一种断路器操作箱的电气控制系统论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了本实用新型涉及断路器磨合测试的技术领域，具体为一种断路器操作箱的电气控制系统，包括供电电路和控制电路；供电电路包括电源输入端、变压器、电路开关SW和直流交流转换电路；控制电路连接于电路开关SW，控制电路包括合闸电路、分闸电路、磨合启动电路、故障报警电路和监控电路；合闸电路和分闸电路分别连接磨合启动电路，磨合启动电路通过合闸电路和分闸电路分别控制断路器进行合闸和分闸，故障报警电路和监控电路分别连接磨合启动电路，对磨合启动电路进行监控；本实用新型可以设定操作次数和切换电压形式，使断路器进行分合闸的循环操作，具有合闸、分闸、储能和磨合完成状态指示，同时能监视分合闸故障。

主设计要求

1.一种断路器操作箱的电气控制系统，应用于便携式断路器操作箱，用于断路器的合闸和分闸测试，其特征在于，包括：供电电路，包括电源输入端、变压器、电路开关和直流交流转换电路；所述电源输入端连接所述电路开关，所述电路开关连接所述变压器，所述直流交流转换电路的一端连接于所述变压器，另一端的所述直流交流转换电路连接于所述断路器；控制电路，连接于所述电路开关，所述控制电路包括合闸电路、分闸电路、磨合启动电路、故障报警电路和监控电路；所述合闸电路和所述分闸电路分别连接于所述磨合启动电路，所述磨合启动电路通过所述合闸电路和所述分闸电路分别控制所述断路器的合闸和分闸；所述故障报警电路和所述监控电路分别连接于所述磨合启动电路，对所述磨合启动电路进行监控。

设计方案

1.一种断路器操作箱的电气控制系统，应用于便携式断路器操作箱，用于断路器的合闸和分闸测试，其特征在于，包括：

供电电路，包括电源输入端、变压器、电路开关和直流交流转换电路；所述电源输入端连接所述电路开关，所述电路开关连接所述变压器，所述直流交流转换电路的一端连接于所述变压器，另一端的所述直流交流转换电路连接于所述断路器；

控制电路，连接于所述电路开关，所述控制电路包括合闸电路、分闸电路、磨合启动电路、故障报警电路和监控电路；所述合闸电路和所述分闸电路分别连接于所述磨合启动电路，所述磨合启动电路通过所述合闸电路和所述分闸电路分别控制所述断路器的合闸和分闸；所述故障报警电路和所述监控电路分别连接于所述磨合启动电路，对所述磨合启动电路进行监控。

2.根据权利要求1所述的断路器操作箱的电气控制系统，其特征在于，所述合闸电路包括第一接触器和第一转换开关，所述第一转换开关连接于所述第一接触器的线圈，所述第一接触器的常开触点连接所述断路器的合闸控制端；

所述分闸电路包括第二接触器和第二转换开关，所述第二转换开关连接于所述第二接触器的线圈，所述第二接触器的常开触点连接于所述断路器的分闸控制端；

所述磨合启动电路包括第一按钮开关、计数继电器、第二时间继电器和第四时间继电器；所述第一按钮开关闭合，使所述第二时间继电器或所述第四时间继电器得电；所述第二时间继电器得电使所述第一接触器得电，所述断路器合闸；所述第四时间继电器得电使所述第二接触器得电，所述断路器分闸；所述计数继电器对所述断路器的合闸和分闸循环次数进行记录。

3.根据权利要求2所述的断路器操作箱的电气控制系统，其特征在于，所述磨合启动电路还包括第三接触器和位置开关；

所述第一按钮开关的一端连接于所述电路开关，另一端的所述第一按钮开关连接于所述计数继电器的常闭触点，所述计数继电器的常闭触点还连接于所述第三接触器的线圈，所述计数继电器的线圈连接于所述第一按钮开关；

所述位置开关的常闭触点一端连接于所述电路开关，另一端的所述位置开关的常闭触点连接于所述第三接触器的常开触点，所述第三接触器的常开触点还连接于所述第二时间继电器的线圈；

所述位置开关的常开触点一端连接于所述电路开关，另一端的所述位置开关的常开触点连接于所述第三接触器的常开触点，所述第三接触器的常开触点还连接于所述第四时间继电器的线圈。

