家用断路器温升试验检测过程常见误差控制研究

摘要：家用断路器温升试验是检验载流能力与热稳定性的关键环节，各类误差的累积影响温升值判定准确性。本文分析六类常见误差来源并提出控制策略。环境温度测量误差源于测点布置不合理及气流干扰，采用多点平均及油浴平滑校正。热电偶固定不牢或布点偏离发热区致测温偏低，需规范固定工艺并依据发热特征布点。试验电流波动使温升曲线不稳，需确保电源稳定并在偏差内维持额定电流。临时连接线散热差异引入附加温升，需控制长度及测点温升差值。仪器未校准及数据处理不规范降低可信度，应建立周期校准与不确定度评定。试品安装与散热偏离工况使结果失比，应严格按标准执行。系统实施上述措施可降低系统与随机误差，提高重复性与再现性，为产品判定提供可靠数据。

关键词：家用断路器；温升试验；检测过程；常见误差控制
前言：家用断路器是低压配电系统中终端用电电器的保护装置，其热稳定性决定了能否有效预防电气火灾和家用电器设备安全运行。进行温升试验是为了模拟断路器在额定电流长期通电时的发热状况，进而判断其是否具有良好的散热能力及接触系统可靠性。温升试验涉及大电流回路搭建、多通道温度测量、试验环境控制等技术细节，任何一个细节上的误差都会造成温度测量偏离实际温度，影响对试品合格性的判定。随着家用电器的广泛使用和用电负荷的增加，对家用断路器的过载保护提出了更高的要求，温升试验的准确性越来越受到检测部门和生产企业的重视。在试验室实际检测中，影响温升试验结果的误差主要有环境温度测量误差、热电偶测量误差、试验电流测量误差、临时连接线影响、温度测量仪器校准误差、试品安装状态影响等，这些误差具有点多、隐蔽性强、每对误差具有多条传导路径的特点，需要建立有效的控制方法。
一、环境温度测量与校正误差控制

环境温度是确定温升试验中的温升值的基准温度，环境温度的测量误差会直接导致最终温升结果的误差。标准规定环境温度应在+10℃至+40℃范围内进行测量。试验中环境温度测点采用多支热电偶布置在试品周围，测点高度等于试品载流部分的平均高度，距离试品1m处，以此获得有代表性的环境温度。热电偶快速波动会影响测量读数，将热电偶置人装有变压器油的容器中，利用油的热惯性吸收热电偶的快速温度波动。试验时应控制空间空气流速不超过0.5m/s，以避免试验期间任何强制对流快速改变周围空气温度。环境温度应在试验周期最后四分之一时段内测量，以热电偶布置的多个测点温度测量值的平均值作为温升计算依据。当环境温度不在标准参考条件时，应按相关标准进行温度校正计算。环境温度测量误差的累积效应会直接导致温升值的判定，因此热电偶布置和固定方式的误差必须严格控制。

二、热电偶布置与固定方式误差控制

热电偶布置位置和固定方式是试验中容易人为出错的环节。热电偶应布置在主回路连接点、母排搭接面、断路器触头系统、连接部位和电流集中部位等最易发热的部位。对断路器而言，动静触头、导电杆、软连接、接线端子是测温热点，其中以触头系统的测温最能反映设备温度状况，其温升最为明显。热电偶测量端必须与被测表面充分接触，否则固定不牢会使两者之间存在空气间隙，热传导面积减小，测量温度将低于实际温度。热电偶固定方式有高温胶带固定、胶粘接固定和使用固定夹具等方式固定，热电偶固定推荐使用高温胶带固定，因高温胶带固定方便，且不影响散热条件。使用导热胶固定时，要注意胶体厚度，形成隔热层会造成测量误差。热电偶引出线应选低温区域敷设，不允许经过高温区域或靠近大电流导体获取额外热量。

