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【摘 要】本人介绍了一种直流断路器手车的离线测试装置，可对断路器分合闸机构、控制保护板等进行测试。经过深圳地铁某线1500V直流开关柜的实际运用，证明装置是实用的，有一定的推广使用价值。
【关键词】直流断路器手车；离线；测试装置
1.引言
城市轨道交通牵引供电系统一般采用直流供电形式，其牵引变电所直流开关柜采用可更换的手车式直流断路器，且通常设置有备用断路器手车，以便在故障时能够快速更换，缩短停电时间。根据项目设计不同，断路器手车分为含保护装置和不含保护装置两种。本文以深圳地铁某线1500V直流断路器手车为例，设计了一种移动式直流断路器手车离线测试装置，可以对断路器手车进行离线测试，从而判断其是否能够正常工作。
2.设计方案
2.1设备现状
深圳地铁某线1500V直流开关柜使用上海电器成套厂有限公司的STR系列直流开关柜，直流断路器使用GE公司的Gerapid系列，保护装置使用德国BalfourBeattyRail公司的DCP1x6系列，但其備用断路器手车不含保护装置。直流断路器手车中含有控制保护板，其功能分别如下[1]：
（1）SEL卡：负责模拟量变换和输入；（2）电源卡：负责给各板卡提供电源；（3）ST卡：负责普通的断路器分闸；（4）SU卡：负责断路器合闸；（5）电容卡：负责快速的电容脱扣，比ST卡更快使断路器分闸。上述板卡经常出现故障，导致断路器无法使用。此外断路器机械传动部件如脱扣器和卡子、绝缘橡胶垫片等等也多次出现故障，导致断路器无法正常分合闸甚至跳闸。
2.2设计目标
测试装置需要具备以下功能：
（1）对SEL卡、电源卡、ST卡、SU卡、电容卡进行检测，判断各板卡是否正常工作；
（2）能进行断路器分、合闸操作：操作人员通过按钮或开关，能实现对断路器进行分合闸的目的，从而检验断路器各机械传动部分是否正常；
（3）能触发保护装置自检，利用自检功能检查装置；
（4）预留一定的扩展，以便将来增加其他功能，如检验线路测试功能；
（5）装置体积小巧、便于移动，至多2人可完成全部运输、安装和测试工作。
3.测试装置
3.1总体布局
根据设计方案，结合设备的工作原理，设计测试装置总体布局如图1所示。
3.2装置构成
（1）电源：断路器分合闸线圈工作需要DC220V电源、控制保护板需要DC24V电源。由于实际维护过程中，现场较易取得AC220V电源，故DC220V、DC24V电源分别由AC220V-DC220V、AC220V-DC24V电源装换装置转换而来。
（2）输入：手动分闸、合闸信号，分别由两个独立的按钮开关实现；为了校验SEL板卡的满量程测量值，还需要一个短接开关用于短接相关测量信号端子，短接开关使用2档转换开关。
（3）控制单元：使用设备配套的德国BalfourBeattyRail公司的DCP106综保装置。
（4）输出：模拟量信号输出（分合闸信号）、数字量输出均通过航空插头输出连接至断路器手车。
（5）其他：二次线、端子排、航空插头、继电器等。
图 1移动式直流断路器手车离线测试装置总体布局
4.测试过程及实测效果
根据断路器各部件工作原理[2]，设计测试过程如下：
（1）检查电容卡：接通装置电源时，电容卡开始充电，断路器手车二次室中应有电容充电声，充电过程大约8秒时间，在此期间无法进行合闸操作，由此可判断电容卡工作是否正常。
（2）检查DCP106和电源卡：DCP106启动完毕后，面板ready、no section volt.、remote off、fieldbus fails指示灯亮，其余指示灯灭。 进入MLP菜单，查看故障报警信号，MLP中除“O c sect.volt.fail”及“O * prot.grow-1 ON”外无其他报文。若DCP106工作不正常，则需检查外部电源及DCP106电源卡是否正常。用万用表测量端子X2：5（+24VDC）和X2：7（0V），电压应为22.8-25.2V，从而判断电源卡工作是否正常。
（3）检查SEL卡：进入MES菜单，查看馈线电流显示零漂值。
若零漂较大，则断开装置电源，用螺丝批打开手车二次室面板；松开SEL板卡的螺丝，拆下二次线和地线后将其取出；保持SEL暴露在外，以便观察和调节板卡上的元件；重新连接SEL卡二次线和地线，并接通电源；旋转R37电位器调整和检测零漂值，若输出电流为负值，则顺时针旋转电位器R37；若输出电流为正值，则逆时针旋转电位器R37。调节R37至零漂为零；若将R37调到最小仍有正的零偏，则调节R47使零偏为负的200～400A。然后调节R37使零漂为零。将转换开关一端连接到手车二次面板X6：9端子，另一端连接到X6：10。合上转换开关，调节R49至DCP显示馈线电流为12000A左右，万用表测X6：5和6间电压为正10V左右。将转换开关打到分位。拆除短接开关接线，再次确认零漂值并做好记录；零漂调至零后将板卡放回二次室内原位，将二次室关闭。
