一種插入式斷路器發熱優化改造

楊小剛

摘要： 我公司在前期電氣設計施工安裝時大量采用了較為先進、更換方便的插入式低壓斷路器，全廠共有此種類型的低壓斷路器 110 臺，容量為???? 160A-800A， 采用電動式操作機構， 由于現場硫化氫腐蝕性氣體較為嚴重， 硫化氫氣體進入插頭內部， 已造成 60 余臺斷路器嚴重過熱燒壞， 故障率高達 50% 以上;且因斷路器所帶負荷的重要性，多次造成系統設備停運、減產，造成的生產經濟損失嚴重。

關鍵詞： 斷路器;發熱燒毀

1、項目主要內容

燒壞的斷路器采用插入式底座，底座上側直連低壓母線，在最初發生 幾起低壓斷路器燒壞事故時，懷疑是過負荷所致，但通過同類型設備及更 換后的電流測 0 量發現運行電流遠未超過低壓斷路器容量的 80%， 因斷路 器底座已燒壞，且底座上側為母線直連，無法對燒壞的底座進行更換，有 些設備因其在生產中的重要性，不得已只能僅更換新斷路器，更換后的新 斷路器由于和已過熱底座結合面存在碳化、緊固彈簧過熱乏力等原因，也 不能維持太長運行時間。

插入式斷路器安裝形式，正視圖，可帶電插拔（圖 1）

底座后視圖，上側連接低壓母線，系統正常生產時母線不能停電，不 能更換燒壞的底座（圖 2）

安裝在一體的形式（圖 3）

下圖為燒壞的插入式斷路器底座及斷路器（圖 4）

插入示意圖，因硫化氫氣體腐蝕導致動、靜觸頭接觸不良發熱，夾緊 片、箍緊彈簧過熱后已嚴重變形乏力，不能抱緊動觸頭，最終導致斷路器 發熱燒壞（圖 7）

2、創新點

燒壞的斷路器采用插入式底座，底座上側直連低壓母線，在最初發生 幾起低壓斷路器燒壞事故時，懷疑是過負荷所致，但通過同類型設備及更 換后的電流測 0 量發現運行電流遠未超過低壓斷路器容量的 80%， 因斷路 器底座已燒壞，且底座上側為母線直連，無法對燒壞的底座進行更換，有 些設備因其在生產中的重要性，不得已只能僅更換新斷路器，更換后的新 斷路器由于和已過熱底座結合面存在碳化、緊固彈簧過熱乏力等原因，也 不能維持太長運行時間。

接下來，車間將此問題反饋給廠家，廠家人員派技術人員到我公司現 場查看，得出的結論是：插入式斷路器接線柱由于是分體設計，因我廠開 關運行環境中有腐蝕性氣體， 此類分體式接線柱在氣體腐蝕嚴重下不適用， 然后將問題及燒壞的斷路器圖片等帶回廠家，之后經廠家技術組分析改造 將分體式接線柱表面鍍層的材料進行重新調整，試運也未解決發熱現象;? 還有一個方法就是將低壓斷路器選型進行更換，由于大量低壓斷路器都裝 在 GCS 柜內，主母排、支路分母排都已設計好，改造將是個巨大的工程，? 且耗資極大，這個方案根本無法實施。對此問題廠家最終結論是：插入式 低壓斷路器因環境腐蝕性原因在我廠不適用，他們也沒有確實可行的解決 方案，表示無能為力。

經對燒壞的低壓斷路器及底座拆下后仔細研究，發現主發熱點在接插 柱的結合處，如果把這個結合點焊在一起是不是能解決接觸發熱問題，主 要還得考慮焊在一起后能不能進行低壓斷路器的帶電更換，經對接插柱進 行銀焊后，發現整體接線柱燒黑，表面鍍銀層燒壞，材質性能發生改變、 說明此焊接方法不太適用。

3、實施

經過反復試驗，我們偶爾發現鋅這種材料與硫化氫氣體不發生反應， 不會對其造成腐蝕。接下后我重新改造，按分體式接線柱進行尺寸測量、 繪圖，聯系數控加工廠家，要求利用含銅量必須在 99%以上的紫銅棒進行 加工，將加工后的紫銅棒鍍鋅防腐處理。

耐硫化氫腐蝕環境的新型低壓斷路器， 包括 CM1 型斷路器（1）、插入? 式底座（2）與一體式連接導通銅棒（3）。CM1 型斷路器（1）通過一體式? 連接導通銅棒（3）與插入式底座（2）連接。其特征在于： 插入式底座（2） 取消了原有結構中的止鎖銷（4），拆除了靜插件（5）。利用一體式連接導? 通銅棒（3） 將 CM1 型斷路器（1）與插入式底座（2）連接。一體式連接? 導通銅棒（3） 材質采用含銅量在 99.9%以上（T2） 的紫銅， 表面由鍍銀更? 改為鍍鋅， 增強了斷路器的耐腐蝕性。CM1 型斷路器（1）主體結構未做任? 何變化，僅取消了動插件（6）。

需更換斷路器時，因一體式連接導通銅棒固定在底座后側硬銅排上， 可帶電拆下斷路器上側緊固螺栓，拆下斷路器下側螺栓，拔出斷路器，更 換新斷路器擰緊螺栓即可，保留了原有設計的優點。

借公司系統短停處理問題期間，我將特制加工的一體式接線柱對所有 已發熱嚴重的插入式低壓斷路器進行改造更換，紫銅棒接線柱與斷路器接 線板的緊固力矩經反復試驗，M10 的銅螺母力矩規定在 25N，并試驗能帶電 插拔更換斷路器， 與原帶電設備優點保持一致，且改造費用極低。全部更換 后送電溫度都保持在較低范圍內（電纜頭、螺絲、電纜末端溫度基本一致）。

4、推廣應用情況或預期推廣情況

廠家技術人員到我公司現場查看改造效果后，提出極高的評價，計劃 將以后的新斷路器設計為我們改造的形式。

5、取得的效益或預期取得的效果（經濟效益附計算過程）

將更換改造為一體式接線柱的低壓斷路器送電后，滿負荷前三天每 1 小時測溫一次，后一周每 3 小時測溫一次，正值夏季配電室高溫炎熱，經 過長達兩個多月的試驗， 接線柱、底座、低壓斷路器溫度始終保持在 38-45 度左右，自此，圓滿的解決了這個困擾了我們 3 年的難題。

產生的經濟效益：

銅棒及加工費用：32000 元

共對 86 臺過熱的開關進行銅棒更換，如更換新開關及底座費用為： （按每臺插入式斷路器均價 6500 元計算）：6500*86=559000 元???? 按避免斷路器過熱燒毀導致系統減產、停車的費用計算不可估量。

參考文獻：

[1]佘定輝.塑料外殼式斷路器過電流保護系統的設計與實現[J].江蘇電 器， 2008，（3）： 22-24.

[2]陳一民， 李宏文， 張小青， 等.低壓塑料外殼式斷路器接線端子溫升 影響因素研究[J].低壓電器， 2009，（13）： 7-9.