浅谈真空断路器再制造技术及市场发展

康小刚

（厦门ABB开关有限公司，福建厦门361000）

0 引言

延长真空断路器（以下简称“断路器”）的使用寿命和安全可靠性，一直是最终用户和制造厂家的追求，再制造工程技术在机电工程领域的成功应用，为延长断路器寿命和提高其安全可靠性提供了参考，同时机电再制造市场的发展进一步促进了断路器再制造市场的快速发展。

1 再制造工程

1.1 再制造工程概念

中国工程院院士徐滨士指出，再制造是一个以产品全寿命周期设计和管理为指导，以优质、高效、节能、节材、环保为目标，以先进技术和产业化为手段，来修复或改造废旧产品的一系列技术措施或工程活动的总称。与制造新产品相比，再制造产品可节省成本50%，节能60%，节材70%，几乎不产生固体废物，可以最大限度地保留装备的附加值，有利于环保和可持续发展。

1.2 再制造与维修、翻新的区别

再制造与维修、翻新最大的区别在于产品的质量和可靠性，两者执行的技术标准不一样，再制造的零部件技术标准要达到或超过新零部件出厂标准，有做统一要求；维修、翻新的零部件只要满足能恢复产品使用功能即可，没做统一要求。

2 断路器再制造原因、零部件评估

断路器全寿命周期分为磨合期、稳定期、退役期、延寿期四个阶段，从设备寿命—故障率曲线（图1）可以看出，随着时间的推移，受电、热、机械、环境应力的综合作用影响，断路器进入退役期后故障率会迅速上升。由于科学技术的发展，新材料、新工艺、新技术的不断涌现，对退役期内的断路器通过再制造新技术延长使用寿命已成为可能。

图1 设备寿命—故障率曲线图

2.1 再制造原因

2.1.1 技术成熟

断路器零部件失效多发生在可动部件，失效形式多表现为磨损、变形、断裂掉块等。目前各种成熟的再制造技术，特别是先进的表面工程技术，不仅可以修复以上各种失效，而且使提升部件性能也成为可能。

2.1.2 互换性高

断路器属于批量化生产的标准化产品，同一批次、规格型号相同的断路器零部件之间可以替换；退役期的断路器残余附加值高，大部分零部件还有利用价值，部分零件甚至可以直接使用。

2.1.3 成本低

对于断路器原制造厂家，再制造断路器和新断路器的生产装配、检测试验、包装发运等流程和内容基本都相同，所以断路器再制造的生产成本相对比较低。

2.2 零部件评估

一台断路器由120多个零部件构成，由于材质和动作频率差异，每个零部件的使用寿命、故障率、残值均不相同，根据“短板理论”，通过提高短寿命零部件的寿命，可使断路器的整体寿命得以延长。表1为标准断路器的主要元器件再制造评估表，通过对各元器件的综合评估，列出需要通过再制造技术延长寿命的元器件。

表1 标准断路器的主要元器件再制造评估表

3 断路器再制造流程及实施

3.1 断路器再制造流程

对断路器进行拆解、清洗、检测后，可将其分为：可再制造件、完好件、报废件。对于可再制造件进行再制造加工；对于完好件直接利用；对于易损件和不可再制造件进行报废，使用新的原厂新配件进行替换。具体流程如图2所示。

3.2 断路器再制造实施

从以上流程可以看出，断路器再制造工程实施中的关键技术包括无损检测、再制造加工和再制造智能化，具体如下：

3.2.1 无损检测

图2 断路器再制造流程

部件清洗后，借助先进的检测设备对部件的完整性和内部结构进行检测，以掌握部件的准确信息。无损检测方法包括超声波检测、X射线检测、局部放电检测、真空度检测等，通过系统化无损检测，建立寿命评估分析模型，评估零部件的剩余寿命。如通过使用X射线探测仪、真空度检测仪、工频耐压仪等仪器对真空灭弧室进行无损检测，建立真空灭弧室寿命评估分析模型，依据模型计算出剩余的寿命。

