电能表用外置断路器常见失效模式分析

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1、电能表用外置断路器常见失效模式分析*杨芾藜，侯兴哲，郑可（国网重庆市电力公司电力科学研究院，重庆401123）摘要:电能表用外置断路器对用户侧终端线路及设备的正常运行起着至关重要的作用，因此对电能表用外置断路器常见的失效模式进行分析、改进具有重要的现实意义。本文介绍了几种常见的电能表用外置断路器的失效模式，对失效模式进行了分析并采取相应的改进措施，有效提高了电能表用外置断路器使用的可靠性。关键词：电能表用外置断路器；机械操作；过载保护；断相Analysisoncommonfailuremodeofbreakereq

2、uippedinelectricitymeterYangFuli,HouXingzhe,ZhengKe(StateGridofChongingElectricPowerCO.ElectricPowerResearchInstitute,Chongqing401123,China.)Abstract:ExternalBreakerbreakerequippedinelectricitymeterplaymeterplaysanimportantroleinthenormaloperationoftheterminal

3、circuitandequipment.Therefore,ithasimportantpracticalsignificancetoanalyzeandimprovethecommonfailuremodesofexternalbreakerequippedinelectricitymeter.Thispaperintroducesseveralcommonfailuremodesofexternalbreakerbreakersequippedinelectricitymeter,analyzesthefail

4、uremodesandtakesthecorrespondingimprovementmeasures,whichcaneffectivelyimprovethereliabilityoftheuseofexternalbreakerequippedinelectricitymeter.Keywords:Breakerbreakerequippedinelectricitymeter,Mechanicalmechanicaloperation,overloadprotection,Phasephasefailure

5、0　引言执行GB10963.1-2005《电气附件家用及类似场所用过电流保护断路器第1部分：用于交流的断路器》标准的电能表用外置断路器是最常用的低压电器产品之一，广泛应用于线路末端，用于家用及类似场所的电气线路和设备的过载和短路保护，以保护线路及设备不被故障电流的热与电动力效应所损坏。同样，当电能表用外置断路器出现非故障电流引起的误动作时，也会给用户带来极大不便或经济损失，因此有必要对电能表用外置断路器的常见失效模式进行分析、改进，以提高电能表用外置断路器的保护能力的可靠性。1　电能表用外置断路器工作原理及失效模式

6、*基金项目：支持电能表费控的负荷开关检测及可靠性评估技术研究电能表用外置断路器由绝缘外壳、操作机构、热脱扣系统、电磁脱扣系统、灭弧系统及触头系统组成，其中热脱扣系统、电磁脱扣系统串联于被保护的线路中。其工作原理如图1所示，当操作机构合闸、触头处于接通状态时，线路或设备中产生过载电流，产品内部双金属片发生弯曲形变，形变量与电流值、通电时间有关，当形变量足够大时，触动脱扣元件，操作机构完成脱扣，触头系统断开；当线路或设备中产生短路电流，通过线圈形成较大电磁力，当短路电流足够大时，电磁力克服弹簧反力的作用，瞬间触动脱扣元

7、件，操作机构完成脱扣，触头系统断开。触头系统断开过程中产生的电弧被灭弧系统熄灭。根据GB10963.1国家标准规定，电能表用外置断路器的时间-电流动作特性应满足表1要求。图1断路器工作原理Fig.1Workingprincipleofbreaker在电能表用外置断路器产品工作过程中，其失效模式主要有以下3种。（1）热脱扣系统不稳定。热脱扣元件的工作状态相比整定时发生改变，以致断路器在线路或设备中产生过载电流时拒动或者在非预期过载电流时出现误动作；（2）断相问题。触头系统中的动、静触头不能正常接通，致使线路或设备断相

8、，用电设备无法正常工作或烧损；（3）机械操作故障。操作机构不能正常合闸以驱动触头系统处于接通工作状态。2　电能表用外置断路器的失效分析与改进2.1　热脱扣系统不稳定的分析与改进热脱扣系统不稳定主要表现在断路器在线路或设备中产生过载电流时拒动或者在未达到预期过载电流时出现误动作。热双金属元件作为热脱扣系统里的核心元件，对断路器的热脱扣系统的稳定性至关重要。影响