塑料外壳式断路器插入式板后接线装置的设计 - 全文

　　塑料外壳式断路器（以下简称断路器）一般作配电用，亦可为保护电动机之用。在正常情况下，断路器可分别作为线路的不频繁转换及电动机的不频繁起动之用。

　　配电用断路器，在配电网络中用来分配电能且作为线路及电源设备的过载、短路和欠电压保护。

　　保护电动机用断路器，在配电网络中用作鼠笼电动机的起动和运转中分断及作为鼠型电动机的过载，短路和欠电压保护。

　　欠电压保护还需要加装分励脱扣器。

　　塑料外壳式断路器 （MCCB）是具有一个用模压绝缘材料制成的外壳作为断路器整体部件的断路器。插入式断路器是以 MCCB为主体 ，与之专配的插入式接线装置用于配电设备和控制设备中与电路的连接和隔离之用。插入式断路器有板前与板后之分 ，本文是针对插入式板后接线方式的一种新型设计。所设计的 MCCB插入式板后接线装置 ，其壳架为 160 A，是由杭申电器的 HSM12160三极 MC2CB与插入式板后基座装置组合而成 ，作为 160AMCCB的辅助装置 ，其适用范围为交流 50Hz（或 60 Hz） ，额定绝缘电压 690 V，额定工作电压 690 V及以下 ，直流 250 V及以下 ，额定电流 16～160 A的电路中 ，用来分配电能 ，在正常条件下作不频繁的闭合和断开之用 ，并在线路和设备过载、短路、欠电压时起保护作用。该装置中主断路器的电气和机械操作性能共有 10 000次 ，由于在用户使用过程中因银触头的氧化、磨损、短路故障的发生 ，随时都有可能需要维修及更换 ，所以 ，为方便用户 ，满足市场需要 ，并抢占一定的市场份额 ，特研发设计该创新型插入式板后接线装置。

　　设计结构特点

　　本体部分断路器的设计特点有 ：动、静触头成平行状 ，充分利用线路电流尚未达到最大值前的电动斥力 ，使动、静触头斥开 ，限制电弧电流的增大。采用在静触头的周边设置能在电弧灼热下放出气体的芳香族绝缘物 ，藉以吸收电弧能量 ，冷却电弧 ，使弧柱缩小的蒸气喷射控制 （Vapour JetControl，VJC）技术措施和电弧气体消游离的灭焰装置 ，使断路器分断短路电流时飞弧距离为零。断路器主电路的电气间隙 ≥8 mm，爬电距离 ≥10 mm;辅助电路和控制电路的电气间隙≥3 mm，爬电距离 ≥6. 3 mm。

　　插入式板后接线装置的特点为 ，在成套装置的安装板上 ，先安装一个断路器的安装座 ，安装座上有 6个插头 ，断路器的连接板上有 6个插座 （电源端、负载端各 3个 ）。安装座后面有螺栓 ，预先接上电源线和负载线。使用时 ，将断路器直接插进安装座。若断路器坏了 ，只要拔出坏的换上好的即可。更换时间短、操作安全方便 ，给使用及维护带来极大便利。

　　结 构

　　该三极断路器插入式板后接线装置整体可分成两部分 ，一部分是由 160 A MCCB所带有的上连接头和联锁机构 ，称为上部分 ;另一部分是带下连接头的绝缘基座 ，称为下部分。

　　（1） 上部分的设计。在 160 A塑料外壳式断路器的基础上加装上连接头与联锁机构。

　　先是上接线头的设计 ，其设计方案如图 1所示。

　　安装时 ，先在本体断路器的导线夹上打一通孔 ，装上垫片、接线头 ，再将螺杆装入接线头内拧紧。要求螺杆装好后各相保持平行并与基座垂直。考虑到螺杆的另一端要与基座装置中的接线头组配合 ，为了减小插拔时的阻力 ，把其头部设计成球形。

　　还有联锁机构的设计 ，考虑到用户可能会在装置通电时操作 ，为了保证安全 ，断路器本体部分需加装联锁保护装置。根据断路器的结构 ，联锁机构应安全可靠 ，且安装简单。联锁机构的设计剖面图如图 2所示。

　　在断路器的本体内装入一根推杆 ，推杆的一端靠在断路器的牵引杆上 ，另一端伸出断路器基座外面 ，装入弹簧后用定位件及轴固定。当伸出在断路器外部的推杆那一端受到推力 ，压缩弹簧 ，使弹簧储能 ，此时推杆的另一端向上推动后离开牵引杆 ，断路器便能合闸、分闸 ;当推杆受到的推力消失后 ，弹簧便释放能量 ，拉动推杆 ，使推杆的一端压在断路器的牵引杆上 ，此时无论断路器处在合闸或再扣位置 ，推杆都能将断路器脱扣 ，可靠切断电源 ，起到安全保护作用。

　　（2） 下部分设计。下部分是带下连接头的绝缘插入式基座。该基座采用阻燃增强型材料DMC压制而成 ，在基座预留的出线孔内装入接线头组 ，然后用螺母固定 ，基座正面用绝缘板封住。

　　这部分的关键是接线头组的设计 ，该接线头组是由 2只弹簧 ， 4块片 ， 1个定位件 ， 1块垫片和1根连接头组合而成。考虑到散热的可靠性 ，比参考样机增加了一块片 （见图 3）。接线端子紧固

　　用的螺钉和螺母只能作固定接线端子本身就位或防止其松动 ，用于连接外部导线的接线端子在安装时应易进入并便于接线 ，因而将接线方式设计成简单的形式 （见图 4）。

　　由图可知 ，外接排接入位置是在两块垫片中间 ，考虑到传热的可靠性 ，将两垫片与紧连着的两螺母设计成铜质材料。

　　仅有了可靠的结构还不够 ，对接线端子的结构还有较高的要求 ：要求接线端子的结构应保证良好的接触和一定的载流能力。其导电金属部件应有足够的机械强度。接线端子与导体的连接用螺钉压接时 ，应有防松装置以保证必要的接触压力 ，且对外接导体应无明显的损伤等。其中 ，导线的截面积及长度很关键。表 1为不同电流规格时接线端子导线截面积和长度要求。

　　（3） 上下两部分合成一体。即将固定在本体断路器上的六相螺杆的插入部份涂适量 7011低温极压脂后插入基座内相应的连接头至本体基座与插入部份上的定位件贴平 ，做到插入后操作断路器上的手柄 ，断路器应能灵活再扣、合闸、分闸。同时做到当断路器处于合闸状态时 ，无法插入或拔出基座装置 ;这样便实现了设计的预期要求。

　　本插入式板后接线装置与当今国内的塑料外壳式断路器的插入式的结构有很大的不同 ：其断路器本体增设一个“推杆 ”零件 ，插入安装台上有“锁扣 ”和“锁板 ”两个零件 ，以保证断路器处于“合闸 ”状态时 ，它就无法插入安装台 ;断路器插入安装台通电运行时 ，若断路器局部损坏需拔出进行调换 ，断路器必须处于“分闸 ”状态才能拔出。这就为使用者 （更换者 ）免受电击创造了可靠的安全条件 ;也为企业的发展与市场的拓展奠定了扎实的基础。

　　表 1 不同电流规格时接线端子导线截面积和长度的要求