新型万能式断路器的桥型触头结构
桥型触头是万能式断路器的重要部件，其稳定性是保证断路器可靠安全运行的重要关键。针对现有的桥型触头在断路器本体母线和抽屉座母线的中心线不在同一水平面上时出现接触片的接触面积减少，接触电阻、温升增大的问题，浙江恒力达科技股份有限公司的研究人员刘廷良，在2020年第4期《电气技术》杂志上撰文，提出了一种新型抽屉式断路器的桥型触头结构，给出了其具体结构图。
该新型结构有效减少了接触片和断路器本体母线以及抽屉座母线间的接触电阻，减低了温升，动热稳定性好，满足设计要求，保证了断路器的安全可靠运行。
万能式断路器是一种使用广泛的低压配电设备，具有经济价值高、技术含量高等优点。万能式断路器的本体母线和抽屉座母线通过桥型触头的接触片进行连接接触，接触片与母线之间的接触情况直接影响到接触表面的接触电阻和温升，从而影响断路器的正常安全稳定工作。
本文针对当本体母线和抽屉座母线的中心线出现位置偏差时，现有的断路器中桥型触头的接触片会出现偏移或旋转，导致其与母线间存在接触电阻变大、温升增大的问题，提出了一种新型万能式断路器的桥型触头结构，确保了桥型触头的有效紧密接触，有效改善了万能式断路器在运行过程中产生的温升问题，提高了万能式断路器的电气寿命和机械寿命，保证了万能式断路器正常安全运行工作的可靠性。
1 温升原理分析
当断路器工作时，接触连接位置的导电部分发热和电阻发热是造成桥型触头温度升高的主要原因，本文主要对接触电阻发热导致温升超标进行分析。万能式断路器的断路器本体母线和抽屉座母线通过桥型触头的接触片进行连接接触。
接触片与母线之间的接触电阻主要与接触片和母线间的接触面积、接触压力等有关，本文主要分析接触面积对温升的影响。接触电阻的大小和接触面积为反比关系，接触面积越大、接触电阻越小；接触面积越小，接触电阻将会越大。
由分析可知，当导体通过一定电流I时，接触处的温升与接触面积大小有关。接触片与母线之间的接触面积大会造成接触片与母线之间的接触电阻减小，从而温升变低；接触片与母线间的接触面积小会造成接触片与母线之间的接触电阻变大，导致温升变高。
绝缘材料是万能式断路器中不可或缺的重要材料。随着万能式断路器运行过程中造成的温度的上升，绝缘材料的绝缘电阻会按照指数规律减小，且其随温度上升的老化是永久性的、不可逆转的。因此，运行过程中温升过高会加剧断路器中电器绝缘材料的老化，故绝缘材料的极限允许温度必须要受到限制，以保证断路器运行的可靠性以及安全性。
此外，在抽屉式断路器的使用过程中，当温度升高到极限值时，断路器的桥型触头接触片会软化、桥型触头上的弹簧拉力减小，导致接触压力减少，在电斥力的作用下，接触片与母线之间会出现间隙，从而产生电弧。
因为电弧会产生高达2000℃左右的温度，使得接触片与母线发生熔焊现象，加剧导电部件的软化，导致断路器的机械强度明显降低，轻则发生变形，影响断路器的正常工作；重则导致断路器烧损，缩短断路器的使用寿命，影响配电系统的安全可靠工作。
因此，对正常运行状态下断路器的温升加以限制，保证桥型触头与母线之间的可靠接触，减小接触电阻，满足相应的国家标准，对保证万能式断路器的使用寿命以及配电系统的安全可靠运行具有十分重大的意义。
2 现有断路器桥型触头结构
现有的万能式断路器的桥型触头结构框架图如图1所示，其主要由断路器本体母线、接触片、轴、弹簧和支架以及抽屉座母线构成。
图1 现有的断路器桥型触头结构及母线（同一水平面）
由图1可知，现有的万能式断路器的桥型触头结构中接触片与断路器本体母线以及抽屉座母线的连接均为直线接触连接。在工程设计中，断路器本体母线和抽屉座母线的中心线要求在同一水平线上，而在实际装配中，由于加工误差和制造误差，断路器本体母线和抽屉座母线的中心线很难在同一水平面上，如图2所示。
图2 现有的断路器桥型触头结构及母线（不同水平面）
如图2所示，当断路器本体母线的中心线和抽屉座母线的中心线不在一条水平线出现位置偏差时，由于连接片与母线间为直线接触连接，因此接触片与母线间的接触处会出现一定的偏移或旋转，将导致接触片与母线间的接触面积减少，严重时甚至不能完成接触，从而造成接触电阻增大，温升增高。
