一種插入式斷路器發(fā)熱優(yōu)化改造

楊小剛

摘要： 我公司在前期電氣設(shè)計(jì)施工安裝時(shí)大量采用了較為先進(jìn)、更換方便的插入式低壓斷路器，全廠共有此種類型的低壓斷路器 110 臺(tái)，容量為???? 160A-800A， 采用電動(dòng)式操作機(jī)構(gòu)， 由于現(xiàn)場(chǎng)硫化氫腐蝕性氣體較為嚴(yán)重， 硫化氫氣體進(jìn)入插頭內(nèi)部， 已造成 60 余臺(tái)斷路器嚴(yán)重過(guò)熱燒壞， 故障率高達(dá) 50% 以上;且因斷路器所帶負(fù)荷的重要性，多次造成系統(tǒng)設(shè)備停運(yùn)、減產(chǎn)，造成的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。

關(guān)鍵詞： 斷路器;發(fā)熱燒毀

1、項(xiàng)目主要內(nèi)容

燒壞的斷路器采用插入式底座，底座上側(cè)直連低壓母線，在最初發(fā)生 幾起低壓斷路器燒壞事故時(shí)，懷疑是過(guò)負(fù)荷所致，但通過(guò)同類型設(shè)備及更 換后的電流測(cè) 0 量發(fā)現(xiàn)運(yùn)行電流遠(yuǎn)未超過(guò)低壓斷路器容量的 80%， 因斷路 器底座已燒壞，且底座上側(cè)為母線直連，無(wú)法對(duì)燒壞的底座進(jìn)行更換，有 些設(shè)備因其在生產(chǎn)中的重要性，不得已只能僅更換新斷路器，更換后的新 斷路器由于和已過(guò)熱底座結(jié)合面存在碳化、緊固彈簧過(guò)熱乏力等原因，也 不能維持太長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間。

插入式斷路器安裝形式，正視圖，可帶電插拔（圖 1）

底座后視圖，上側(cè)連接低壓母線，系統(tǒng)正常生產(chǎn)時(shí)母線不能停電，不 能更換燒壞的底座（圖 2）

安裝在一體的形式（圖 3）

下圖為燒壞的插入式斷路器底座及斷路器（圖 4）

插入示意圖，因硫化氫氣體腐蝕導(dǎo)致動(dòng)、靜觸頭接觸不良發(fā)熱，夾緊 片、箍緊彈簧過(guò)熱后已嚴(yán)重變形乏力，不能抱緊動(dòng)觸頭，最終導(dǎo)致斷路器 發(fā)熱燒壞（圖 7）

2、創(chuàng)新點(diǎn)

燒壞的斷路器采用插入式底座，底座上側(cè)直連低壓母線，在最初發(fā)生 幾起低壓斷路器燒壞事故時(shí)，懷疑是過(guò)負(fù)荷所致，但通過(guò)同類型設(shè)備及更 換后的電流測(cè) 0 量發(fā)現(xiàn)運(yùn)行電流遠(yuǎn)未超過(guò)低壓斷路器容量的 80%， 因斷路 器底座已燒壞，且底座上側(cè)為母線直連，無(wú)法對(duì)燒壞的底座進(jìn)行更換，有 些設(shè)備因其在生產(chǎn)中的重要性，不得已只能僅更換新斷路器，更換后的新 斷路器由于和已過(guò)熱底座結(jié)合面存在碳化、緊固彈簧過(guò)熱乏力等原因，也 不能維持太長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間。

接下來(lái)，車(chē)間將此問(wèn)題反饋給廠家，廠家人員派技術(shù)人員到我公司現(xiàn) 場(chǎng)查看，得出的結(jié)論是：插入式斷路器接線柱由于是分體設(shè)計(jì)，因我廠開(kāi) 關(guān)運(yùn)行環(huán)境中有腐蝕性氣體， 此類分體式接線柱在氣體腐蝕嚴(yán)重下不適用， 然后將問(wèn)題及燒壞的斷路器圖片等帶回廠家，之后經(jīng)廠家技術(shù)組分析改造 將分體式接線柱表面鍍層的材料進(jìn)行重新調(diào)整，試運(yùn)也未解決發(fā)熱現(xiàn)象;? 還有一個(gè)方法就是將低壓斷路器選型進(jìn)行更換，由于大量低壓斷路器都裝 在 GCS 柜內(nèi)，主母排、支路分母排都已設(shè)計(jì)好，改造將是個(gè)巨大的工程，? 且耗資極大，這個(gè)方案根本無(wú)法實(shí)施。對(duì)此問(wèn)題廠家最終結(jié)論是：插入式 低壓斷路器因環(huán)境腐蝕性原因在我廠不適用，他們也沒(méi)有確實(shí)可行的解決 方案，表示無(wú)能為力。

