小型断路器质量分析与改进

小型断路器质量分析与改进

孙达,诸葛永善,韦明明

环宇高科有限公司325603

摘要：小型断路器适合在家庭或者是其他类似场景中使用，并被广泛应用到照明、配电线路及设备中，小型断路器使用覆盖面广泛，它的主要功能是过载以及短路保护，也可以是线路不频繁通断操作与转换之用。小型断路器具有非常重要的作用，它的产品质量能够直接影响到人民群众的生命财产安全。

关键词：小型断路器；质量分析；改进

一、产业现状

在我国小型断路器生产企业主要分布在东部沿海地区，其中最具有代表性的就是浙江、上海、广东，此外天津、山东等地区也分布一些生产企业。这些地方的生产企业数量超过总值的百分之九十五。其中大型企业占据百分之八，中型企业占据百分之二十，小型企业占据百分之七十二左右。由于国内小型企业众多，没有较强的技术水平因此研发的力度也不能有所提升，并且小型企业没有先进的设备和技术，人员有着较强的流动性，且原材料的采购不能有效的管控因此导致小型断路器的生产质量不稳定。2013年、2015年、2018年、2019年，国家质量检验机构对小型断路器进行了全国质量监督抽查，从抽查的结果可以运行短路能力一直都是合格率最低的项目。

二、质量指标分析

在小型断路器中关键质量指标主要包含耐热性、耐异常发热和耐燃、温升试验及功耗测量、脱扣特性、运行短路能力，主要依据小型断路器的电气安全以及保护功能两个方面进行检测。

1. 耐热性

在测试小型断路器耐热性的时候，需要把其放在90~102度的环境中一个小时，在测试的过程中不该有妨碍继续使用的变化以及对绝缘部位开展球压试验等。若想小型断路器不能有合格的耐热性就会影响其使用效果，在温度过高的时候使用会出现变形的状况，甚至会导致安全事故。

2. 耐异常发热和耐燃

在测试小型断路器耐异常发热和耐燃的时候需要把绝缘材料制作成固定载流或者保护电路的外部部件，并且测试的环境需要在945~975度；若绝缘材料制作成外部部件就需要在640~660度的环境中测试。在生产小型断路器的时候需要将其带电部位使用绝缘材料进行固定，如果所使用的绝缘材料质量不合格就会出现绝缘位置的软化，最终带电部位就会出现脱落的状况，甚至最终会造成短路。如果绝缘材料没有较强的耐异常发热性能，当小型断路器在分断电流造成电弧的时候，可能会引发火灾危害人民群众的生命财产安全[1]。

3. 温升试验及功耗测量

若想明确小型断路器在额定电流中的额工作状况，首先需要在测试的时候样品达到稳定后各部分的温升不能超过规定数值，也不能出现脱扣的情况，在此过程中连接外部导线的接线端子温升不能超过60K。功耗测量是指当小型断路器的温度达到稳定状态的时候，所测试相应的接线端子之间的电压降计算出的功耗，并且产品之间的功耗有着很大的差异。如果稳定温度超出规定就会出现损害绝缘性能的状况，最终导致短路。

4. 脱扣特性

当此时小型断路器在通额定电流1.3、1.45、2.55、5、10的时候需要观察在规定时间中样品是否存在脱扣的情况。测试主要目的是观察小型断路器在不同过载状况中工作和脱扣保护情况。如果测试结果不符合规定，会出现过电流误动作或延迟动作的情况，不能保障用电设备有条不紊的开展工作或者长时间超负荷工作。

5. 运行短路能力

若想明确小型断路器在出现故障的过程中是否可以及时分断故障电流保障人民群众的生命财产安全首先就需要通运行短路电流，随后检查小型断路器泄漏电流、介电强度等内容的指标。如果测试结果不合格就会出现短路造成的小型断路器损坏，甚至最终会出现火灾或触电的情况。

