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摘 要：小型断路器广泛应用在低压配电系统中，其产品质量和性能影响着整个系统的可靠性。本文主要从测试目的、试验条件、操作循环次数、主要测试过程、测试结果判定等方面对小型断路器电气寿命测试进行了分析，希望讨论结果能对相关实验测试活动提供一定的借鉴和参考。
关键词：小型断路器；电气寿命；触头；电磨损
中图分类号：TM561 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）36-0065-02
引 言
小型斷路器又称微型断路器，主要用于交流50/60Hz额定电压230/400V，额定电流至63A线路的过载和短路保护，也可用于正常情况下线路的不频繁操作转换。小型断路器电气寿命是指断路器在接通电源，主回路有电流通过的条件下，按照要求接通和分断，断路器所能承受的最大有载操作循环次数，在此过程中断路器不需要修理也不能更换任何零部件。
电气寿命测试的目的是为了确定断路器在接通和断开过程中触头的电气耐磨损性能。和断路器的其他部件相比，断路器触头连接部分在触头开启闭合的过程中会产生挤压和塑性变形，这些变形会对断路器触头造成机械磨损，同时还存在电弧引起的电磨损所导致的触头变薄、熔焊或接触不良等问题。触头的金属触点会因电磨损而逐渐变薄，触头过薄会导致触头的超程及动静触头间接触压力减小，从而使触头温升逐渐增高。一旦触头磨损到一定程度，触头温升无法满足继续使用的条件或是触头超程减小到接近于零，断路器将无法继续使用。
1 通断条件与测试要求
1.1 接通和分断条件
GB14048.2-2008规定：断路器电气寿命试验（带电操作性能能力试验）的试验条件为在其最高额定工作电压下（由制造商制定）接通和分断额定电流。如果开关使用时允许电源电压波动，则试验电压取波动的上限值，以严格考核条件。在试验过程中，允许按标准规定对触头的超程和接触压力进行调整；在进行电气寿命试验时，试验电路应满足对功率因数（对交流线路）或时间常数（对直流线路）的测试条件规定。
1.2 操作循环次数
国家标准规定，小型断路器试品在进行电气寿命试验时，每小时操作循环次数是120次（最小操作频率，如果经制造商同意，可提高该操作频率，在这种情况下，所用的操作频率应该在试验报告中说明），总操作循环次数是1500次，在每个操作循环期间，断路器应保持闭合足够的时间，以保证通以全电流，但不操过2s。
1.3 对试品及测试环境的要求
在进行电气寿命试验时，试品及测试环境应满足如下要求：
（1）断路器外观及零件应保持完好，如有明显破损，及时更换试品。
（2）断路器测试应尽量模拟实际使用情况，试品周围的环境应模拟现实使用环境，其固定方式等也应符合实际使用情况。为了提高准确性，断路器可安装在金属框架上，防止受过热或过冷的影响。
（3）可使用电源变压器或发电机作为测试电源，二者电压波形可以认为是正弦；测试电源的频率应与试品的标称频率一致，其波动应保持在±5%范围内，即45～62Hz。
2 电气寿命测试过程
2.1 一般规定
（1）试验前，可以在试品摩擦部分添加润滑油。除非另有规定，在进行寿命试验时每进行1/10～1/5总操作次数的动作后，可在规定允许的条件下对试品进行正常维护。可以给断路器加润滑油，也可以对产品进行清洁，但除了灭弧罩，不能拆卸产品的任何零件。
（2）试验允许手动操作电器，也允许用电动或气动装置模拟手动操作，但后者应当准确再现手动操作的条件。
（3）实验中所有电器元件的温升都不可超过国家测试标准所规定的限值。
2.2 测试电路及试品连接方式
（1）测试电路
在进行电气寿命时，断路器的接通与断开条件相同。根据国标《低压开关设备和控制设备》（GB14048.1-2006）规定，测试电路采用三极电器的三相交流试验电路。