經(jīng)對(duì)燒壞的低壓斷路器及底座拆下后仔細(xì)研究，發(fā)現(xiàn)主發(fā)熱點(diǎn)在接插 柱的結(jié)合處，如果把這個(gè)結(jié)合點(diǎn)焊在一起是不是能解決接觸發(fā)熱問(wèn)題，主 要還得考慮焊在一起后能不能進(jìn)行低壓斷路器的帶電更換，經(jīng)對(duì)接插柱進(jìn) 行銀焊后，發(fā)現(xiàn)整體接線柱燒黑，表面鍍銀層燒壞，材質(zhì)性能發(fā)生改變、 說(shuō)明此焊接方法不太適用。

3、實(shí)施

經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，我們偶爾發(fā)現(xiàn)鋅這種材料與硫化氫氣體不發(fā)生反應(yīng)， 不會(huì)對(duì)其造成腐蝕。接下后我重新改造，按分體式接線柱進(jìn)行尺寸測(cè)量、 繪圖，聯(lián)系數(shù)控加工廠家，要求利用含銅量必須在 99%以上的紫銅棒進(jìn)行 加工，將加工后的紫銅棒鍍鋅防腐處理。

耐硫化氫腐蝕環(huán)境的新型低壓斷路器， 包括 CM1 型斷路器（1）、插入? 式底座（2）與一體式連接導(dǎo)通銅棒（3）。CM1 型斷路器（1）通過(guò)一體式? 連接導(dǎo)通銅棒（3）與插入式底座（2）連接。其特征在于： 插入式底座（2） 取消了原有結(jié)構(gòu)中的止鎖銷(xiāo)（4），拆除了靜插件（5）。利用一體式連接導(dǎo)? 通銅棒（3） 將 CM1 型斷路器（1）與插入式底座（2）連接。一體式連接? 導(dǎo)通銅棒（3） 材質(zhì)采用含銅量在 99.9%以上（T2） 的紫銅， 表面由鍍銀更? 改為鍍鋅， 增強(qiáng)了斷路器的耐腐蝕性。CM1 型斷路器（1）主體結(jié)構(gòu)未做任? 何變化，僅取消了動(dòng)插件（6）。

需更換斷路器時(shí)，因一體式連接導(dǎo)通銅棒固定在底座后側(cè)硬銅排上， 可帶電拆下斷路器上側(cè)緊固螺栓，拆下斷路器下側(cè)螺栓，拔出斷路器，更 換新斷路器擰緊螺栓即可，保留了原有設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。

借公司系統(tǒng)短停處理問(wèn)題期間，我將特制加工的一體式接線柱對(duì)所有 已發(fā)熱嚴(yán)重的插入式低壓斷路器進(jìn)行改造更換，紫銅棒接線柱與斷路器接 線板的緊固力矩經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，M10 的銅螺母力矩規(guī)定在 25N，并試驗(yàn)?zāi)軒щ?插拔更換斷路器， 與原帶電設(shè)備優(yōu)點(diǎn)保持一致，且改造費(fèi)用極低。全部更換 后送電溫度都保持在較低范圍內(nèi)（電纜頭、螺絲、電纜末端溫度基本一致）。

4、推廣應(yīng)用情況或預(yù)期推廣情況

廠家技術(shù)人員到我公司現(xiàn)場(chǎng)查看改造效果后，提出極高的評(píng)價(jià)，計(jì)劃 將以后的新斷路器設(shè)計(jì)為我們改造的形式。

5、取得的效益或預(yù)期取得的效果（經(jīng)濟(jì)效益附計(jì)算過(guò)程）

將更換改造為一體式接線柱的低壓斷路器送電后，滿負(fù)荷前三天每 1 小時(shí)測(cè)溫一次，后一周每 3 小時(shí)測(cè)溫一次，正值夏季配電室高溫炎熱，經(jīng) 過(guò)長(zhǎng)達(dá)兩個(gè)多月的試驗(yàn)， 接線柱、底座、低壓斷路器溫度始終保持在 38-45 度左右，自此，圓滿的解決了這個(gè)困擾了我們 3 年的難題。

產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益：

銅棒及加工費(fèi)用：32000 元

共對(duì) 86 臺(tái)過(guò)熱的開(kāi)關(guān)進(jìn)行銅棒更換，如更換新開(kāi)關(guān)及底座費(fèi)用為： （按每臺(tái)插入式斷路器均價(jià) 6500 元計(jì)算）：6500*86=559000 元???? 按避免斷路器過(guò)熱燒毀導(dǎo)致系統(tǒng)減產(chǎn)、停車(chē)的費(fèi)用計(jì)算不可估量。

參考文獻(xiàn)：

[1]佘定輝.塑料外殼式斷路器過(guò)電流保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].江蘇電 器， 2008，（3）： 22-24.

[2]陳一民， 李宏文， 張小青， 等.低壓塑料外殼式斷路器接線端子溫升 影響因素研究[J].低壓電器， 2009，（13）： 7-9.