若零漂较小，则将短接转换开关一端连接到手车二次面板X6：9端子，另一端连接到X6：10；合上转换开关，使其接点接通；此时DCP显示馈线电流应为12000A左右，用万用表测X6：5和6间电压应为正10V左右；将转换开关打到分位，使其接点断开。拆掉转换开关，再次确认零漂值。
（4）检查SU卡：手动按合闸按钮，断路器应能够正常合闸，从而判断SU卡是否正常工作。
（5）检查分闸卡、电容卡：手动按分闸按钮，断路器应能够正常分闸，从而判断分闸卡是否正常工作；分闸成功后，电容板上X3：6和X3：7上的充电信号消失约8秒（X3：6和X3：7合闸状态下为接通，分闸后，此对节点断开约8秒），伴随充电声，且此时按合闸按钮无法进行电气合闸，从而再次验证电容卡是否正常工作。
（6）检查SU卡、分闸卡：在断路器为分位的情况下，先按下分闸按钮保持不放，再按合闸按钮，断路器应该保持为分位；在断路器为合位的情况下，先按下合闸按钮保持不放，再按分闸按钮，断路器应该转变为分位。
（7）检查电容卡，电容脱扣，复位功能：在DCP106面板执行TEST1操作[3]，电容脱扣应启动，断路器跳闸，其声音与普通直接分闸不同；线路测试应启动，面板指示灯应亮起；线路测试闭锁后，手动按分闸按钮，线路测试封锁信号应该被复位，指示灯应熄灭。
（8）收工整理：对断路器进行一次分闸、合闸及TEST1跳闸的测试，确保断路器状态良好后不再对断路器进行操作，关闭电源。
（9）实测效果：测试过程中，发现1台断路器板卡故障，1台断路器机械结构故障，均导致断路器无法正常合闸。使用该测试装置，及时发现了设备故障，有效杜绝了供电隐患。
5.结语
经过对深圳地铁某线1500V直流开关柜断路器手车进行实际运用，证明该装置简便可行，操作可靠，有一定的实用推广价值。
参考文献：
[1] GE Power Controls. High Speed DC Circuit Breaker TYPE GERAPID HINTS + INSTRUCTIONS[Z]2005：6-14.
[2] Balfour Beatty Rail Power System. Manual DCP 106/007EN Digital control and protection unit[Z]2005.
【关键词】直流断路器手车；离线；测试装置
1.引言
城市轨道交通牵引供电系统一般采用直流供电形式，其牵引变电所直流开关柜采用可更换的手车式直流断路器，且通常设置有备用断路器手车，以便在故障时能够快速更换，缩短停电时间。根据项目设计不同，断路器手车分为含保护装置和不含保护装置两种。本文以深圳地铁某线1500V直流断路器手车为例，设计了一种移动式直流断路器手车离线测试装置，可以对断路器手车进行离线测试，从而判断其是否能够正常工作。
2.设计方案
2.1设备现状
深圳地铁某线1500V直流开关柜使用上海电器成套厂有限公司的STR系列直流开关柜，直流断路器使用GE公司的Gerapid系列，保护装置使用德国BalfourBeattyRail公司的DCP1x6系列，但其備用断路器手车不含保护装置。直流断路器手车中含有控制保护板，其功能分别如下[1]：
（1）SEL卡：负责模拟量变换和输入；（2）电源卡：负责给各板卡提供电源；（3）ST卡：负责普通的断路器分闸；（4）SU卡：负责断路器合闸；（5）电容卡：负责快速的电容脱扣，比ST卡更快使断路器分闸。上述板卡经常出现故障，导致断路器无法使用。此外断路器机械传动部件如脱扣器和卡子、绝缘橡胶垫片等等也多次出现故障，导致断路器无法正常分合闸甚至跳闸。
2.2设计目标
测试装置需要具备以下功能：
（1）对SEL卡、电源卡、ST卡、SU卡、电容卡进行检测，判断各板卡是否正常工作；
（2）能进行断路器分、合闸操作：操作人员通过按钮或开关，能实现对断路器进行分合闸的目的，从而检验断路器各机械传动部分是否正常；
（3）能触发保护装置自检，利用自检功能检查装置；
（4）预留一定的扩展，以便将来增加其他功能，如检验线路测试功能；
（5）装置体积小巧、便于移动，至多2人可完成全部运输、安装和测试工作。
3.测试装置
3.1总体布局
根据设计方案，结合设备的工作原理，设计测试装置总体布局如图1所示。
3.2装置构成
（1）电源：断路器分合闸线圈工作需要DC220V电源、控制保护板需要DC24V电源。由于实际维护过程中，现场较易取得AC220V电源，故DC220V、DC24V电源分别由AC220V-DC220V、AC220V-DC24V电源装换装置转换而来。