4.根据权利要求3所述的断路器操作箱的电气控制系统，其特征在于，所述故障报警电路包括第三时间继电器和第五时间继电器；

所述第二时间继电器的常开触点一端连接于所述第三时间继电器的线圈；所述第三时间继电器的常闭触点的一端连接于所述第二时间继电器的常开触点，另一端的所述第三时间继电器的常闭触点连接于所述第一接触器的线圈；

所述第四时间继电器的常开触点一端连接于所述第五时间继电器的线圈，所述第五时间继电器的常闭触点的一端连接于所述第四时间继电器的常开触点，另一端的所述第五时间继电器的常闭触点连接于所述第二接触器的线圈。

5.根据权利要求4所述的断路器操作箱的电气控制系统，其特征在于，所述故障报警电路还包括第四接触器、第五接触器和第一指示灯；

所述第四接触器的线圈连接于所述第三时间继电器的常开触点，所述第三时间继电器的常开触点连接于所述第三接触器的常开触点；

所述第五接触器的线圈连接于所述第五时间继电器的常开触点，所述第五时间继电器的常开触点连接于所述第三接触器的常开触点；

所述第四接触器的常开触点和所述第五接触器常开触点一端分别连接于电路开关，另一端的所述第四接触器的常开触点和所述第五接触器常开触点分别所述第一指示灯。

6.根据权利要求3所述的断路器操作箱的电气控制系统，其特征在于，所述监控电路包括第一时间继电器、蜂鸣器和第二指示灯；所述计数继电器的常开触点一端连接于所述电路开关，另一端的所述计数继电器的常开触点连接于所述第二时间继电器的常闭触点，所述第二时间继电器的常闭触点还连接于所述蜂鸣器；所述第一时间继电器的线圈和所述第二指示灯分别连接于所述计数继电器的常开触点。

7.根据权利要求1所述的断路器操作箱的电气控制系统，其特征在于，所述直流交流转换电路包括第六接触器、第二按钮开关和整流桥；所述第六接触器的常闭触点一端连接于所述断路器的电源输入端，另一端的所述第六接触器的常闭触点连接于所述变压器；所述第六接触器的常开触点的一端连接于所述变压器，另一端的所述第六接触器的常开触点连接于所述整流桥的一端，另一端的所述整流桥连接于所述断路器的电源输入端；所述第二按钮开关的一端连接于所述电路开关，另一端的所述第二按钮开关连接于所述第六接触器的线圈。

8.根据权利要求7所述的断路器操作箱的电气控制系统，其特征在于，所述供电电路还包括储能电路；所述储能电路包括电容和电阻；所述电容与所述电阻并联组成RC电路，所述RC电路的一端连接于所述整流桥的输出端，另一端的所述RC电路连接于所述断路器的电源输入端。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及断路器磨合测试的技术领域，具体为一种断路器操作箱的电气控制系统。

背景技术

高压断路器在高压供配电系统中担负着电力设备的过载、短路等保护及控制的重任。其在出厂前，一般需要经过电气线路检测和机械开合性能两部分测试，其中磨合测试，即机械电动开合寿命测试是重中之重，也是高压断路器检测的必行之路，通过用接触器连接断路器的合闸控制回路和分闸控制回路，实现断路器的合闸和分闸。

目前，国内配电系统中广泛使用便携式的磨合测试仪器，即体积较小、便于携带的操作箱，经考察后发现，该便携式的磨合测试仪器多数是用于测试分闸和合闸的行程，或者测试分闸和合闸的速度，没有对断路器的分闸和合闸进行循环磨合测试，从而测试断路器寿命的功能。因此，针对上述问题，本申请进行研发和改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种断路器操作箱的电气控制系统，使断路器在分闸和合闸之间循环操作，测试断路器的使用寿命。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种断路器操作箱的电气控制系统，应用于便携式断路器操作箱，用于断路器的合闸和分闸测试，包括：

供电电路，包括电源输入端、变压器、电路开关和直流交流转换电路；所述电源输入端连接所述电路开关，所述电路开关连接所述变压器，所述直流交流转换电路的一端连接于所述变压器，另一端连接于所述断路器；

