（1.上海航天设备制造总厂 上海 200245）
摘要：某型号产品在开启防凝露功能后，出现电流表指示异常，设备跳闸故障。通过一一排查，最终发现是自限温电热带启动电流波动性非常大，产品设计时启动电流预估不足，相关线路导线选用不合理，从而出现失效。
关键词：自限温电热带；导线；过流；载流量
1.引言
自限温电热带又称自调控(变功率)电伴热线，是一种结构简单，外形扁平光滑，具有一定的可绕性，可以任意平敷、缠绕，并且热效率高，发热均匀且控温准确、快速的材料。它是由导体、发热体和绝缘层通过挤压工艺形成。该产品具有发热材料随温度的升高，电阻增加，输出功率减少。由于自限温加热带能够随被加热体的温度变化而自动调节自身功率，自动限制加热的温度，因此很多设备将自限温电热带结合相关控制器后设计成防凝露部件，使用在环境温度变化大，易形成凝露的设备中。
某型号产品在开启防凝露功能后，出现电流表指示异常，设备跳闸故障。
2.故障简介
该设备使用的是一款采用220V交流电，稳定后会以每米35瓦的额定功率产生热量的自限温电热带，通过导线与断路器焊接，见图1。故障出现后，打开设备检查发现导线已破损无法使用，初步判断是过流损坏。
图1
整个设备内共计使用138.24m自限温电热带，合计总功率为4838W（35W/米×138.24米），稳定工作电流为22A（4838W÷220V）。由于自限温电热带内部高聚物导电复合材料的特性，启动电流变化非常大，并且批次波动性非常大，从0.3A/m~0.8A/m不等。随着自限温电热带自身发热，启动电流逐渐减少。因此最恶劣工况下，设备内部138.24m自限温电热带最大额度启动电流为110.6A（138.24m×0.8A/m）。
3.失效机理分析
首先将设备断电后，检查自限温加热带，其电阻在理论范围，并且无外绝缘层破裂与设备壳体、线路短路情况。然后再检查外输入电源，伏值正常。最后检查相关线路，发现导线存在明显过流痕迹，导线绝缘层已由白色变成焦黄色，破损处已发黑芯线外露与设备壳体短路，致使设备短路跳闸。
根据设备内电路图可知，线路中断路器Q6进行保护，整定电流32A，其脱扣电流与时间成非线性变化。通过查阅断路器工况电流变化表可知，在110A时断路器脱扣工作时间是18s左右，在64A时脱扣工作时间是50s，在50A时脱扣工作时间是180s左右，在44A脱扣工作时间是400s左右，在39A时脱扣工作时间是1000s以上。因此断路器的承载能力远大于导线承载能力，故出现导线过流发热绝缘层破损，而断路器Q6还未脱扣进行保护。
由于设计之初，设备内部导线选用时按稳定工作电流22A进行选择，而选用的2.0mm2导线在常温下可承载60A电流。由于设备内导线成线束绑扎，查得导线样本中选用准则可知，导线载流有对应的衰减系数，根据设备内布线情况，衰减系数取0.75，对应线束中2.0mm2导线可承载电流45A，完全满足22A额定工作电流的要求。由于设计时忽略了自限温电热带内部高聚物导电复合材料启动电流变化非常大，并且批次波动性非常大的特性，未考虑到设备内部138.24m自限温电热带最大额度启动电流可达110.6A的瞬时工况，虽然电流会随加电时间延长而迅速下降，但对设备中导线的热冲击是必然产生的，导线绝缘层会经过多次过流后，导线绝缘层明显老化，耐温性能下降，绝缘层表面发黄，并最终应导线过流发热，超过绝缘层耐温值而破损。
参考文献
[1]GB/T19835-2015自限温电伴热带[S].
论文作者:季春涛1,朱跃1,吴昊1,韩伟斌1
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/30
标签：导线论文; 电流论文; 设备论文; 电热论文; 断路器论文; 绝缘层论文; 非常大论文; 《电力设备》2018年第2期论文;