陳凱 鄭銘洲 曹睿 朱躍 李宇昊 李灑灑

摘要：經(jīng)過(guò)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(hù)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(guò)彈簧、彈片將接入的鋁線(xiàn)與銅夾頭緊密咬合，使得鋁線(xiàn)與銅夾頭間空隙縮小，避免了鋁線(xiàn)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(xiàn)路的過(guò)載、短路、過(guò)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(xiàn)終端進(jìn)線(xiàn)側(cè)的鋁絞線(xiàn)多使用壓接式接入方式，絞線(xiàn)壓接后發(fā)生散股，極大增加接觸電阻;銅夾頭和鋁導(dǎo)線(xiàn)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(guò)熱，循環(huán)往復(fù)直至燒斷鋁導(dǎo)線(xiàn);鋁的膨脹系數(shù)高達(dá)23×10-6/℃，線(xiàn)路斷電冷卻后鋁線(xiàn)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(lèi)故障事件的發(fā)生，需要將開(kāi)關(guān)進(jìn)線(xiàn)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(xiàn)，實(shí)際使用中容易造成導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)端采用彈簧固定U形下咬合片、鋁導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)端溫升。

1.2 咬合結(jié)構(gòu)

微型斷路器進(jìn)線(xiàn)端的咬合件形狀由平板形改進(jìn)為U字形，經(jīng)過(guò)壓接形變測(cè)試，鋁導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)端散股情況得到改善，絞線(xiàn)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(xiàn)端溫升。

1.3 外殼結(jié)構(gòu)

原微型斷路器外殼進(jìn)線(xiàn)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(xiàn)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?chē)h(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(xiàn)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(chǎng)試驗(yàn)，在100次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，統(tǒng)計(jì)各樣品開(kāi)關(guān)進(jìn)線(xiàn)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(xiàn)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(chǎng)上的其他同類(lèi)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(zhǎng)了微型斷路器的使用壽命以及提高了電力傳輸線(xiàn)路的可靠性，避免了因微型斷路器溫升過(guò)高而發(fā)生自燒毀給用戶(hù)的生活和生產(chǎn)造成不利影響，解決了用戶(hù)心中的安全隱患，提升了供電公司“獲得電力”服務(wù)水平，滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)優(yōu)質(zhì)電力日益增長(zhǎng)的需求。