优选的，所述合闸电路包括第一接触器和第一转换开关，所述第一转换开关连接于所述第一接触器的线圈，所述第一接触器的常开触点连接所述断路器的合闸控制端；

优选的，所述磨合启动电路还包括第三接触器和位置开关；

优选的，所述故障报警电路包括第三时间继电器和第五时间继电器；

优选的，所述故障报警电路还包括第四接触器、第五接触器和第一指示灯；

所述第四接触器的线圈连接于所述第三时间继电器的常开触点，所述第三时间继电器的常开触点连接于所述第三接触器的常开触点；

所述第五接触器的线圈连接于所述第五时间继电器的常开触点，所述第五时间继电器的常开触点连接于所述第三接触器的常开触点；

优选的，所述监控电路包括第一时间继电器、蜂鸣器和第二指示灯；所述计数继电器的常开触点一端连接于所述电路开关，另一端的所述计数继电器的常开触点连接于所述第二时间继电器的常闭触点，所述第二时间继电器的常闭触点还连接于所述蜂鸣器；所述第一时间继电器的线圈和所述第二指示灯分别连接于所述计数继电器的常开触点。

优选的，所述直流交流转换电路包括第六接触器、第二按钮开关和整流桥；所述第六接触器的常闭触点一端连接于所述断路器的电源输入端，另一端的所述第六接触器的常闭触点连接于所述变压器；所述第六接触器的常开触点的一端连接于所述变压器，另一端的所述第六接触器的常开触点连接于所述整流桥的一端，另一端的所述整流桥连接于所述断路器的电源输入端；所述第二按钮开关的一端连接于所述电路开关，另一端的所述第二按钮开关连接于所述第六接触器的线圈。

优选的，所述供电电路还包括储能电路；所述储能电路包括电容和电阻；所述电容与所述电阻并联组成RC电路，所述RC电路的一端连接于所述整流桥的输出端，另一端的所述RC电路连接于所述断路器的电源输入端。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.可以通过所述计数继电器PC设定自动操作次数，所述磨合启动电路通过控制合闸电路和分闸电路使断路器进行分合闸的循环操作，测试断路器的使用寿命；

2.通过交流直流转换电路切换电压形式(交流\/直流)，提供交流电或直流电；

3.具有合闸、分闸、储能和磨合完成状态指示，通过指示灯和蜂鸣器监控电路的状态，当断路器分闸或合闸故障时及时进行维护。

附图说明

图1为本实用新型的控制原理图；

图2为本实用新型的电气连接图。

本实用新型中电气执行元件包括：计数继电器PC，电路开关SW，第一接触器KM1，第二接触器KM2，第三接触器KM3，第四接触器KM4，第五接触器KM5，第一转换开关SA1，第二转换开关SA2，第一时间继电器KT1，第二时间继电器KT2，第三时间继电器KT3，第四时间继电器KT4，第五时间继电器KT5，第六接触器KM6，位置开关XS，第一按钮开关SB1，第二按钮开关SB2，第一指示灯RL，第二指示灯OL，第三指示灯GL，蜂鸣器HAB，喇叭HAU。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1和图2所示为一种断路器操作箱的电气控制系统，应用于便携式断路器操作箱，用于测试断路器QF的合闸与分闸次数从而判断断路器的使用寿命，该控制系统包括供电电路100和控制电路200。

供电电路100包括电源输入端、变压器T、电路开关SW、直流交流转换电路110和储能电路120；电源输入端连接于电路开关SW，电路开关SW连接变压器T，电路开关SW连接有第三指示灯GL，用于监控电源输入端的状态，电路开关SW采用空气开关；直流交流转换电路110的一端连接于变压器T，另一端的直流交流转换电路110连接于断路器QF；储能电路120的一端与直流交流转换电路连接，另一端的储能电路120连接于断路器；电源输入端向控制电路200提供电压，同时通过变压器T向直流交流转换电路110提供电压，直流交流转换电路110用于切换交流电和直流电，直流交流转换电路110 向断路器QF进行供电。在本实施例中，电源输入端与一市电连接提供电源，市电的电压优选为110V～265V。

具体的，直流交流转换电路110包括第六接触器KM6、第二按钮开关SB2 和整流桥；第六接触器KM6的常闭触点一端连接于断路器QF的电源输入端(图 2中的X1、X3接点用于连接断路器QF，另一端的第六接触器KM6的常闭触点连接于变压器T；第六接触器KM6的常开触点的一端连接于变压器T，另一端的第六接触器KM6的常开触点连接于整流桥的一端，整流桥的另一端连接于断路器QF的电源输入端；第二按钮开关SB2的一端连接于电路开关SW，另一端的第二按钮开关SB2连接于第六接触器KM6的线圈；所述第二按钮开关SB2 闭合，所述第六接触器KM6的线圈得电，所述第六接触器KM6的常闭触点断开，所述第六接触器KM6的常开触点闭合，实现交流电和直流电的转换。