3.2.2 再制造加工

断路器在使用过程中，一些零部件因磨损、变形、破损、腐蚀和其他损伤而改变了原有的几何形状和尺寸，从而破坏了零部件间的配合特性和工作能力，使部件、总成甚至整机的正常工作受到影响，通过再制造表面恢复技术，使零件的几何形状和尺寸不低于出厂的技术要求。如断路器灭弧室下端的动触头导杆，是灭弧室与下触臂连接的关键零件，断路器每次分合闸时导杆都要与滚珠环上下摩擦运动，如果没有定期保养，会造成导杆表面磨损严重，镀银层遭到破坏。在对灭弧室的动触头导杆再制造加工时，采用了再制造的修复尺寸法对表面划痕及镀银层进行修复，修复后的导杆表面尺寸、形状、硬度等各项参数不低于新的动触头导杆出厂要求。

3.2.3 再制造智能化

随着科学的不断发展，新技术不断涌现，在断路器的再制造过程中，将新技术应用到再制造断路器上，实现断路器的再制造智能化。针对再制造断路器，目前已规模化实际应用的新技术模块如下：

（1）断路器在线温度监测模块。触臂再制造加工时，将六个无线测温模块镶嵌在上下六个触臂内，实现断路器测温功能。该测温模块安装方式为触臂上安装，比静触头上的安装方式更安全，更方便检修。模块由嵌套在触臂上的环形互感器进行供电，比采用电池供电方式的无线信号更稳定、更可靠。温度传感器是镶嵌在断路器触臂内，通过热传导测量动静触头连接处的温度，比用扎带捆绑在静触头上的传感器测温更准确、更安全。

（2）断路器在线机械特性监测模块。操作机构再制造加工时，在机构的主轴上加装位移传感器，监测机械特性；分合闸脱扣器、储能电机更换时，在动作回路上加装霍尔传感器，在线监测分合闸脱扣器、储能电机的运行健康状态，每操作一次分合闸，后台会实时显示出本次分合闸的机械特性参数（分合闸时间和速度、弹跳、不同期等）和分合闸脱扣器、储能电机的动作电流曲线，对了解断路器运行状况状态有着重要的意义，实现真正意义上的状态检修。

（3）断路器手车远程电动操作模块。断路器底盘进行再制造加工时，只需将模块化的断路器手车电动操作安装在断路器底盘上，就可以对断路器手车进行远程的摇进摇出操作，与开关柜的接地开关、断路器分合闸的机械闭锁功能保持不变，满足五防机械闭锁要求，能实现无人值守变电站的远程操作功能。

4 断路器再制造市场发展

断路器再制造是近几年伴随机电设备再制造市场发展而发展起来的一个新兴再制造领域，随着进入退役期的断路器数量增加，断路器再制造市场的发展速度加快，主要表现为以下几点：

4.1 市场容量大、发展后劲足

据统计，2000—2010年期间建设的变电站，累计使用中压断路器近200万台，该批断路器目前已开始进入退役期，并且随着时间的推移，进入退役期的数量会越来越多。面对这些即将超期服役的断路器，通过再制造技术延长断路器寿命是一种最优的选择方案，既可以减少停电时间，也可以节约再投资费用。

4.2 高性价比

当断路器出现故障需要采购时，选择再制造断路器是目前的一种潮流，客户有了更多的选择性。再制造的断路器生产规格完全符合新断路器出厂标准，而价格仅为新品的50%～70%，具有极强的价格优势，性价比非常高，是目前很多客户的首选。

4.3 创造价值

很多开关柜不能正常使用主要是由断路器缺乏零部件，无法修复造成的，究其原因是原有断路器的零件加工精度低，造成动静触头咬合力度不够、操作机构动作不到位、摇进摇出机构卡涩等各类故障。通过对现有断路器进行再制造，可以弥补断路器的短板，使开关柜快速恢复正常运行，并且延长了开关柜的使用寿命，节省了重新采购开关柜的投资，为客户创造了更多的价值。

5 结语

断路器再制造业务适合批量生产的同规格断路器，国内断路器出货量较大的厂家已经嗅到断路器再制造的商机，目前均已开展了断路器再制造业务，如ABB的VD4断路器置换、延寿业务，就是针对进入退役期内的断路器，采用断路器再制造技术，为客户提供不同规格的再制造断路器。例如对变电站已进入退役期的断路器进行再制造，实现断路器温度、机械特性的在线状态监测和断路器手车远程操作，由原来的传统检修升级为在线状态检修，同时使断路器的使用寿命延长一倍，实现无人值守变电站功能。所以，断路器再制造产业化发展是今后的大趋势，相信很快将会有一大批断路器制造企业加入该行业。