淺談一種防雷擊斷路器的研究開發(fā)

溫小遠(yuǎn)

【摘要】本文就電器領(lǐng)域廣泛使用的斷路器進(jìn)行研制探討，最終設(shè)計開發(fā)出一種具有很好防雷擊功能的斷路器，滿足了電力系統(tǒng)的使用需要。

【關(guān)鍵詞】：防雷擊 ?斷路器 ?研究開發(fā)

1 背景概述

斷路器是電器系統(tǒng)中最重要的保護(hù)和控制元器件，具有過載，短路保護(hù)功能，隨著科學(xué)技術(shù)技術(shù)的發(fā)展，對斷路器的要求越來越高，一些重要用電設(shè)施（如通訊基站、變電站）對斷路器的防雷性能要求更是如此。目前，國內(nèi)的斷路器由于在結(jié)構(gòu)及材質(zhì)方面的原因，在受到雷擊時斷路器時常會誤操作，影響設(shè)備的正常使用，防雷效果差，本文談及的防雷擊斷路器是利用液壓電磁脫扣原理，通過對斷路器內(nèi)部結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等方面的研究開發(fā)，實現(xiàn)斷路器在雷電沖擊時既不脫扣又不損壞用電產(chǎn)品。斷路器的市場需求量十分巨大，從國外市場看，液磁式設(shè)備用斷路器在20世紀(jì)70年代初僅為百分之幾， 80年代約為10%，90年代約為18%，目前已達(dá)20%。從生產(chǎn)國家看，日本、美國、英國、法國等發(fā)達(dá)國家側(cè)重發(fā)展液磁式斷路器、防雷液磁式斷路器。我國目前液磁式設(shè)備斷路器的發(fā)展已進(jìn)入快車道。就我國市場來看，防雷液磁式斷路器主要應(yīng)用領(lǐng)域及需求為：通訊領(lǐng)域用量為500萬只，鐵路領(lǐng)域300萬只，發(fā)電機領(lǐng)域用量為300萬只，銀行領(lǐng)域200萬只，其它領(lǐng)域200萬只，總量超過1500萬只。

2.目前的雷擊斷路器技術(shù)簡析

防雷擊斷路器的研究和發(fā)展目前主要是在國外，我國主要依賴進(jìn)口，雖然國內(nèi)一些企業(yè)及個人進(jìn)行過防雷擊斷路器的研究，但到目前為止，均尚未實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。已公開的防雷擊斷路器主要是在熱式雙金屬片斷路器基礎(chǔ)上改進(jìn)而得，本文主要談一下利用液壓電磁脫扣原理，通過對斷路器內(nèi)部結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等方面的研究和改進(jìn)，實現(xiàn)斷路器在雷電沖擊時既不脫扣又不損壞用電產(chǎn)品一種國內(nèi)首創(chuàng)防雷擊斷路器。

3.本防雷擊斷路器基本原理

采用液壓電磁脫扣原理，使過載和短路一體化，并通過結(jié)構(gòu)和工藝的創(chuàng)新使之能在雷電沖擊時既不脫扣又不損壞產(chǎn)品。

3. 防雷擊斷路器主要研發(fā)內(nèi)容

1）、對斷路器主支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，通過在主支架上增設(shè)一活動凸輪，凸輪上的軸與銜鐵上的槽相連，達(dá)到對雷擊時起到緩沖的作用。

2）、對斷路器脫扣機構(gòu)彈簧材質(zhì)及彈力進(jìn)行研究，實現(xiàn)脫扣機構(gòu)彈簧既不影響過載時的脫扣力又能起到雷擊時不易脫扣的效果。

3）、對斷路器的線圈與主支架之間的絕緣技術(shù)研究，實現(xiàn)產(chǎn)品在雷電沖擊時不會擊穿線圈，從而保證不會損壞斷路器。

4. 本防雷擊斷路器研究的關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵工藝

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料的優(yōu)化選擇，防雷技術(shù)與液磁式斷路技術(shù)兩大技術(shù)要求在結(jié)構(gòu)上怎樣實現(xiàn)無縫對接，方能實現(xiàn)性能要求，對設(shè)計理念是一種全新考驗;材料選用上要考慮實現(xiàn)必須功能的前提下，盡量節(jié)約成本，實現(xiàn)設(shè)計方案最優(yōu)。斷路器內(nèi)部結(jié)構(gòu)盡量簡化而不復(fù)雜并實現(xiàn)應(yīng)有功能，部件選用盡量簡單而件數(shù)少，以增加可靠性，動作彈簧的彈力研究以實現(xiàn)動作準(zhǔn)確不產(chǎn)生錯誤，線圈與主支架絕緣而產(chǎn)生錯誤或其它非預(yù)期電信號。而其油杯（液壓缸）的制造工藝，包括油杯殼體和鐵芯的設(shè)計加工，介質(zhì)的配制為本項目的關(guān)鍵工藝。

5.主要技術(shù)難點和問題分析

這種防雷擊斷路器的技術(shù)關(guān)鍵和難點是如何在液磁式斷路器現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，對斷路器結(jié)構(gòu)及材質(zhì)進(jìn)行改進(jìn)，將防雷技術(shù)與液磁式斷路器技術(shù)進(jìn)行集成與整合，在雷電沖擊時不脫扣不損壞，確保用電設(shè)施的安全。因此，技術(shù)關(guān)鍵點是：斷路器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及部件的研究、動作彈簧的彈力研究、以及線圈與主支架絕緣技術(shù)的研究。

6.技術(shù)路線

技術(shù)調(diào)研→發(fā)現(xiàn)問題并解決→設(shè)計新型技術(shù)工藝→研究生產(chǎn)技術(shù)→形成工藝方法→建設(shè)中試生產(chǎn)線→產(chǎn)品檢驗→交付使用。具體的工藝流程如下圖所示。

7.主要技術(shù)指標(biāo)

1）、額定電流：1A-30A;、

2）、額定短路分?jǐn)嗄芰Γ?000A;

3）、用8/20us，13kA正反沖擊各10次，斷路器不脫扣;用8/20us，15kA正反沖擊各10次，允許斷開但斷路器不損壞。

8. 本產(chǎn)品的創(chuàng)新點

1）、在斷路器主支架上增加一活動凸輪，凸輪上的軸與銜鐵上的槽相連，對雷擊時起到緩沖的作用。

2）、調(diào)整脫扣機構(gòu)彈簧力，使之既不影響過載時的脫扣力又能起到雷擊時不易脫扣的效果。

3）、采用11mmX12mm的絕緣紙將線圈與主支架隔離，使產(chǎn)品在雷電沖擊時不會擊穿線圈，從而保證不會損壞斷路器。

結(jié)束語

通過研發(fā)，產(chǎn)品達(dá)到的技術(shù)效果為：用8/20us，13kA正反沖擊各10次，斷路器不脫扣;用8/20us，15kA正反沖擊各10次，允許斷開但斷路器不損壞。項目產(chǎn)品可填補國內(nèi)空白，替代進(jìn)口，帶動和促進(jìn)我國及我省高端斷路器的技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展，并使我國斷路器產(chǎn)品及生產(chǎn)技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。

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