三、改进措施

1. 抑制温升过高

如果温度升的过高的话就会导致热元件无法正常工作，如果长时间处于发热的状况就会出现损耗产品使用寿命的状况。此外如果温度过高就会导致更多的电能转化成热能，导致资源被浪费不符合我国可持续发展战略要求。从电流的热效应原理可以看出，热量的大小等同于电流的平方和电阻的大小。在电流一定的状况下，电阻值能够直接决定小型断路器的发热量。小型断路器的电阻主要包含了触头、线圈、双金属元件以及到导电回路的电阻。在小型断路器中，设计和使用的材料以及制作工艺能够直接影响电阻的大小，可以使用如表所示的措施降低电阻[2]。

2. 热脱扣动作不可靠

在热磁式小型断路器中，热保护主要是使用双金属片的受热弯曲特性。双金属片主要是由两种热膨胀系数不同的材料高压压制处理而成，但是双金属材料本身就具有一定的缺陷，主要表现在不能克服温度的敏感性，并有较大的延时误差。如果外界的温度有变化就会导致双金属片展现出不同的状态，在使用的过程中会受到环境的制约。小型断路器的基准温度子啊30度，正常使用的温度在-5~35度，如果超出了这个范围就会造成误动作，特别是在高于40度的时候会出现早动作。如果所处环境的温度高并且有着散热差的缺陷，就会导致小型断路器的特性改变，这就需要采取降容系数保障小型断路器的稳定性。

3. 运行短路能力

运行短路能力是衡量小型断路器线路和保护性能的一个重要指标，在产品短路测试中，I2t是衡量其能量极限的标准，其级别越高，允通能量就越小，并且就会存在其承受短路电流所造成的热作用而不引起破坏的能力越高。在小型断路器中所造成的短路分断能力的状况能够直接展现出限流能力的状况。灭弧系统是造成短路分断过程中电弧引起的热应力的主要原因。分断的速度越快，短路的持续时间就越短，所造成的损伤也就越少。为了提高小型断路器的短路分断能力，必须降低电弧能量和触头的烧损程度。

在断路器的设计中，由于内部结构和部件的选择能够直接决定小型断路器的特性，因此就需要仔细选择内部结构和部件的选择。采用高质量的触头材料，适当的触头大小，并调节触头的最终压力。发生短路时，能够保障产品接通正常分段并能够及时熄灭电弧，防止产品熔化，或因内部导电元件烧坏导致产品不能连接，或因操作机械故障而导致产品不能闭合[3]。

结论：

加强企业的设计与开发能力，提升生产人员的技术水平，保证生产工艺和技术需求的一致性。软接点焊接技术也很重要，如果焊接技术不合格，在大容量的短路电流下，将导致软接线烧坏或软接线脱焊。为了强化对关键零部件的控制，大部分企业都制定了关键零部件的质量控制流程，但在实际执行中往往会发生管理不规范或不规范的情况。企业在采购配件时，要着重于对接触材料、绝缘材料的耐火性能进行抽查，并做好定期的确认检查，不符合要求的可以在检测机构进行。有实力的公司可以自己研发、制造或委托加工零件，使零件的匹配误差降到最低。

参考文献：
[1]张建成,焦时宝,胡金豹.小型断路器质量分析与改进[J].电工电气,2021(5):68-70.

[2]何志鹏,赵虎.小型断路器电寿命试验研究[J].电器与能效管理技术,2022(01):19-26.

[3]张应江,郭宗坤.CKM6系列小型断路器常见故障处理方法[J].农村电工,2022,30(3):44-45.

第一作者：

姓名：孙达；出身年月：1995年12月；性别：男；籍贯：浙江温州；民族：汉；学历：大专；

现有职称：初级工程师；研究方向：电器；

单位及邮编：环宇高科有限公司325603

单位所在地：浙江省温州市乐清市大桥工业区环宇高科有限公司

邮寄地址及邮编：浙江省乐清市柳市镇柳乐路555号人民电器集团  陈蒙生 13867786618

第二作者：诸葛永善，环宇高科有限公司325603；

第三作者：韦明明，环宇高科有限公司325603；