[發明專利]一種塑殼式斷路器校驗裝置

在審

• 申請號: 201611020796.2
• 申請日: 2016-11-14
• 公開（公告）號: CN106771995A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 孫俊忠;周智勇;蔡巍;吳言鳳;劉金輝;楊占錄;王闊廳;王宗亮;劉吉軍
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍潛艇學院
• 主分類號: G01R31/327
• 分類號: G01R31/327
• 代理公司: 青島高曉專利事務所37104
• 代理人: 張世功

技術領域：

本發明屬于電器校驗設備技術領域，涉及一種斷路器校驗裝置，特別是一種塑殼式斷路器校驗裝置，用于對艦用大中型塑殼式斷路器進行校驗。

背景技術：

在低壓配電系統中，塑殼斷路器的應用非常廣泛，一般用于配電饋線控制和保護、小型配電變壓器的低壓側出線總開關，動力配電終端控制和保護，以及住宅配電終端控制和保護，也可用于各種生產機械的電源開關。50A以下小容量的塑殼斷路器采用非貯能式閉合手動操縱；大容量斷路器的操動機構采用貯能式閉合手動操縱或電動機實現遠程操縱。塑殼斷路器的額定電流一般為6～630A，有單極、二極、三極和四極；目前已有額定電流為800～3000A的大型塑殼式斷路器，艦用塑殼式斷路器的額定電流一般為400A以上。脫扣器是與斷路器機械相連或組成整體用以釋放保持機構并使斷路器自動斷開的裝置。按保護類型不同，塑殼式斷路器可分為熱脫扣延時保護與電磁脫扣瞬時保護，以應對不同大小的過載電流。熱脫扣器和電磁脫扣器在工作一段時間后會存在動作值與整定值的偏差，造成脫扣器誤動作或不動作，無法保障艦艇電力系統及用電設備的安全運行，因此，必須對其主要性能指標進行校驗。

目前，海軍艦艇部隊缺乏相應可靠校驗裝置及校驗方法，而國內相關技術設備存在以下問題：1.校驗裝置不能同時進行熱脫扣延時保護特性校驗和電磁脫扣瞬時保護特性校驗，功能單一；2.大電流發生裝置采用多磁路調壓、變壓系統，體積龐大，調節速度慢，不易實現自動化控制；3.電磁脫扣瞬時保護特性校驗時，校驗電流存在非周期分量，難以保證準確性。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，尋求設計提供一種塑殼式斷路器校驗裝置，同時完成熱脫扣延時保護特性校驗和電磁脫扣瞬時保護特性校驗；熱脫扣校驗時間長，裝置可持續、穩定地輸出一個交流電流；電磁脫扣校驗時間短，裝置可迅速輸出一個大電流，初相位可控，能夠有效避免非周期暫態過電流的發生。

為了實現上述目的，本發明涉及的塑殼式斷路器校驗裝置，其主體結構包括交互系統、檢測電路、控制器和主電路，交互系統接收操作指令送入控制器，檢測電路將實時采集的電壓信號和電流信號送入控制器，控制器綜合處理操作指令與采樣信號后反饋狀態信息至交互系統，同時輸出控制信號至主電路，主電路根據控制信號輸出相應的幅值、頻率、初相位可調的正弦波電壓；交互系統由顯示器、指示燈及按鈕、工控機和界面程序組成，工控機與顯示器、指示燈及按鈕電信息相連接，并通過RS232接口與控制器電信息相連，界面程序基于工控機與顯示器實現人機交互功能，通過交互系統設置校驗裝置的啟動、停止，設置額定電流和時間等參數，并觀察校驗裝置的運行狀態；檢測電路由互感器、電量變送器、信號放大器、模/數轉換器組成，互感器包括電壓互感器和電流互感器，電量變送器、信號放大器和模/數轉換器組成采集板；互感器分別采樣電壓信號和電流信號后經電量變送器與信號放大器的輸入端連接；信號放大器的輸出端與模/數轉換器的輸入端連接后經過并行總線送入控制器；控制器由核心板、輔助板和驅動板組成，核心板為主要控制單元，包括CPU及其外圍電路，核心板通過與輔助板的連接控制校驗裝置內各保護開關動作，通過與驅動板的連接控制主電路正弦電壓的發生，核心板中CPU采用TI公司出品的市售數字信號處理器TMS320F28335；主電路由三相電源輸入電路、整流電路、逆變電路、濾波電路和降壓電路依次連接組成，整流電路拓撲采用三相橋式不可控整流，逆變電路拓撲采用單相橋式逆變，功率元件均采用絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，簡稱IGBT)，濾波電路采用無源(LC)濾波結構；因試驗種類多，電流差異大，需按不同電流進行分段試驗，以提高試驗精度；其中，三相電源輸入電路包括開關A、開關B、開關C、接觸器QF、降壓變壓器T3、斷路器KM1、斷路器KM2和斷路器KM3，控制器根據校驗對象工作范圍選擇KM2或KM3，高壓大電流校驗選擇KM2閉合，輸入電源直接接整流電路，低壓小電流校驗選擇KM3閉合，輸入電源經降壓變壓器T3接入整流電路；整流電路包含六個二極管VD和一個支撐電容C，整流電路拓撲為三相橋式不可控整流，其輸出六脈波的直流電經過支撐電容C后減小諧波含量，輸出的直流電源接入單相橋式逆變電路；逆變電路包含單相橋式逆變電路V1、單相橋式逆變電路V2、單相橋式逆變電路V3、單相橋式逆變電路V4，逆變電路基于IGBT組成，由控制器根據設定電流計算得到的脈沖信號驅動，輸出正弦脈寬調制波形，波形幅值固定，周期不同；濾波電路中包括電感L1、電感L2、電容C1、電容C2、電阻R1、電阻R2、電阻R3、斷路器KM4、斷路器KM5、斷路器KM6、斷路器KM7、斷路器KM8、斷路器KM9，濾波電路采用無源(LC)濾波結構，控制器根據校驗對象工作范圍選擇通過L1、C1或L2、C2，調制波經過濾波電路后，高頻諧波被濾除，其輸出為幅值、頻率、初相位均可調的正弦電壓；降壓電路包括降壓升流變壓器T1和降壓升流變壓器T2，正弦電壓經過T1或T2后，即可加載到校驗塑殼式斷路器上，對其進行熱脫扣長延時、短延時保護特性校驗和電磁脫扣瞬時保護特性校驗，控制器依據校驗對象的工作范圍選擇T1或T2，其中，T1、T2、T3、L1、L2均由交流接觸器進行互鎖切換。