（2）试品连接方式
试验时，需要将模拟负载阻抗接到试品后面，用来模拟正常使用的条件。在试验过程中，触头间因分断而产生电弧时，试品各极间的电压几乎等于该电路额定电压，这样相间很可能产生飞弧，与现实情况相似。如把模拟负载阻抗接到试品之前，试品各极间的电压远小于额定电压，相间几乎无飞弧产生，无法模拟现实情况。
2.3 测试控制时序
断路器寿命试验，测试控制时序如图1所示。
图1中，QF1是高压侧断路器，QF2是低压侧断路器，D是试品，S是陪试开关，t1为试品通电时间，t2为试品要求的燃弧时间。当燃弧时间超长，不满测试要求时，陪试开关S动作，切断主电路，保护人员设备安全。试验过程中，一旦出现故障，如试品分断时发生短路、试品熔焊或机械卡死，原本一直处于闭合状态的高低压侧保护开关QF1和QF2会跳闸，起到保护作用。
2.4 测试终止及结果判定
（1）测试终止
寿命试验开始前，应确定允许故障次数和操作循环次数。试验过程中，系统记录每次故障，一旦故障次数超过设定值，试验中止，试品为不合格，同时结束本次测试。如故障记录次数小于允许故障次数，则达到操作循环次数，测试终止。
（2）测试结果判定
电气寿命试验结果可从4个方面判定：
①断路器部件应无破坏性损伤，导线的连接以及各部件的接合不能出现松动。
②在最高周围空气温度和热态条件下，用最低控制电压进行吸合操作，应能可靠闭合，在常温和规定的释放电压下进行断开操作应能可靠释放。
③具有正常的耐压水平。
④能可靠地分断额定电流。
3 结 语
小型断路器在低压配电系统中被广泛使用，保证断路器的可靠性，在实际生产活动中具有重要意义。为了检验断路器的电气性能和质量，为对厂家生产的改进提供可靠依据，为避免不同的厂商使用不同的标准来检测自己的产品，缺乏公众认可度，电气寿命测试应统一使用国家标准。
参考文献
[1]陆俭国，李文华.低压电器的可靠性试验与型式试验技术[N].河北工业大学学报，2004，33（2）：1～8.
[2]陈荣辉，李淑仪.低压断路器机械寿命探讨[J].机电工程技术，2015（7）：151～153.
收稿日期：2018-11-16
关键词：小型断路器；电气寿命；触头；电磨损
中图分类号：TM561 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）36-0065-02
引 言
小型斷路器又称微型断路器，主要用于交流50/60Hz额定电压230/400V，额定电流至63A线路的过载和短路保护，也可用于正常情况下线路的不频繁操作转换。小型断路器电气寿命是指断路器在接通电源，主回路有电流通过的条件下，按照要求接通和分断，断路器所能承受的最大有载操作循环次数，在此过程中断路器不需要修理也不能更换任何零部件。
电气寿命测试的目的是为了确定断路器在接通和断开过程中触头的电气耐磨损性能。和断路器的其他部件相比，断路器触头连接部分在触头开启闭合的过程中会产生挤压和塑性变形，这些变形会对断路器触头造成机械磨损，同时还存在电弧引起的电磨损所导致的触头变薄、熔焊或接触不良等问题。触头的金属触点会因电磨损而逐渐变薄，触头过薄会导致触头的超程及动静触头间接触压力减小，从而使触头温升逐渐增高。一旦触头磨损到一定程度，触头温升无法满足继续使用的条件或是触头超程减小到接近于零，断路器将无法继续使用。
1 通断条件与测试要求
1.1 接通和分断条件
GB14048.2-2008规定：断路器电气寿命试验（带电操作性能能力试验）的试验条件为在其最高额定工作电压下（由制造商制定）接通和分断额定电流。如果开关使用时允许电源电压波动，则试验电压取波动的上限值，以严格考核条件。在试验过程中，允许按标准规定对触头的超程和接触压力进行调整；在进行电气寿命试验时，试验电路应满足对功率因数（对交流线路）或时间常数（对直流线路）的测试条件规定。
