小型斷路器電氣壽命測試分析

摘 要：小型斷路器廣泛應(yīng)用在低壓配電系統(tǒng)中，其產(chǎn)品質(zhì)量和性能影響著整個系統(tǒng)的可靠性。本文主要從測試目的、試驗條件、操作循環(huán)次數(shù)、主要測試過程、測試結(jié)果判定等方面對小型斷路器電氣壽命測試進行了分析，希望討論結(jié)果能對相關(guān)實驗測試活動提供一定的借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：小型斷路器；電氣壽命；觸頭；電磨損

中圖分類號：TM561 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）36-0065-02

引 言

小型斷路器又稱微型斷路器，主要用于交流50/60Hz額定電壓230/400V，額定電流至63A線路的過載和短路保護，也可用于正常情況下線路的不頻繁操作轉(zhuǎn)換。小型斷路器電氣壽命是指斷路器在接通電源，主回路有電流通過的條件下，按照要求接通和分?jǐn)啵瑪嗦菲魉艹惺艿淖畲笥休d操作循環(huán)次數(shù)，在此過程中斷路器不需要修理也不能更換任何零部件。

電氣壽命測試的目的是為了確定斷路器在接通和斷開過程中觸頭的電氣耐磨損性能。和斷路器的其他部件相比，斷路器觸頭連接部分在觸頭開啟閉合的過程中會產(chǎn)生擠壓和塑性變形，這些變形會對斷路器觸頭造成機械磨損，同時還存在電弧引起的電磨損所導(dǎo)致的觸頭變薄、熔焊或接觸不良等問題。觸頭的金屬觸點會因電磨損而逐漸變薄，觸頭過薄會導(dǎo)致觸頭的超程及動靜觸頭間接觸壓力減小，從而使觸頭溫升逐漸增高。一旦觸頭磨損到一定程度，觸頭溫升無法滿足繼續(xù)使用的條件或是觸頭超程減小到接近于零，斷路器將無法繼續(xù)使用。

1 通斷條件與測試要求

1.1 接通和分?jǐn)鄺l件

GB14048.2-2008規(guī)定：斷路器電氣壽命試驗（帶電操作性能能力試驗）的試驗條件為在其最高額定工作電壓下（由制造商制定）接通和分?jǐn)囝~定電流。如果開關(guān)使用時允許電源電壓波動，則試驗電壓取波動的上限值，以嚴(yán)格考核條件。在試驗過程中，允許按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對觸頭的超程和接觸壓力進行調(diào)整；在進行電氣壽命試驗時，試驗電路應(yīng)滿足對功率因數(shù)（對交流線路）或時間常數(shù)（對直流線路）的測試條件規(guī)定。

1.2 操作循環(huán)次數(shù)

國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，小型斷路器試品在進行電氣壽命試驗時，每小時操作循環(huán)次數(shù)是120次（最小操作頻率，如果經(jīng)制造商同意，可提高該操作頻率，在這種情況下，所用的操作頻率應(yīng)該在試驗報告中說明），總操作循環(huán)次數(shù)是1500次，在每個操作循環(huán)期間，斷路器應(yīng)保持閉合足夠的時間，以保證通以全電流，但不操過2s。

1.3 對試品及測試環(huán)境的要求

在進行電氣壽命試驗時，試品及測試環(huán)境應(yīng)滿足如下要求：

（1）斷路器外觀及零件應(yīng)保持完好，如有明顯破損，及時更換試品。

（2）斷路器測試應(yīng)盡量模擬實際使用情況，試品周圍的環(huán)境應(yīng)模擬現(xiàn)實使用環(huán)境，其固定方式等也應(yīng)符合實際使用情況。為了提高準(zhǔn)確性，斷路器可安裝在金屬框架上，防止受過熱或過冷的影響。

（3）可使用電源變壓器或發(fā)電機作為測試電源，二者電壓波形可以認(rèn)為是正弦；測試電源的頻率應(yīng)與試品的標(biāo)稱頻率一致，其波動應(yīng)保持在±5%范圍內(nèi)，即45～62Hz。

