淺談真空斷路器再制造技術及市場發展

康小剛

（廈門ABB開關有限公司，福建廈門361000）

0 引言

延長真空斷路器（以下簡稱“斷路器”）的使用壽命和安全可靠性，一直是最終用戶和制造廠家的追求，再制造工程技術在機電工程領域的成功應用，為延長斷路器壽命和提高其安全可靠性提供了參考，同時機電再制造市場的發展進一步促進了斷路器再制造市場的快速發展。

1 再制造工程

1.1 再制造工程概念

中國工程院院士徐濱士指出，再制造是一個以產品全壽命周期設計和管理為指導，以優質、高效、節能、節材、環保為目標，以先進技術和產業化為手段，來修復或改造廢舊產品的一系列技術措施或工程活動的總稱。與制造新產品相比，再制造產品可節省成本50%，節能60%，節材70%，幾乎不產生固體廢物，可以最大限度地保留裝備的附加值，有利于環保和可持續發展。

1.2 再制造與維修、翻新的區別

再制造與維修、翻新最大的區別在于產品的質量和可靠性，兩者執行的技術標準不一樣，再制造的零部件技術標準要達到或超過新零部件出廠標準，有做統一要求；維修、翻新的零部件只要滿足能恢復產品使用功能即可，沒做統一要求。

2 斷路器再制造原因、零部件評估

斷路器全壽命周期分為磨合期、穩定期、退役期、延壽期四個階段，從設備壽命—故障率曲線（圖1）可以看出，隨著時間的推移，受電、熱、機械、環境應力的綜合作用影響，斷路器進入退役期后故障率會迅速上升。由于科學技術的發展，新材料、新工藝、新技術的不斷涌現，對退役期內的斷路器通過再制造新技術延長使用壽命已成為可能。

圖1 設備壽命—故障率曲線圖

2.1 再制造原因

2.1.1 技術成熟

斷路器零部件失效多發生在可動部件，失效形式多表現為磨損、變形、斷裂掉塊等。目前各種成熟的再制造技術，特別是先進的表面工程技術，不僅可以修復以上各種失效，而且使提升部件性能也成為可能。

2.1.2 互換性高

斷路器屬于批量化生產的標準化產品，同一批次、規格型號相同的斷路器零部件之間可以替換；退役期的斷路器殘余附加值高，大部分零部件還有利用價值，部分零件甚至可以直接使用。

2.1.3 成本低

對于斷路器原制造廠家，再制造斷路器和新斷路器的生產裝配、檢測試驗、包裝發運等流程和內容基本都相同，所以斷路器再制造的生產成本相對比較低。

2.2 零部件評估

一臺斷路器由120多個零部件構成，由于材質和動作頻率差異，每個零部件的使用壽命、故障率、殘值均不相同，根據“短板理論”，通過提高短壽命零部件的壽命，可使斷路器的整體壽命得以延長。表1為標準斷路器的主要元器件再制造評估表，通過對各元器件的綜合評估，列出需要通過再制造技術延長壽命的元器件。

表1 標準斷路器的主要元器件再制造評估表

3 斷路器再制造流程及實施

3.1 斷路器再制造流程

對斷路器進行拆解、清洗、檢測后，可將其分為：可再制造件、完好件、報廢件。對于可再制造件進行再制造加工；對于完好件直接利用；對于易損件和不可再制造件進行報廢，使用新的原廠新配件進行替換。具體流程如圖2所示。

3.2 斷路器再制造實施

從以上流程可以看出，斷路器再制造工程實施中的關鍵技術包括無損檢測、再制造加工和再制造智能化，具體如下：

3.2.1 無損檢測

圖2 斷路器再制造流程

部件清洗后，借助先進的檢測設備對部件的完整性和內部結構進行檢測，以掌握部件的準確信息。無損檢測方法包括超聲波檢測、X射線檢測、局部放電檢測、真空度檢測等，通過系統化無損檢測，建立壽命評估分析模型，評估零部件的剩余壽命。如通過使用X射線探測儀、真空度檢測儀、工頻耐壓儀等儀器對真空滅弧室進行無損檢測，建立真空滅弧室壽命評估分析模型，依據模型計算出剩余的壽命。