具体的，储能电路120连接于整流桥和断路器QF之间；进一步的，储能电路120包括电容C和电阻R；所述电容C与所述电阻R并联组成RC电路，所述RC电路的一端连接于所述整流桥的输出端，另一端的所述RC电路连接于所述断路器QF的电源输入端，RC电路向断路器QF提供电压实现稳压功能。

控制电路200包括合闸电路210、分闸电路220、磨合启动电路230、故障报警电路240和监控电路250。

合闸电路210，包括第一接触器KM1和第一转换开关SA1；第一转换开关 SA1的一端连接于电路开关SW，另一端的第一转换开关SA1连接于第一接触器KM1的线圈，第一接触器KM1的常开触点连接于断路器QF的合闸控制端，即图2中4、6的接线端。

分闸电路220，包括第二接触器KM2和第二转换开关SA2；第二转换开关 SA2的一端连接于电路开关SW，另一端的第二转换开关SA2连接于第二接触器KM2的线圈，第二接触器KM2的常开触点连接于断路器QF的分闸控制端，即图2中5、7的接线端。

磨合启动电路230，包括第一按钮开关SB1、计数继电器PC、第三接触器 KM3、位置开关XS、第二时间继电器KT2和第四时间继电器KT4；第一按钮开关SB1的一端连接于电路开关SW，另一端的第一按钮开关SB1连接于计数继电器PC的常闭触点，计数继电器PC的常闭触点连接于第三接触器KM3的线圈，计数继电器PC的线圈连接于第一按钮开关SB1；位置开关XS的常闭触点一端连接于电路开关SW，另一端的位置开关XS的常闭触点连接于第三接触器KM3的常开触点，第三接触器KM3的常开触点连接于第二时间继电器KT2的线圈；位置开关XS的常开触点一端连接于电路开关SW，另一端的位置开关XS 的常闭触点连接于第三接触器KM3的常开触点，第三接触器KM3的常开触点连接于第四时间继电器KT4的线圈。计数继电器PC用于计算断路器QF自动合闸和分闸的操作次数。

故障报警电路240，包括第三时间继电器KT3、第五时间继电器KT5、第四接触器KM4、第五接触器KM5、第一指示灯RL和喇叭HAU。

具体的，第三时间继电器KT3的常闭触点连接于第二时间继电器KT2的常开触点和第一接触器KM1的线圈之间，第二时间继电器KT2的常开触点一端连接于电路开关SW，另一端的第二时间继电器KT2的常开触点连接于第三时间继电器KT3的线圈；第五时间继电器KT5的常闭触点连接于第四时间继电器KT4的常开触点和第二接触器KM2的线圈之间；第四时间继电器KT4的常开触点一端连接于电路开关SW，另一端的第四时间继电器KT4的常开触点连接于第五时间继电器KT5的线圈；第四接触器KM4的线圈连接于第三时间继电器KT3的常开触点，第三时间继电器KT3的常开触点连接于第三接触器 KM3的常开触点；第五接触器KM5的线圈连接于第五时间继电器KT5的常开触点，第五时间继电器KT5的常开触点连接于第三接触器KM3的常开触点；第四接触器KM4和第五接触器KM5分别连接于第一指示灯RL；当检测到分闸或者合闸出现故障时，断开第三时间继电器KT3的常闭触点或者断开第五时间继电器KT5的常闭触点，停止磨合测试，保护电路。

具体的，第四接触器KM4的常开触点和第五接触器KM5的常开触点的一端分别连接于电路开关SW，另一端分别连接于喇叭HAU。

具体的，第一指示灯RL分别连接于位置开关XS的常闭触点和常开触点，用于监视分合闸故障。

当检测到断路器QF分闸或者合闸出现故障时，第三时间继电器KT3的常开触点或者第五时间继电器KT5的常开触点闭合，使第四接触器KM4的线圈或者第五接触器KM5的线圈得电，第四接触器KM4的常开触点或者第五接触器KM5的常开触点闭合，喇叭HAU响，第一指示灯亮，表示出现故障，用于警报作用。

