內(nèi)置咬合部件的微型斷路器的研制

陳凱 鄭銘洲 曹睿 朱躍 李宇昊 李灑灑

摘要：經(jīng)過對(duì)微型斷路器的故障調(diào)研發(fā)現(xiàn)，60%表現(xiàn)為表前故障，其中70%的故障為微斷上樁緩慢發(fā)熱燒熔故障，嚴(yán)重影響用戶的生活用電并且具有引發(fā)火災(zāi)的隱患。為此，本文借鑒咬合原理，通過彈簧、彈片將接入的鋁線與銅夾頭緊密咬合，使得鋁線與銅夾頭間空隙縮小，避免了鋁線散股，抑制膜電阻與火花的產(chǎn)生，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫升的控制，降低了微型斷路器的故障率。

關(guān)鍵詞： 微型斷路器;溫升穩(wěn)態(tài)值;咬合部件;故障隱患

0 引言

微型斷路器是民用建筑中應(yīng)用最廣泛的一種終端保護(hù)電器，主要用于線路的過載、短路、過電流、失壓、欠壓、接地、漏電等情況的保護(hù)、操作等用途。

當(dāng)前，許多鄉(xiāng)鎮(zhèn)和廣大農(nóng)村地區(qū)在配線終端進(jìn)線側(cè)的鋁絞線多使用壓接式接入方式，絞線壓接后發(fā)生散股，極大增加接觸電阻;銅夾頭和鋁導(dǎo)線之間的微縫隙空間放電產(chǎn)生微弧小火花，膜電阻變大引起連接處過熱，循環(huán)往復(fù)直至燒斷鋁導(dǎo)線;鋁的膨脹系數(shù)高達(dá)23×10-6/℃，線路斷電冷卻后鋁線稍許壓扁而不能完全恢復(fù)原狀，連接處空隙松動(dòng)，致使膜電阻變大。

為減少此類故障事件的發(fā)生，需要將開關(guān)進(jìn)線端溫升控制在極限溫升范圍內(nèi)，由GB/T 10963.1標(biāo)準(zhǔn)可知，63A額定電流下，溫升穩(wěn)態(tài)值應(yīng)穩(wěn)定在60K范圍內(nèi)[1]。

1 內(nèi)置咬合部件的微型斷路器結(jié)構(gòu)研制

1.1 緊固結(jié)構(gòu)

原微型斷路器采用自攻螺絲壓接鋁導(dǎo)線，實(shí)際使用中容易造成導(dǎo)線散股，接觸點(diǎn)空隙增大，進(jìn)而使接觸電阻變大，產(chǎn)生較多熱量，易引發(fā)故障。本文在微型斷路器進(jìn)線端采用彈簧固定U形下咬合片、鋁導(dǎo)線和U形雙金屬片，經(jīng)接觸電阻試驗(yàn)與牢固性試驗(yàn)，測(cè)得該緊固結(jié)構(gòu)下接觸電阻值141uohm，相較于原結(jié)構(gòu)大幅降低，牢固程度也更優(yōu)。從緊固結(jié)構(gòu)方面有效降低了進(jìn)線端溫升。

1.2 咬合結(jié)構(gòu)

微型斷路器進(jìn)線端的咬合件形狀由平板形改進(jìn)為U字形，經(jīng)過壓接形變測(cè)試，鋁導(dǎo)線進(jìn)線端散股情況得到改善，絞線壓接后散股發(fā)生率小于10%進(jìn)一步降低了接觸電阻。另外，兩種咬合件形狀方案的溫升數(shù)據(jù)表明，平板形咬合件的溫升平均值達(dá)到9.67K，大于U字形咬合件的溫升均值6.82K，表明U字形咬合件溫升控制效果更優(yōu)。從咬合結(jié)構(gòu)方面有效降低了進(jìn)線端溫升。

1.3 外殼結(jié)構(gòu)

原微型斷路器外殼進(jìn)線端嵌套部分較窄，難以有效散熱，為得到較好的溫升控制效果，微型斷路器外殼進(jìn)線端嵌套部位進(jìn)行加寬且加裝了散熱槽。利用紅外測(cè)溫，對(duì)外殼的部件內(nèi)與周圍環(huán)境對(duì)流傳熱至相同溫度的總時(shí)間（散熱時(shí)間）進(jìn)行計(jì)時(shí)測(cè)試，原外殼的散熱時(shí)間平均為264s，遠(yuǎn)大于加寬帶散熱槽式外殼的147.5s，故加寬帶散熱槽式外殼達(dá)到了更快散熱的目的。從外殼結(jié)構(gòu)方面有效降低了進(jìn)線端溫升。

2效果驗(yàn)證

本文針對(duì)內(nèi)置咬合部件的微型斷路器裝置進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，在100次現(xiàn)場試驗(yàn)中，統(tǒng)計(jì)各樣品開關(guān)進(jìn)線端溫升穩(wěn)態(tài)值情況，結(jié)果如下表6-1所示：

從表中數(shù)據(jù)可以看出，在采用了內(nèi)置咬合部件的微型斷路器裝置的情況下，溫升穩(wěn)態(tài)值被控制在了60K范圍內(nèi)。

3 結(jié)論

本文所述內(nèi)置咬合部件的微型斷路器裝置分別從緊固模塊、咬合模塊、嵌套模塊三個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)，并與原裝置進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，最后針對(duì)該裝置進(jìn)線端的溫升穩(wěn)態(tài)值進(jìn)行效果驗(yàn)證且得到良好反饋，溫升控制效果良好。

內(nèi)置咬合部件的微型斷路器裝置成本僅為31元，同比電力市場上的其他同類型具有溫控手段的微型斷路器，成本更低。在實(shí)際應(yīng)用中延長了微型斷路器的使用壽命以及提高了電力傳輸線路的可靠性，避免了因微型斷路器溫升過高而發(fā)生自燒毀給用戶的生活和生產(chǎn)造成不利影響，解決了用戶心中的安全隱患，提升了供電公司“獲得電力”服務(wù)水平，滿足用戶對(duì)優(yōu)質(zhì)電力日益增長的需求。