抽屜式框架斷路器A相觸頭過熱淺析

商克松　楊浩　劉剛

摘 要：抽屜式框架斷路器易更換檢修、操作簡便，被大量應用于低壓配電系統中，但在一些安全運行要求高、負荷高的場合，其選用往往偏重于功能和價格，忽視了品牌效應和設備結構特點存在的安全隱患，本文根據實際案例進行了分析論述。

關鍵詞：抽屜式框架斷路器；過熱；橋型觸頭；安全隱患

框架斷路器又稱萬能式斷路器，是一種能夠接通、承載、分斷額定電流和規定短路電流的機械開關電器，有較強的電流承載和分斷能力，被廣泛應用于低壓配電系統中。其最顯著特點是具有智能化功能，包括過載長延時、短路短延時、瞬時動作的三段保護功能及動作時間可調、故障記憶、負載監控、通訊等功能。

框架斷路器又可分為固定式和抽屜式兩種，抽屜式框架斷路器由于更換、檢修便捷，被大量應用。在一些安全運行要求高、負荷高的場合，選用抽屜式框架斷路器，在設備運行時則存在一些安全隱患。

1 問題現象描述

某企業低壓配電系統選擇使用國內品牌抽屜式框架斷路器，所帶負載主要為空壓機、制冷機等高負荷連續生產設備。

自2011年起，低壓配電系統發生多起因斷路器端子過熱造成的掉閘停機事故，造成大量生產和設備損失。在這些問題中，額定電流為4000A的抽屜式框架斷路器也發生多起類似故障，且故障現象較為一致，故障現象為：A相端子過熱，溫度范圍為90℃～110℃，與B相、C相比較，高出20℃～30℃。

2 簡單判斷觸頭發熱原因

設備過載、散熱效果差、電氣接觸不良等可能會導致電氣設備發熱，導致斷路器端子發熱的直接原因需要進一步分析。

①假設設備過載、散熱效果差是造成觸頭過熱的主要原因，故障現象應表現為三相均過熱，與實際表現為A相觸頭過熱的故障現象有較大差別。②從設備運行記錄得知，框架斷路器運行電流約為1500～3100A，為額定電流的37.5%～77.5%，即未超過其額定電流，設備過載非斷路器端子過熱原因。③另外，該企業配電室配置有中央空調，環境溫度常年保持在18℃～27℃，最高溫度不超過31℃，具有良好的散熱環境，環境溫度非斷路器端子過熱原因。

電氣接觸不良導致框架斷路器端子過熱存在較大的可能性。

3 斷路器解體檢查

對發熱的抽屜式框架斷路器解體，觀察橋型觸頭與斷路器內部的動、靜觸頭，以及其他異常部位。

①A相橋型觸頭呈松散狀，彈簧受熱張力不足，B相與C相橋型觸頭無此現象。②A相觸頭端面接觸面積小于B相與C相，接觸痕跡不明顯，有較為明顯的氧化層。③三相靜觸頭端面不在同一水平面，A相端面低于其他兩相。

4 故障原因分析

對斷路器解體檢查后發現，由于A相靜觸頭端面低于其他兩相，在斷路器閉合狀態時，A相動觸頭作用于靜觸頭上的力較小。動觸頭接觸面為一圓弧狀，靜觸頭接觸面在斷路器閉合時的沖擊力作用下會發生形變。

如圖1所示，在斷路器閉合時，A相動、靜觸頭接觸面積與電流載流面積較小，隨之接觸電阻較大。

根據焦耳定律公式Q=I2Rt，在設備運行時，在A相動、靜觸頭處會產生較多的熱量。產生的熱量使接觸面氧化并生成氧化層薄膜，增加了接觸電阻。

銅質導體具有良好的熱傳導性，斷路器內部觸點產生熱量傳導至橋型觸頭處，如圖2所示。橋型觸頭的作用是連接斷路器與外部電源負載，以彈簧張力使斷路器觸頭、外部接線端子與橋型觸頭接觸。

橋型觸頭的彈簧張力在熱量的作用下逐漸變小，接觸電阻變大，產生更多的熱量。這些熱量致使彈簧張力再次變小，橋型觸頭越加松散，形成惡性循環，最終導致斷路器A相端子過熱。

綜上所述，導致抽屜式框架斷路器A相端子過熱的直接原因為斷路器內部A相靜觸頭低于其他相所在平面，電流載流面積較小。

5 解決對策

針對此類設備故障，設備管理部門制定了以下對策：

①做好負載管理監控，使設備在低負荷狀態下運行。②增加設備巡視頻次，利用紅外測溫儀對斷路器端子溫度進行測量，加強管理力度。③做好備件儲備，保障安全生產，必要時停機更換。

6 結束語

我們在設備選型時，往往偏重于功能和價格，忽視了品牌效應和設備結構特點存在的安全隱患。

配電系統對于生產生活的重要性不言而喻，在安全運行要求高、負荷高的場合，配電設備的選型尤為重要。

參考文獻：

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