1.2 操作循环次数
国家标准规定，小型断路器试品在进行电气寿命试验时，每小时操作循环次数是120次（最小操作频率，如果经制造商同意，可提高该操作频率，在这种情况下，所用的操作频率应该在试验报告中说明），总操作循环次数是1500次，在每个操作循环期间，断路器应保持闭合足够的时间，以保证通以全电流，但不操过2s。
1.3 对试品及测试环境的要求
在进行电气寿命试验时，试品及测试环境应满足如下要求：
（1）断路器外观及零件应保持完好，如有明显破损，及时更换试品。
（2）断路器测试应尽量模拟实际使用情况，试品周围的环境应模拟现实使用环境，其固定方式等也应符合实际使用情况。为了提高准确性，断路器可安装在金属框架上，防止受过热或过冷的影响。
（3）可使用电源变压器或发电机作为测试电源，二者电压波形可以认为是正弦；测试电源的频率应与试品的标称频率一致，其波动应保持在±5%范围内，即45～62Hz。
2 电气寿命测试过程
2.1 一般规定
（1）试验前，可以在试品摩擦部分添加润滑油。除非另有规定，在进行寿命试验时每进行1/10～1/5总操作次数的动作后，可在规定允许的条件下对试品进行正常维护。可以给断路器加润滑油，也可以对产品进行清洁，但除了灭弧罩，不能拆卸产品的任何零件。
（2）试验允许手动操作电器，也允许用电动或气动装置模拟手动操作，但后者应当准确再现手动操作的条件。
（3）实验中所有电器元件的温升都不可超过国家测试标准所规定的限值。
2.2 测试电路及试品连接方式
（1）测试电路
在进行电气寿命时，断路器的接通与断开条件相同。根据国标《低压开关设备和控制设备》（GB14048.1-2006）规定，测试电路采用三极电器的三相交流试验电路。
（2）试品连接方式
试验时，需要将模拟负载阻抗接到试品后面，用来模拟正常使用的条件。在试验过程中，触头间因分断而产生电弧时，试品各极间的电压几乎等于该电路额定电压，这样相间很可能产生飞弧，与现实情况相似。如把模拟负载阻抗接到试品之前，试品各极间的电压远小于额定电压，相间几乎无飞弧产生，无法模拟现实情况。
2.3 测试控制时序
断路器寿命试验，测试控制时序如图1所示。
图1中，QF1是高压侧断路器，QF2是低压侧断路器，D是试品，S是陪试开关，t1为试品通电时间，t2为试品要求的燃弧时间。当燃弧时间超长，不满测试要求时，陪试开关S动作，切断主电路，保护人员设备安全。试验过程中，一旦出现故障，如试品分断时发生短路、试品熔焊或机械卡死，原本一直处于闭合状态的高低压侧保护开关QF1和QF2会跳闸，起到保护作用。
2.4 测试终止及结果判定
（1）测试终止
寿命试验开始前，应确定允许故障次数和操作循环次数。试验过程中，系统记录每次故障，一旦故障次数超过设定值，试验中止，试品为不合格，同时结束本次测试。如故障记录次数小于允许故障次数，则达到操作循环次数，测试终止。
（2）测试结果判定
电气寿命试验结果可从4个方面判定：
①断路器部件应无破坏性损伤，导线的连接以及各部件的接合不能出现松动。
②在最高周围空气温度和热态条件下，用最低控制电压进行吸合操作，应能可靠闭合，在常温和规定的释放电压下进行断开操作应能可靠释放。
③具有正常的耐压水平。
④能可靠地分断额定电流。
3 结 语
小型断路器在低压配电系统中被广泛使用，保证断路器的可靠性，在实际生产活动中具有重要意义。为了检验断路器的电气性能和质量，为对厂家生产的改进提供可靠依据，为避免不同的厂商使用不同的标准来检测自己的产品，缺乏公众认可度，电气寿命测试应统一使用国家标准。
参考文献
[1]陆俭国，李文华.低压电器的可靠性试验与型式试验技术[N].河北工业大学学报，2004，33（2）：1～8.
[2]陈荣辉，李淑仪.低压断路器机械寿命探讨[J].机电工程技术，2015（7）：151～153.
收稿日期：2018-11-16