三、试验电流稳定性控制误差

试验电流的正确性和允许的偏差直接关系到温升试验数据的正确性。试验电流应为被试品的额定电流，电流的允许偏差为0%至+2%，但仅对温升试验的最后两小时为限。电流的波形应为正弦波，频率为50hz，频率的允许偏差为-5%至+5%。在此试验中，大电流温升试验装置如果不能保证电流稳定，输出质量不好，波形畸变大，则会导致电流波动大，温升曲线不稳定，从而导致试验结果的判定困难。试验电源应能避免因电源电压波动、连接导线或被试品阻值变化而影响测试电流。允许采用较高的电流对被试品进行预热，以加快试验速度。预热时允许使用的电流值可以高于额定电流，但不能超过规定的允许值，预热到测试点要求的温度后，电流再回到额定电流继续进行温升试验。试验过程中应记录和观察整个试验过程中的电流值，允许波动范围应包括规定的上限值。试验时间应在允许的波动范围内完成。

四、临时连接线与试验回路误差控制

与试品相连的临时连接线不能明显导入或导出热量，以防止因这些连接线的存在而改变试品实际的发热和散热条件，引入系统误差。标准规定临时连接线的长度不小于2m，在距离试品接线端子1m的母线上及试品接线端子上均应埋设测量点，相互间温升之差不应大于5k。其目的是验证临时连接线对试品的温升是否会产生影响。试验回路的构成要合理，要充分考虑到产品在实际工况下的几种常规工况条件。导电回路是存在电阻的，当电流通过时，会产生焦耳热，使温度升高，由于测试的环境条件及材质基本是一致的，所以各测点的温升应该是基本一致的。如果回路的某一点接触电阻过大，那么这一点的温升就会明显偏高，影响测试的准确性。试验前应测量回路电阻，试验后待试品冷却后再次测量回路电阻，两次测量结果的差值不得超过20%。回路电阻的稳定性是保证温升试验可重复性的前提。

五、测量仪器校准与数据采集误差控制

温度测量仪器精度、校准状态直接影响温升试验测量结果。国家规定使用1级允差t型热电偶进行温度测量，热电偶应符合GB16839-2008规范型热电偶技术要求，进行温升试验时，温度测量系统应经过校准，在有效期内使用。温升试验系统采用多通道温度巡检模块，可以同时采集多路热电偶信号，实现温度实时监测、自动记录。数据采集系统采用高精度温度传感器，保证数据采集测量误差控制在±0.5℃以内。数据采集处理环节，采用系统内置智能分析软件，温升曲线自动指数拟合，避免人为误差。试验过程中建立测量结果不确定度评定模型，分析试验过程中不确定度来源。建立数学模型确定不确定度评定方法，详细计算测量的不确定度，从而保证试验测量结果的科学性。测量仪器选型、校准周期、数据处理方式制定文件管理。

六、试品安装状态与散热条件误差控制

断路器的温升试验与试品的安装方式和散热条件有关。温升试验应在装有新的干净断路器上进行，断路器安装方式应符合断路器在实际运行时的位置，或者按照散热条件最不好的方式。如果断路器在运时装在开关柜内，温升试验时也应装在相应的开关柜中进行，并应提供开关柜的图纸和资料。试品周围的空气流动也应受控制，不允许任何额外气流改变自然对流散热条件。试验空间的散热条件应与断路器实际使用的散热条件相同，不允许人为减少或增加散热途径。断路器的接线端子裸露于空气中，与导线连接后热量传导过程有热损失，造成温度测量值与实际温度之间有一定的偏差，应对测量数据进行修正。温升试验之前、之后都应检查试品的外观和结构状况，试验过程中是否发生过任何影响散热的情况。

结束语：家用断路器型式检验中，温升试验是判定试品载流能力是否满足标准要求的关键试验，影响试验结果的因素较多，任何一个环节失控都会导致试验数据偏离真实值。本文从环境温度校正、热电偶布置和固定、试验电流监控和稳定、临时连接线设置、测量仪器校准和试品安装方式等六个方面分析了影响试验结果的误差源，并提出了控制措施。经研究证实，环境温度校正测点数量多且应避免受到气流影响，热电偶应牢固固定在发热表面并选用地点在试品的触头和连接处等部位，试验电流应全程监控并稳定在额定电流的允许偏差范围内，临时连接线长度和散热条件应满足标准限定的最小值，测量仪器应定期校准，试验结果应建立不确定度模型，试品安装方式应与其实际运行方式一致。

参考文献

[1]诸国平.家用断路器的温升试验[J].家用电器科技,1997,(6)37-38.DOI:10.19784/j.cnki.issn1672-0172.1997.06.020.