（2）输入：手动分闸、合闸信号，分别由两个独立的按钮开关实现；为了校验SEL板卡的满量程测量值，还需要一个短接开关用于短接相关测量信号端子，短接开关使用2档转换开关。
（3）控制单元：使用设备配套的德国BalfourBeattyRail公司的DCP106综保装置。
（4）输出：模拟量信号输出（分合闸信号）、数字量输出均通过航空插头输出连接至断路器手车。
（5）其他：二次线、端子排、航空插头、继电器等。
图 1移动式直流断路器手车离线测试装置总体布局
4.测试过程及实测效果
根据断路器各部件工作原理[2]，设计测试过程如下：
（1）检查电容卡：接通装置电源时，电容卡开始充电，断路器手车二次室中应有电容充电声，充电过程大约8秒时间，在此期间无法进行合闸操作，由此可判断电容卡工作是否正常。
（2）检查DCP106和电源卡：DCP106启动完毕后，面板ready、no section volt.、remote off、fieldbus fails指示灯亮，其余指示灯灭。 进入MLP菜单，查看故障报警信号，MLP中除“O c sect.volt.fail”及“O * prot.grow-1 ON”外无其他报文。若DCP106工作不正常，则需检查外部电源及DCP106电源卡是否正常。用万用表测量端子X2：5（+24VDC）和X2：7（0V），电压应为22.8-25.2V，从而判断电源卡工作是否正常。
（3）检查SEL卡：进入MES菜单，查看馈线电流显示零漂值。
若零漂较大，则断开装置电源，用螺丝批打开手车二次室面板；松开SEL板卡的螺丝，拆下二次线和地线后将其取出；保持SEL暴露在外，以便观察和调节板卡上的元件；重新连接SEL卡二次线和地线，并接通电源；旋转R37电位器调整和检测零漂值，若输出电流为负值，则顺时针旋转电位器R37；若输出电流为正值，则逆时针旋转电位器R37。调节R37至零漂为零；若将R37调到最小仍有正的零偏，则调节R47使零偏为负的200～400A。然后调节R37使零漂为零。将转换开关一端连接到手车二次面板X6：9端子，另一端连接到X6：10。合上转换开关，调节R49至DCP显示馈线电流为12000A左右，万用表测X6：5和6间电压为正10V左右。将转换开关打到分位。拆除短接开关接线，再次确认零漂值并做好记录；零漂调至零后将板卡放回二次室内原位，将二次室关闭。
若零漂较小，则将短接转换开关一端连接到手车二次面板X6：9端子，另一端连接到X6：10；合上转换开关，使其接点接通；此时DCP显示馈线电流应为12000A左右，用万用表测X6：5和6间电压应为正10V左右；将转换开关打到分位，使其接点断开。拆掉转换开关，再次确认零漂值。
（4）检查SU卡：手动按合闸按钮，断路器应能够正常合闸，从而判断SU卡是否正常工作。
（5）检查分闸卡、电容卡：手动按分闸按钮，断路器应能够正常分闸，从而判断分闸卡是否正常工作；分闸成功后，电容板上X3：6和X3：7上的充电信号消失约8秒（X3：6和X3：7合闸状态下为接通，分闸后，此对节点断开约8秒），伴随充电声，且此时按合闸按钮无法进行电气合闸，从而再次验证电容卡是否正常工作。
（6）检查SU卡、分闸卡：在断路器为分位的情况下，先按下分闸按钮保持不放，再按合闸按钮，断路器应该保持为分位；在断路器为合位的情况下，先按下合闸按钮保持不放，再按分闸按钮，断路器应该转变为分位。
（7）检查电容卡，电容脱扣，复位功能：在DCP106面板执行TEST1操作[3]，电容脱扣应启动，断路器跳闸，其声音与普通直接分闸不同；线路测试应启动，面板指示灯应亮起；线路测试闭锁后，手动按分闸按钮，线路测试封锁信号应该被复位，指示灯应熄灭。
（8）收工整理：对断路器进行一次分闸、合闸及TEST1跳闸的测试，确保断路器状态良好后不再对断路器进行操作，关闭电源。
（9）实测效果：测试过程中，发现1台断路器板卡故障，1台断路器机械结构故障，均导致断路器无法正常合闸。使用该测试装置，及时发现了设备故障，有效杜绝了供电隐患。
5.结语
经过对深圳地铁某线1500V直流开关柜断路器手车进行实际运用，证明该装置简便可行，操作可靠，有一定的实用推广价值。
参考文献：
[1] GE Power Controls. High Speed DC Circuit Breaker TYPE GERAPID HINTS + INSTRUCTIONS[Z]2005：6-14.
[2] Balfour Beatty Rail Power System. Manual DCP 106/007EN Digital control and protection unit[Z]2005.