一种插入式断路器发热优化改造

杨小刚

摘要： 我公司在前期电气设计施工安装时大量采用了较为先进、更换方便的插入式低压断路器，全厂共有此种类型的低压断路器 110 台，容量为     160A-800A， 采用电动式操作机构， 由于现场硫化氢腐蚀性气体较为严重， 硫化氢气体进入插头内部， 已造成 60 余台断路器严重过热烧坏， 故障率高达 50% 以上;且因断路器所带负荷的重要性，多次造成系统设备停运、减产，造成的生产经济损失严重。

关键词： 断路器;发热烧毁

1、项目主要内容

烧坏的断路器采用插入式底座，底座上侧直连低压母线，在最初发生 几起低压断路器烧坏事故时，怀疑是过负荷所致，但通过同类型设备及更 换后的电流测 0 量发现运行电流远未超过低压断路器容量的 80%， 因断路 器底座已烧坏，且底座上侧为母线直连，无法对烧坏的底座进行更换，有 些设备因其在生产中的重要性，不得已只能仅更换新断路器，更换后的新 断路器由于和已过热底座结合面存在碳化、紧固弹簧过热乏力等原因，也 不能维持太长运行時间。

插入式断路器安装形式，正视图，可带电插拔（图 1）

底座后视图，上侧连接低压母线，系统正常生产时母线不能停电，不 能更换烧坏的底座（图 2）

安装在一体的形式（图 3）

下图为烧坏的插入式断路器底座及断路器（图 4）

插入示意图，因硫化氢气体腐蚀导致动、静触头接触不良发热，夹紧 片、箍紧弹簧过热后已严重变形乏力，不能抱紧动触头，最终导致断路器 发热烧坏（图 7）

2、创新点

烧坏的断路器采用插入式底座，底座上侧直连低压母线，在最初发生 几起低压断路器烧坏事故时，怀疑是过负荷所致，但通过同类型设备及更 换后的电流测 0 量发现运行电流远未超过低压断路器容量的 80%， 因断路 器底座已烧坏，且底座上侧为母线直连，无法对烧坏的底座进行更换，有 些设备因其在生产中的重要性，不得已只能仅更换新断路器，更换后的新 断路器由于和已过热底座结合面存在碳化、紧固弹簧过热乏力等原因，也 不能维持太长运行时间。

接下来，车间将此问题反馈给厂家，厂家人员派技术人员到我公司现 场查看，得出的结论是：插入式断路器接线柱由于是分体设计，因我厂开 关运行环境中有腐蚀性气体， 此类分体式接线柱在气体腐蚀严重下不适用， 然后将问题及烧坏的断路器图片等带回厂家，之后经厂家技术组分析改造 将分体式接线柱表面镀层的材料进行重新调整，试运也未解决发热现象;  还有一个方法就是将低压断路器选型进行更换，由于大量低压断路器都装 在 GCS 柜内，主母排、支路分母排都已设计好，改造将是个巨大的工程，  且耗资极大，这个方案根本无法实施。对此问题厂家最终结论是：插入式 低压断路器因环境腐蚀性原因在我厂不适用，他们也没有确实可行的解决 方案，表示无能为力。

经对烧坏的低压断路器及底座拆下后仔细研究，发现主发热点在接插 柱的结合处，如果把这个结合点焊在一起是不是能解决接触发热问题，主 要还得考虑焊在一起后能不能进行低压断路器的带电更换，经对接插柱进 行银焊后，发现整体接线柱烧黑，表面镀银层烧坏，材质性能发生改变、 说明此焊接方法不太适用。

3、实施

经过反复试验，我们偶尔发现锌这种材料与硫化氢气体不发生反应， 不会对其造成腐蚀。接下后我重新改造，按分体式接线柱进行尺寸测量、 绘图，联系数控加工厂家，要求利用含铜量必须在 99%以上的紫铜棒进行 加工，将加工后的紫铜棒镀锌防腐处理。

耐硫化氢腐蚀环境的新型低压断路器， 包括 CM1 型断路器（1）、插入  式底座（2）与一体式连接导通铜棒（3）。CM1 型断路器（1）通过一体式  连接导通铜棒（3）与插入式底座（2）连接。其特征在于： 插入式底座（2） 取消了原有结构中的止锁销（4），拆除了静插件（5）。利用一体式连接导  通铜棒（3） 将 CM1 型断路器（1）与插入式底座（2）连接。一体式连接  导通铜棒（3） 材质采用含铜量在 99.9%以上（T2） 的紫铜， 表面由镀银更  改为镀锌， 增强了断路器的耐腐蚀性。CM1 型断路器（1）主体结构未做任  何变化，仅取消了动插件（6）。

需更换断路器时，因一体式连接导通铜棒固定在底座后侧硬铜排上， 可带电拆下断路器上侧紧固螺栓，拆下断路器下侧螺栓，拔出断路器，更 换新断路器拧紧螺栓即可，保留了原有设计的优点。

借公司系统短停处理问题期间，我将特制加工的一体式接线柱对所有 已发热严重的插入式低压断路器进行改造更换，紫铜棒接线柱与断路器接 线板的紧固力矩经反复试验，M10 的铜螺母力矩规定在 25N，并试验能带电 插拔更换断路器， 与原带电设备优点保持一致，且改造费用极低。全部更换 后送电温度都保持在较低范围内（电缆头、螺丝、电缆末端温度基本一致）。

4、推广应用情况或预期推广情况

厂家技术人员到我公司现场查看改造效果后，提出极高的评价，计划 将以后的新断路器设计为我们改造的形式。

5、取得的效益或预期取得的效果（经济效益附计算过程）

将更换改造为一体式接线柱的低压断路器送电后，满负荷前三天每 1 小时测温一次，后一周每 3 小时测温一次，正值夏季配电室高温炎热，经 过长达两个多月的试验， 接线柱、底座、低压断路器温度始终保持在 38-45 度左右，自此，圆满的解决了这个困扰了我们 3 年的难题。

产生的经济效益：

铜棒及加工费用：32000 元

共对 86 台过热的开关进行铜棒更换，如更换新开关及底座费用为： （按每台插入式断路器均价 6500 元计算）：6500*86=559000 元     按避免断路器过热烧毁导致系统减产、停车的费用计算不可估量。

参考文献：

[1]佘定辉.塑料外壳式断路器过电流保护系统的设计与实现[J].江苏电 器， 2008，（3）： 22-24.

[2]陈一民， 李宏文， 张小青， 等.低压塑料外壳式断路器接线端子温升 影响因素研究[J].低压电器， 2009，（13）： 7-9.