內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：經過對微型斷路器的故障調研發現，60%表現為表前故障，其中70%的故障為微斷上樁緩慢發熱燒熔故障，嚴重影響用戶的生活用電并且具有引發火災的隱患。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生，從而實現對溫升的控制，降低了微型斷路器的故障率。

關鍵詞： 微型斷路器;溫升穩態值;咬合部件;故障隱患

0 引言

微型斷路器是民用建筑中應用最廣泛的一種終端保護電器，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、操作等用途。

當前，許多鄉鎮和廣大農村地區在配線終端進線側的鋁絞線多使用壓接式接入方式，絞線壓接后發生散股，極大增加接觸電阻;銅夾頭和鋁導線之間的微縫隙空間放電產生微弧小火花，膜電阻變大引起連接處過熱，循環往復直至燒斷鋁導線;鋁的膨脹系數高達23×10-6/℃，線路斷電冷卻后鋁線稍許壓扁而不能完全恢復原狀，連接處空隙松動，致使膜電阻變大。

為減少此類故障事件的發生，需要將開關進線端溫升控制在極限溫升范圍內，由GB/T 10963.1標準可知，63A額定電流下，溫升穩態值應穩定在60K范圍內[1]。

1 內置咬合部件的微型斷路器結構研制

1.1 緊固結構

原微型斷路器采用自攻螺絲壓接鋁導線，實際使用中容易造成導線散股，接觸點空隙增大，進而使接觸電阻變大，產生較多熱量，易引發故障。本文在微型斷路器進線端采用彈簧固定U形下咬合片、鋁導線和U形雙金屬片，經接觸電阻試驗與牢固性試驗，測得該緊固結構下接觸電阻值141uohm，相較于原結構大幅降低，牢固程度也更優。從緊固結構方面有效降低了進線端溫升。

1.2 咬合結構

微型斷路器進線端的咬合件形狀由平板形改進為U字形，經過壓接形變測試，鋁導線進線端散股情況得到改善，絞線壓接后散股發生率小于10%進一步降低了接觸電阻。另外，兩種咬合件形狀方案的溫升數據表明，平板形咬合件的溫升平均值達到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。從咬合結構方面有效降低了進線端溫升。

1.3 外殼結構

原微型斷路器外殼進線端嵌套部分較窄，難以有效散熱，為得到較好的溫升控制效果，微型斷路器外殼進線端嵌套部位進行加寬且加裝了散熱槽。利用紅外測溫，對外殼的部件內與周圍環境對流傳熱至相同溫度的總時間（散熱時間）進行計時測試，原外殼的散熱時間平均為264s，遠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到了更快散熱的目的。從外殼結構方面有效降低了進線端溫升。

2效果驗證

本文針對內置咬合部件的微型斷路器裝置進行現場試驗，在100次現場試驗中，統計各樣品開關進線端溫升穩態值情況，結果如下表6-1所示：

從表中數據可以看出，在采用了內置咬合部件的微型斷路器裝置的情況下，溫升穩態值被控制在了60K范圍內。

3 結論

本文所述內置咬合部件的微型斷路器裝置分別從緊固模塊、咬合模塊、嵌套模塊三個方面進行改進，并與原裝置進行對比試驗，最后針對該裝置進線端的溫升穩態值進行效果驗證且得到良好反饋，溫升控制效果良好。

內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。在實際應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生自燒毀給用戶的生活和生產造成不利影響，解決了用戶心中的安全隱患，提升了供電公司“獲得電力”服務水平，滿足用戶對優質電力日益增長的需求。