2 電氣壽命測試過程

2.1 一般規(guī)定

（1）試驗前，可以在試品摩擦部分添加潤滑油。除非另有規(guī)定，在進行壽命試驗時每進行1/10～1/5總操作次數(shù)的動作后，可在規(guī)定允許的條件下對試品進行正常維護。可以給斷路器加潤滑油，也可以對產(chǎn)品進行清潔，但除了滅弧罩，不能拆卸產(chǎn)品的任何零件。

（2）試驗允許手動操作電器，也允許用電動或氣動裝置模擬手動操作，但后者應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確再現(xiàn)手動操作的條件。

（3）實驗中所有電器元件的溫升都不可超過國家測試標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的限值。

2.2 測試電路及試品連接方式

（1）測試電路

在進行電氣壽命時，斷路器的接通與斷開條件相同。根據(jù)國標(biāo)《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》（GB14048.1-2006）規(guī)定，測試電路采用三極電器的三相交流試驗電路。

（2）試品連接方式

試驗時，需要將模擬負(fù)載阻抗接到試品后面，用來模擬正常使用的條件。在試驗過程中，觸頭間因分?jǐn)喽a(chǎn)生電弧時，試品各極間的電壓幾乎等于該電路額定電壓，這樣相間很可能產(chǎn)生飛弧，與現(xiàn)實情況相似。如把模擬負(fù)載阻抗接到試品之前，試品各極間的電壓遠小于額定電壓，相間幾乎無飛弧產(chǎn)生，無法模擬現(xiàn)實情況。

2.3 測試控制時序

斷路器壽命試驗，測試控制時序如圖1所示。

圖1中，QF1是高壓側(cè)斷路器，QF2是低壓側(cè)斷路器，D是試品，S是陪試開關(guān)，t1為試品通電時間，t2為試品要求的燃弧時間。當(dāng)燃弧時間超長，不滿測試要求時，陪試開關(guān)S動作，切斷主電路，保護人員設(shè)備安全。試驗過程中，一旦出現(xiàn)故障，如試品分?jǐn)鄷r發(fā)生短路、試品熔焊或機械卡死，原本一直處于閉合狀態(tài)的高低壓側(cè)保護開關(guān)QF1和QF2會跳閘，起到保護作用。

2.4 測試終止及結(jié)果判定

（1）測試終止

壽命試驗開始前，應(yīng)確定允許故障次數(shù)和操作循環(huán)次數(shù)。試驗過程中，系統(tǒng)記錄每次故障，一旦故障次數(shù)超過設(shè)定值，試驗中止，試品為不合格，同時結(jié)束本次測試。如故障記錄次數(shù)小于允許故障次數(shù)，則達到操作循環(huán)次數(shù)，測試終止。

（2）測試結(jié)果判定

電氣壽命試驗結(jié)果可從4個方面判定：

①斷路器部件應(yīng)無破壞性損傷，導(dǎo)線的連接以及各部件的接合不能出現(xiàn)松動。

②在最高周圍空氣溫度和熱態(tài)條件下，用最低控制電壓進行吸合操作，應(yīng)能可靠閉合，在常溫和規(guī)定的釋放電壓下進行斷開操作應(yīng)能可靠釋放。

③具有正常的耐壓水平。

④能可靠地分?jǐn)囝~定電流。

3 結(jié) 語

小型斷路器在低壓配電系統(tǒng)中被廣泛使用，保證斷路器的可靠性，在實際生產(chǎn)活動中具有重要意義。為了檢驗斷路器的電氣性能和質(zhì)量，為對廠家生產(chǎn)的改進提供可靠依據(jù)，為避免不同的廠商使用不同的標(biāo)準(zhǔn)來檢測自己的產(chǎn)品，缺乏公眾認(rèn)可度，電氣壽命測試應(yīng)統(tǒng)一使用國家標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻

[1]陸儉國，李文華.低壓電器的可靠性試驗與型式試驗技術(shù)[N].河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2004，33（2）：1～8.

[2]陳榮輝，李淑儀.低壓斷路器機械壽命探討[J].機電工程技術(shù)，2015（7）：151～153.

收稿日期：2018-11-16