中壓真空斷路器自動磨合測試臺的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

王 曄

（北京機(jī)械工業(yè)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(shè)計(jì)與應(yīng)用

王 曄

（北京機(jī)械工業(yè)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(kuò)大，人們對電力系統(tǒng)的可靠性要求也越來越高，中壓真空斷路器作為電力系統(tǒng)的重要電氣元件，對電路起控制與保護(hù)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(tǒng)中的實(shí)際工作情況，對產(chǎn)品進(jìn)行一定次數(shù)的空載分合操作，這就是中壓真空斷路器的磨合試驗(yàn)。自動磨合測試臺則是用于對斷路器進(jìn)行磨合試驗(yàn)的專用設(shè)備。

1 斷路器磨合工作原理

1.1 磨合試驗(yàn)項(xiàng)目

磨合試驗(yàn)項(xiàng)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(shí)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(hù)動作或其它非人工操作而跳閘后，能夠自動強(qiáng)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(shù)。磨合試驗(yàn)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(guān)從合位置轉(zhuǎn)換到分位置的操作；合閘操作是指開關(guān)從分位置轉(zhuǎn)換到合位置的操作。 合分操作是指開關(guān)合閘后，無任何有意延時(shí)就立即進(jìn)行分的操作。T1～T4可以在觸摸屏中進(jìn)行設(shè)置，表示合、分閘的時(shí)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(guī)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(shí)間為0.3秒，二次重合閘為180秒，這個(gè)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(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)儲能和分合閘功能，并通過二次插頭的合閘、分閘、儲能狀態(tài)的輔助觸點(diǎn)判斷相應(yīng)的操作是否執(zhí)行成功。操作時(shí)PLC系統(tǒng)能夠通過二次插頭自動檢測斷路器當(dāng)前的合分狀態(tài)，并自動發(fā)出分合閘指令。

不合格項(xiàng)分為拒合、拒分、誤合、誤分、儲能故障。當(dāng)不合格項(xiàng)有一項(xiàng)出現(xiàn)時(shí)，可終止磨合試驗(yàn)。如果測試結(jié)束未發(fā)生上述不合格現(xiàn)象，則判該產(chǎn)品為合格。

2 斷路器電動操作機(jī)構(gòu)測試臺的機(jī)械及電氣設(shè)計(jì)

2.1 機(jī)械設(shè)計(jì)

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

2.2 電氣設(shè)計(jì)

測試臺主機(jī)控制系統(tǒng)采用OMRON公司的CP1H模塊，連接觸摸屏，并可通過計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，具有結(jié)果顯示、參數(shù)設(shè)置、運(yùn)行提示、故障自診斷、數(shù)據(jù)管理等功能。

圖1 現(xiàn)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(zhuǎn)臺上料與返修口上料。

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

返修口上料只限于1-4工位。產(chǎn)品放入返修口以后，電機(jī)轉(zhuǎn)動使產(chǎn)品緊靠小車軌道一側(cè)，然后申請上料到可用空閑工位。

2）測試

上料到位后，相應(yīng)工位的下壓氣缸動作，向下壓住產(chǎn)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(chǎn)品是否有合閘、分閘動作。如無法合分閘，則放棄測試，產(chǎn)品由小車?yán)胤敌蘅谙戮€維修，若人工分合正常，則旋轉(zhuǎn)工位上的啟動開關(guān)到“開始”位，正式進(jìn)行自動合分閘測試。

3）下料

測試結(jié)束后，黃燈提示工人拔下58芯插頭，如果是合格產(chǎn)品，則轉(zhuǎn)動工位上雙位置開關(guān)到“開始”位，產(chǎn)品流入下一工位；如果是不合格產(chǎn)品，則轉(zhuǎn)動工位上雙位置開關(guān)到“放棄”位，產(chǎn)品被小車?yán)胤敌蘅谙戮€進(jìn)行返修。

2.2.2 觸摸屏結(jié)構(gòu)介紹

圖3 觸摸屏界面系統(tǒng)圖

2.2.3 主要操作界面及使用介紹

開機(jī)后觸摸屏?xí)詣舆M(jìn)入主菜單畫面,根據(jù)需要可選擇兩側(cè)按鈕,進(jìn)入各個(gè)畫面中。

1）設(shè)備參數(shù)設(shè)置界面

圖4 測試參數(shù)設(shè)置-設(shè)備參數(shù)

根據(jù)需要開啟各工位，如使用1#工位，則設(shè)為“1#啟”。下半部分的粉色狀態(tài)顯示框顯示各工位當(dāng)前狀態(tài)。

2）產(chǎn)品參數(shù)設(shè)置界面

圖5 測試參數(shù)設(shè)置-產(chǎn)品參數(shù)

設(shè)備可以對下述磨合試驗(yàn)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定：

（1）磨合試驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)定：允許進(jìn)行最多4步、每步最多30000次（磨合周期）的磨合試驗(yàn)，每步可以在自動合分閘試驗(yàn)、自動重合閘試驗(yàn)中選擇一個(gè)，同時(shí)設(shè)備能夠自動計(jì)算各步磨合次數(shù)的總和；

（2）操作電源電壓設(shè)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(shí)間間隔設(shè)定：操作時(shí)間間隔（T1～T4）可設(shè)定，范圍0～999.0s；

儲能、分閘、合閘最長操作時(shí)間設(shè)定：儲能、分閘、合閘最長操作時(shí)間可以分別設(shè)定，此時(shí)間同時(shí)作為拒合、拒分、誤分、誤合、儲能故障的判斷與保護(hù)時(shí)間。

3）狀態(tài)監(jiān)控界面

圖6 狀態(tài)監(jiān)控1-綜合測試

左邊是監(jiān)控各工位當(dāng)前測試狀態(tài)和結(jié)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(chǎn)品狀態(tài)顯示：當(dāng)二次插頭與設(shè)備連接后，根據(jù)二次插頭的儲能、合閘、分閘輔助觸點(diǎn)狀態(tài)，在觸摸屏上顯示斷路器的儲能、合閘、分閘狀態(tài)；

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

（3）試驗(yàn)項(xiàng)目次數(shù)顯示：顯示設(shè)定的磨合試驗(yàn)項(xiàng)目的完成情況、所有項(xiàng)目的總設(shè)定次數(shù)與已完成次數(shù)，并具有斷電保存功能。

3 結(jié)束語

磨合試驗(yàn)是中壓真空斷路器生產(chǎn)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，磨合測試方式的優(yōu)劣直接關(guān)系到斷路器的質(zhì)量和使用壽命。生產(chǎn)線上的自動磨合試驗(yàn)臺的使用不但能保證磨合測試的質(zhì)量，也可以提高中壓真空斷路器生產(chǎn)的自動化程度，有助于生產(chǎn)廠家提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，節(jié)省人工成本。

[1]周軍,海心.電氣控制及PLC[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2001.

[2]EasyBuilder8000使用手冊.

[3]貴州省電機(jī)工程學(xué)會.貴州電力試驗(yàn)研究院.貴州電力技術(shù),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(chǎn)線上使用的中壓真空斷路器自動磨合測試臺，內(nèi)容包括自動上料、磨合測試操作等。實(shí)踐證明了該設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)工作。

TH122

A

1009-0134(2011)4(上)-0126-03

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.4(上).39

2010-11-22