内置咬合部件的微型断路器的研制

陈凯 郑铭洲 曹睿 朱跃 李宇昊 李洒洒

摘要：经过对微型断路器的故障调研发现，60%表现为表前故障，其中70%的故障为微断上桩缓慢发热烧熔故障，严重影响用户的生活用电并且具有引发火灾的隐患。为此，本文借鉴咬合原理，通过弹簧、弹片将接入的铝线与铜夹头紧密咬合，使得铝线与铜夹头间空隙缩小，避免了铝线散股，抑制膜电阻与火花的产生，从而实现对温升的控制，降低了微型断路器的故障率。

关键词： 微型断路器;温升稳态值;咬合部件;故障隐患

0 引言

微型断路器是民用建筑中应用最广泛的一种终端保护电器，主要用于线路的过载、短路、过电流、失压、欠压、接地、漏电等情况的保护、操作等用途。

当前，许多乡镇和广大农村地区在配线终端进线侧的铝绞线多使用压接式接入方式，绞线压接后发生散股，极大增加接触电阻;铜夹头和铝导线之间的微缝隙空间放电产生微弧小火花，膜电阻变大引起连接处过热，循环往复直至烧断铝导线;铝的膨胀系数高达23×10-6/℃，线路断电冷却后铝线稍许压扁而不能完全恢复原状，连接处空隙松动，致使膜电阻变大。

为减少此类故障事件的发生，需要将开关进线端温升控制在极限温升范围内，由GB/T 10963.1标准可知，63A额定电流下，温升稳态值应稳定在60K范围内[1]。

1 内置咬合部件的微型断路器结构研制

1.1 紧固结构

原微型断路器采用自攻螺丝压接铝导线，实际使用中容易造成导线散股，接触点空隙增大，进而使接触电阻变大，产生较多热量，易引发故障。本文在微型断路器进线端采用弹簧固定U形下咬合片、铝导线和U形双金属片，经接触电阻试验与牢固性试验，测得该紧固结构下接触电阻值141uohm，相较于原结构大幅降低，牢固程度也更优。从紧固结构方面有效降低了进线端温升。

1.2 咬合结构

微型断路器进线端的咬合件形状由平板形改进为U字形，经过压接形变测试，铝导线进线端散股情况得到改善，绞线压接后散股发生率小于10%进一步降低了接触电阻。另外，两种咬合件形状方案的温升数据表明，平板形咬合件的温升平均值达到9.67K，大于U字形咬合件的温升均值6.82K，表明U字形咬合件温升控制效果更优。从咬合结构方面有效降低了进线端温升。

1.3 外壳结构

原微型断路器外壳进线端嵌套部分较窄，难以有效散热，为得到较好的温升控制效果，微型断路器外壳进线端嵌套部位进行加宽且加装了散热槽。利用红外测温，对外壳的部件内与周围环境对流传热至相同温度的总时间（散热时间）进行计时测试，原外壳的散热时间平均为264s，远大于加宽带散热槽式外壳的147.5s，故加宽带散热槽式外壳达到了更快散热的目的。从外壳结构方面有效降低了进线端温升。

2效果验证

本文针对内置咬合部件的微型断路器装置进行现场试验，在100次现场试验中，统计各樣品开关进线端温升稳态值情况，结果如下表6-1所示：

从表中数据可以看出，在采用了内置咬合部件的微型断路器装置的情况下，温升稳态值被控制在了60K范围内。

3 结论

本文所述内置咬合部件的微型断路器装置分别从紧固模块、咬合模块、嵌套模块三个方面进行改进，并与原装置进行对比试验，最后针对该装置进线端的温升稳态值进行效果验证且得到良好反馈，温升控制效果良好。

内置咬合部件的微型断路器装置成本仅为31元，同比电力市场上的其他同类型具有温控手段的微型断路器，成本更低。在实际应用中延长了微型断路器的使用寿命以及提高了电力传输线路的可靠性，避免了因微型断路器温升过高而发生自烧毁给用户的生活和生产造成不利影响，解决了用户心中的安全隐患，提升了供电公司“获得电力”服务水平，满足用户对优质电力日益增长的需求。