轻则造成绝缘材料的老化、金属支持件软化；重则烧损桥型触头及母线，从而烧损断路器，降低断路器的机械寿命和电气寿命，影响了万能式断路器的长期稳定运行的可靠性和安全性，严重时会产生电弧，造成桥型触头熔化，严重影响断路器运行的安全性。
3 新型万能式断路器的桥型触头结构
针对现有的万能式断路器在断路器本体母线与抽屉座母线不在同一水平面上时出现接触片偏移或旋转，从而导致接触面减少、接触电阻增大、温升升高的问题，本文提出了一种新型万能式断路器的桥型触头结构，由断路器本体母线、抽屉座母线、接触片、轴、弹簧、支架组成，各部件结构如图3所示，其中母线与桥型触头接触片的接触位置设计为半圆槽形状。
图3中断路器本体母线与接触片的接触处为一段圆弧，圆弧中间存在一段长度的直线，从而保证在断路器本体母线推进不到位或推进超过设计位置时，断路器本体母线与接触片之间始终为线接触，不会出现悬空现象，故不会产生电弧导致接触片与母线发生熔焊。
图3-1 新型桥型触头的组成部件
图3-2 新型桥型触头的组成部件
接触片为长方形半圆状结构，28件接触片通过14件轴和7件弹簧安装在支架上，如图4所示。断路器本体母线和抽屉座母线与接触片的接触形状为半圆形。抽屉座的绝缘基座用来安放抽屉座母线，接触处为半圆形的本体母线安放在断路器本体的绝缘件中，组装好的桥型触头放置在接触处为半圆形槽的抽屉座母线上。利用抽屉座的操作机构将断路器本体推动，使本体母线移动到桥型触头联结处。通过以上连接形成导电回路。
图4 桥型触头结构
图5为断路器桥型触头及母线的设计图。由图可知，断路器本体母线的中心线和抽屉座母线的中心线位置未出现偏差，在一条水平面上时，断路器桥型触头的接触片与两部分母线均紧密接触。
图6为断路器桥型触头的接触片与母线的实际安装位置图（中心线不同水平面）。由图6可知，当断路器本体母线和抽屉座母线的中心线不在同一水平面时，由于接触片为长方形半圆状结构且断路器本体母线和抽屉座母线与接触片的接触形状为半圆形槽结构，因此接触片与母线间仍为可靠的紧密接触。
与现有的断路器的桥型触头相比，在相同的接触压力下，本体母线和抽屉座母线的中心线出现位置偏差时，该新型桥型触头的设计结构增大了接触片与母线的接触面积，确保了桥型触头的有效紧密接触，有效地改善了万能式断路器在运行过程中产生的温升问题，同时在断路器本体母线的圆弧槽中设置一段长度的直线，保证推进机构能在推进距离范围内，都能使接触片的弧形凸台能够可靠地与本体母线的凹形弧进行线接触。
此外，在推进机构上设置断路器本体母线到位后的锁定装置，保证断路器本体母线到位后断路器才能进行合闸操作。有效提高了万能式断路器的电气寿命和机械寿命，保证了设备正常安全运行工作的可靠性。
图5 断路器桥型触头及母线（同一水平面）
图6 断路器桥型触头及母线（不同水平面）
4 温升对比
在室温为20℃的密闭空间内，对传统桥型触头结构与新型桥型触头结构通以2kA的额定电流进行温度实验比较，观察两者在通电4h过程中的温度变化情况。
表1为新型桥型触头结构与传统桥型触头结构每隔1h后的温度实验数值对比。由表1可知，在相同的室温条件下，每隔1h，传统桥型触头结构产生的温度均高于新型桥型触头结构；通电4h温度稳定后，传统断路器的桥型触头的温度为95℃，温升为75K（20℃～95℃），新型桥型触头结构的温度为85℃，温升为65K（20℃～85℃）。
由GB 14048.2标准可知，与外部连接的接线端子的温升极限值为80K。故新型桥型触头结构的温升值在标准要求内，且相对于传统断路器的桥型触头结构而言，大大降低了温升，故本文提出的新型桥型触头结构具有明显优势。
表1 温度对比
5 结论
本文提出了一种新型万能式断路器的桥型触头结构，将接触片与母线的接触连接处设计为半圆结构，有效地改善了现有的断路器的桥型触头在断路器本体母线和抽屉式母线中心线不在同一水平线时，接触片出现偏移或旋转，导致接触片与母线之间的接触面积减小、接触电阻增大、温升增高的问题，有效提高了万能式断路器的电气寿命和机械寿命，保证了万能式断路器正常安全运行工作的可靠性。