浅析小型断路器常见故障及原因

2022-09-10

小型断路器 (简称MCB) 是建筑电气终端配电装置中使用最广泛的一种终端保护电器。MCB虽然是一种终端电器, 但其应用量大而且面广, MCB以其性能优越、使用方便、价格合理, 被广泛地应用在建筑工程、民用照明等多种场合。

1 断路器的分类

小型断路器, 从它的结构、用途所具有的功能来分, 可分为万能式 (又称框架式, 国际上通称ACB) 塑料外壳式 (国际上通称MCCS, NICB小型) 两大类, 它们相同的作用是:在正常情况下, 作不频繁合、分电路成起动、停止电动机;在线路或电动机发生过载、短路或欠电压 (电压不足) 等故障时, 能自动切断电路, 予以保护。根据保护对象的不同, 断路器又分为四种类型。

配电保护型-保护电源和电气线路 (电线、电缆) 和设备;电动机保护型——专作电动机的不频繁起动, 运行中分断, 以及在电动机发生过载、短路和欠电压时的保护。

家用和类似家用场所保护型——对照明线路、家用电器等的保护。

剩余电流 (漏电) 保护型——用来保护人身免受电击危险及防止电气火灾的保护器。

2 小型断路器常见故障及原因分析

为了更好的保障人们的生命安全, 我们进行了多次的质量抽查和大量的委托试验, 发现了许多问题, 现将问题阐述如下, 以供参考。

2.1从检验项目分析

在多次的抽查试验和大量的委托试验中, 我们主要进行一下项目的检测:温升、介电性能、脱扣性能、运行短路能力。其中出现问题的主要集中在脱扣性能和运行短路能力两个项目上。

2.1.1脱扣性能项目主要反映出的问题

在整定的环境条件下, 1.13In电流1h内脱扣;在整定的环境条件下, 1.45In电流1h不脱扣。

经分析出现这种问题的原因主要有:

(1) 用于过流保护的双金属片质量不稳定, 动作时间离散性较大, 造成企业无法对产品进行定量的检验。

(2) 企业在校验时通常采用2.5In快速校验法等效, 但对2.5In的动作时间所对应的1.13In和1.45In动作时间未加验证。至少是两个不同时间进货的不同批号的双金属片未加验证。

(3) 企业检验设备及校验仪器仪表准确度不够, 校验人员校验技术不够熟练, 部分企业用于出厂检验的标准试验台和恒温室形同虚设或不符合标准要求。

出现上述问题的产品可能造成如下的后果。

(1) 带过电流保护功能的小型断路器如果未过载就不正常跳闸动作, 影响了用户的正常用电, 造成不应有的损失。

(2) 出现过载的情况应该跳闸动作时, 没有正常跳闸动作未起到过载保护作用, 无法消除实际使用中故障所引发的火灾隐患, 无法防止危险的发生。

2.1.2运行短路能力主要反映出的问题

运行短路能力是小型断路器的主要指标之一, 它是小型断路器的能力表征和工艺设计水平的表征。由于运行短路能力是性能的极限, 所以出现的问题相对较多, 产生的原因也相对较多。

问题1:试品破裂。

产生的原因有:

(1) 产品外壳材料不符合性能要求, 外壳厚度不够或外壳材料成分比例不对, 使外壳无法抵挡试品在分断短路电流时产生的电弧能量, 造成试品破裂。

(2) 用于铆合的铆钉材料不符合性能要求, 铆钉材料过薄或铆合强度不够, 使产品无法抵挡试品在分断短路电流时产生的电弧能量, 造成试品外壳破裂。

(3) 灭弧性能不良, 用于灭弧的栅片数量不够或铁片过薄。灭弧栅铆制工艺较差, 用作固定的红杠纸板较薄, 在电弧能量的冲击下造成灭弧栅散架, 灭弧铁片挡住喷弧口, 使电弧能量无法从喷弧口释放, 造成试品外壳破裂。

问题2:试品在试验过程中产生无法合闸的现象。

产生的原因有:

(1) 用于过电流保护的双金属片质量不稳定, 在大容量的短路电流冲击下, 造成严重变型, 使脱扣器无法回复, 产品无法再扣, 造成试品在试验过程中产生无法合闸。

(2) 触头材料不符合要求, 有些企业用非银基合金, 甚至用裸铜, 使产品在分断短路电流时触头过分烧损, 触头超程缺失, 造成试品在试验过程中产生无法合闸。

(3) 产品内部软连接、线圈线径过小, 在大容量的短路电流通过时产生高温, 导致内部机构变型, 合闸机构无法到位, 造成试品在试验过程中产生无法合闸的现象。

(4) 灭弧性能不良, 无法快速灭弧, 使分断过程中产生的电弧能量滞留在产品内部, 导致内部机构烧损, 造成试品在试验过程中产生无法合闸现象。

问题3:试品在试验过程中产生不通电的现象。

产生的原因有:

(1) 产品触头材料不符合要求或在分断过程中动作时间过慢使触头严重烧损, 产品手柄虽然在合闸位置, 但动静触头无法接触, 造成产品在试验过程中产生不通电的现象。

(2) 产品内部软连接线径过小或软连接电焊工艺不符合工艺要求, 在大容量的短路电流冲击下, 造成软连接烧断或软连接脱焊, 造成产品在试验过程中产生不通电的现象。

问题4:试品在分断试验后验证介电性能时产生耐压击穿。

产生的原因有:

(1) 产品外壳材料不符合性能要求, 在分断过程中经不住电弧的烧蚀, 造成产品内部严重碳化, 使产品在验证介电性能时耐压击穿。

(2) 产品在分断试验过程中由于受到大容量短路电流产生的高温以及电弧能量的冲击, 使产品本身内部器件位置发生变化甚至变形, 从而使产品本身的安全距离不能达到要求, 产生了介电性能时耐压击穿的现象。

问题5:试品在分断试验后验证脱扣特性时出现提前脱扣和不脱扣现象。

产生的原因有:

(1) 用于过电流保护的双金属片质量不稳定, 在大容量的短路电流冲击下, 造成过度变型, 使脱扣器无法回复到原先位置, 使产品在验证脱扣特性时达不到标准的要求。

(2) 产品在出厂时脱扣特性校验就不合格, 试验品在验证脱扣特性时同样达不到标准的要求。

短路能力试验出现上述问题可能造成的后果如下。

当用电设备或线路故障引起短路时, 小型断路器必须具备可靠分断能力。如果产品出现不能正常分断短路电流, 那么就无法消除实际使用中故障所引发的水灾隐患和设备损坏或直接产品故障带来的火灾隐患;在较大型的电力系统中, 有很多条供电回路, 也就有很多的保护开关, 如果在终端出现短路情况, 小型断路器没有及时分断时, 势必要引起上级保护开关延时保护, 造成较大范围或者是大范围的停电, 造成不必要的损失。

小型断路器主要用于工业、商业、高层和民用住宅等各种场所。适用于交流50/60Hz额定电压230/400V, 额定电流至63A线路的过载和短路保护之用, 也可以在正常情况下作为线路的不频繁操作转换之用。由于MCB应用量大而且面广, 其本身的质量优劣严重影响到人们的日常生活和生命安全, 必须慎重对待遇到的问题和故障, 找专业人士解决。

摘要:本文阐述了小型低压断路器的不同分类、小型断路器常见的故障及原因分析, 小型断路器的发展趋势。

关键词:小型断路器,脱扣性能,运行短路能力

参考文献

[1] 王仁祥.常用低压电器原理及其控制技术[M].机械工业出版社, 2006, 1.