监控电路250，包括第一时间继电器KT1、蜂鸣器HAB和第二指示灯OL；第二指示灯OL为黄色指示灯，表示磨合测试完毕；计数继电器PC的常开触点一端连接于电路开关SW，另一端连接于第二时间继电器KT2的常闭触点，第二时间继电器KT2的常闭触点连接于蜂鸣器HAB；第一时间继电器KT1的线圈和第二指示灯OL分别连接于计数继电器PC的常开触点；第一时间继电器 KT1的线圈连接电铃，第一时间继电器KT1得电，电铃工作，用于表示磨合测试完毕。

具体的，磨合测试完毕时，计数继电器PC的常开触点闭合；情形一，计数继电器PC的常闭触点断开，第三接触器KM3的线圈断电，第三接触器KM3 的常开触点断开，第二时间继电器KT2的线圈断电，监控电路中的第二时间继电器KT2的常闭触点断开，蜂鸣器HAB不工作，为正常状态；情形一，磨合测试完毕后，第二时间继电器KT2的常闭触点仍然闭合，蜂鸣器HAB响，表示计数继电器PC出现故障。

手动控制：闭合第一转换开关SA1，第一接触器KM1的线圈得电，第一接触器KM1的常开触点闭合，第一接触器KM1的线圈得电，使断路器QF合闸；闭合第二转换开关SA2，第二接触器KM2的线圈得电，使断路器QF分闸。

自动控制：闭合第一按钮开关SB1，第三接触器KM3的线圈得电，第三接触器KM3的常开触点闭合，第二时间继电器KT2的线圈得电，使第二时间继电器KT2的常开触点闭合，第一接触器KM1的线圈得电，使第一接触器KM1 的常开触点闭合，使断路器QF合闸；断路器QF合闸后，位置开关XS的常闭触点断开，位置开关XS的常开触点闭合，第四时间继电器KT4的线圈得电，第四时间继电器KT4的常开触点闭合，第二接触器KM2的线圈得电，使断路器QF分闸，断路器QF分闸后，位置开关XS的常闭触点闭合，位置开关XS 的常开触点断开，第二时间继电器KT2的线圈得电，使断路器QF合闸，实现断路器QF的循环进行合闸和分闸，当自动操作次数达到设定值，计数继电器 PC的线圈得电，计数继电器PC的常闭触点断开，计数继电器PC的常开触点闭合，第一时间继电器KT1的线圈得电，电铃响，第二指示灯OL亮。

故障显示：断路器QF进行合闸动作时，位置开关XS的常闭触点没有断开，断路器QF仍然为分闸状态，为合闸故障时，到达第三时间继电器KT3设定的时间后,第三时间继电器KT3的线圈通电，第三时间继电器KT3的常闭触点断开，使第一接触器KM1的线圈断电，第一接触器KM1的常开触点断开，合闸动作结束，第三时间继电器KT3的常开触点闭合，第四接触器KM4的线圈得电，第四接触器KM4的常开触点闭合，喇叭HAU工作，第一指示灯RL亮；断路器QF进行分闸动作时，位置开关X2的常开触点没有闭合，断路器QF仍然为合闸状态，为分闸故障时，到达第五时间继电器KT5设定的时间后,第五时间继电器KT5的线圈通电，第五时间继电器KT5的常开触点断开，使第二接触器KM2的线圈断电，第二接触器KM2的常开触点断开，分闸动作结束，第五时间继电器KT5的常开触点闭合，第五接触器KM5的线圈得电，第五接触器KM5的常开触点闭合，喇叭HAU工作，第一指示灯RL亮。

本实用新型的有益效果：

(1)可以通过所述计数继电器PC设定自动操作次数，磨合启动电路230 通过控制合闸电路210和分闸电路220使断路器QF进行分合闸的循环操作，测试所述断路器QF的使用寿命；

(2)通过交流直流转换电路110切换电压形式(交流\/直流)，提供交流电或直流电；

(3)具有合闸、分闸、储能和磨合完成状态指示，通过第一指示灯RL、第二指示灯OL、第三指示灯GL、蜂鸣器HAB和喇叭HAU监控电路的状态，当断路器QF分闸或合闸故障时及时进行维护。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

设计图

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主设计要求

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设计说明书

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