3.2.2 再制造加工

斷路器在使用過程中，一些零部件因磨損、變形、破損、腐蝕和其他損傷而改變了原有的幾何形狀和尺寸，從而破壞了零部件間的配合特性和工作能力，使部件、總成甚至整機的正常工作受到影響，通過再制造表面恢復技術，使零件的幾何形狀和尺寸不低于出廠的技術要求。如斷路器滅弧室下端的動觸頭導桿，是滅弧室與下觸臂連接的關鍵零件，斷路器每次分合閘時導桿都要與滾珠環上下摩擦運動，如果沒有定期保養，會造成導桿表面磨損嚴重，鍍銀層遭到破壞。在對滅弧室的動觸頭導桿再制造加工時，采用了再制造的修復尺寸法對表面劃痕及鍍銀層進行修復，修復后的導桿表面尺寸、形狀、硬度等各項參數不低于新的動觸頭導桿出廠要求。

3.2.3 再制造智能化

隨著科學的不斷發展，新技術不斷涌現，在斷路器的再制造過程中，將新技術應用到再制造斷路器上，實現斷路器的再制造智能化。針對再制造斷路器，目前已規模化實際應用的新技術模塊如下：

（1）斷路器在線溫度監測模塊。觸臂再制造加工時，將六個無線測溫模塊鑲嵌在上下六個觸臂內，實現斷路器測溫功能。該測溫模塊安裝方式為觸臂上安裝，比靜觸頭上的安裝方式更安全，更方便檢修。模塊由嵌套在觸臂上的環形互感器進行供電，比采用電池供電方式的無線信號更穩定、更可靠。溫度傳感器是鑲嵌在斷路器觸臂內，通過熱傳導測量動靜觸頭連接處的溫度，比用扎帶捆綁在靜觸頭上的傳感器測溫更準確、更安全。

（2）斷路器在線機械特性監測模塊。操作機構再制造加工時，在機構的主軸上加裝位移傳感器，監測機械特性；分合閘脫扣器、儲能電機更換時，在動作回路上加裝霍爾傳感器，在線監測分合閘脫扣器、儲能電機的運行健康狀態，每操作一次分合閘，后臺會實時顯示出本次分合閘的機械特性參數（分合閘時間和速度、彈跳、不同期等）和分合閘脫扣器、儲能電機的動作電流曲線，對了解斷路器運行狀況狀態有著重要的意義，實現真正意義上的狀態檢修。

（3）斷路器手車遠程電動操作模塊。斷路器底盤進行再制造加工時，只需將模塊化的斷路器手車電動操作安裝在斷路器底盤上，就可以對斷路器手車進行遠程的搖進搖出操作，與開關柜的接地開關、斷路器分合閘的機械閉鎖功能保持不變，滿足五防機械閉鎖要求，能實現無人值守變電站的遠程操作功能。

4 斷路器再制造市場發展

斷路器再制造是近幾年伴隨機電設備再制造市場發展而發展起來的一個新興再制造領域，隨著進入退役期的斷路器數量增加，斷路器再制造市場的發展速度加快，主要表現為以下幾點：

4.1 市場容量大、發展后勁足

據統計，2000—2010年期間建設的變電站，累計使用中壓斷路器近200萬臺，該批斷路器目前已開始進入退役期，并且隨著時間的推移，進入退役期的數量會越來越多。面對這些即將超期服役的斷路器，通過再制造技術延長斷路器壽命是一種最優的選擇方案，既可以減少停電時間，也可以節約再投資費用。

4.2 高性價比

當斷路器出現故障需要采購時，選擇再制造斷路器是目前的一種潮流，客戶有了更多的選擇性。再制造的斷路器生產規格完全符合新斷路器出廠標準，而價格僅為新品的50%～70%，具有極強的價格優勢，性價比非常高，是目前很多客戶的首選。

4.3 創造價值

很多開關柜不能正常使用主要是由斷路器缺乏零部件，無法修復造成的，究其原因是原有斷路器的零件加工精度低，造成動靜觸頭咬合力度不夠、操作機構動作不到位、搖進搖出機構卡澀等各類故障。通過對現有斷路器進行再制造，可以彌補斷路器的短板，使開關柜快速恢復正常運行，并且延長了開關柜的使用壽命，節省了重新采購開關柜的投資，為客戶創造了更多的價值。

5 結語

斷路器再制造業務適合批量生產的同規格斷路器，國內斷路器出貨量較大的廠家已經嗅到斷路器再制造的商機，目前均已開展了斷路器再制造業務，如ABB的VD4斷路器置換、延壽業務，就是針對進入退役期內的斷路器，采用斷路器再制造技術，為客戶提供不同規格的再制造斷路器。例如對變電站已進入退役期的斷路器進行再制造，實現斷路器溫度、機械特性的在線狀態監測和斷路器手車遠程操作，由原來的傳統檢修升級為在線狀態檢修，同時使斷路器的使用壽命延長一倍，實現無人值守變電站功能。所以，斷路器再制造產業化發展是今后的大趨勢，相信很快將會有一大批斷路器制造企業加入該行業。