹具位置不同。采用在试验台面板上根据断
路器端子尺寸开不同的孔，利用底板厚度的不同
调节断路器接线端子与夹具的位置(见图2)。
图2断路器插入式接线方式
(3)异型夹具适用不同的接线方式。断路器
的板前式接线可在变压器输出端并联引出软联结
线，用接线端子与断路器的进出线联结板固定来
接通电路进行试验。而断路器的板后式接线和插
入式的接线端子为圆柱体。原试验是人工用电缆
端子按压断路器联结板进行试验，既不安全也不
准确。设计一种弧形夹具(见图2)，使其与断路
器的接线柱吻合。在弹簧和气缸的作用下，弧形
接触柱与断路器接线柱抱紧接通电路。弹簧压力
的大小对试验电流有很大的影响，使断路器动作
整定值有误差。压力太小时接触不好，通大电流
时接触点会打火、击穿。压力太大时，弧形夹具在
气缸的作用下，容易使断路器的接线柱产生变形
而损坏产品。经过试验95—120 N的压力能够满
足试验的要求。根据弹簧标准计算出弹簧的刚度
Pt：Gd4／8D3n
式中，JP’为弹簧刚度；G为材料切变模量，取G=
79×10。N／mm；d为弹簧钢丝直径，取d=2；D为·
弹簧的中径；n为弹簧的圈数。
设弹簧的外径D：=12 mm，则弹簧的中径D
=D2一d=10 miil；弹簧的圈数n=8；弹簧自由长
度H=25 mm；代入式(1)求出弹簧的刚度
JP，=79×10’×2。／8×10。×8≈19．8 N／lnm
工作时弹簧的长度H，=20 mm，则弹簧变形
量
日2=Ho—H1=25—20=5 mm
弹簧的压力
F=P1×H=19．8×5=99 N
弹簧的压力能够满足试验要求。
4 结 语
本文就天津市百利电气有限公司’rM40系列
断路器特性试验台的设计，简要介绍了断路器特
性试验的方法和设计方案。着重解决了两大难
题：①试验电流调整范围宽、精度高；②实现了
在同一个试验台上进行不同壳体、不同外型、不同
接线方式的产品特性试验。在该方案中采用的微
动调压器作为调压系统的补偿技术，已获得多项
专利技术。该试验台化繁为简，降低了成本，为企
业节约了近40万元。经过一年的运行证明，该
试验台操作方便、试验结果精确、提高了生产效
率。
【参考文献】
[1] GB 14048．2低压开关设备和控制设备低压断路器
[s]．
[2] 企业标准Q／12Y4268—2005 TM40系列塑料外壳式
智能化断路器[s]．2005．
[3]GB／T 1239．6__92圆柱螺旋弹簧设计算[s]．1992．
收稿日期：2008一09—26
—53—
