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什么是限流开关/限流型断路器

日期:2018-03-29 10:27:58

1 什么是限流开关/限流型断路器

所谓限流开关/限流型断路器是指当短路电流还未到达单个周波的最大值之前断路器就能够执行分断操作,其特性类似 熔断器。

在IEC60947中把具有不可人为调节短路时间延迟参数的断路器称为使用类别A,反之称为使用类别B。显然,具有限流特性的断路器都属于使用类别A。

2 原理

传统低压断路器限流分断的原理是当故障发生时,触头快速打开产生电弧,相当于在线路中串入一个迅速增长的电弧电阻,从而限制短路电流。这个迅速增长的电弧电阻,通常称为“动态电弧电阻”。与一般的断路器的灭弧室不同,低压限流断路器的灭弧室采用多个灭弧栅片。在开断过程中,首先动触头和静触头分开产生电弧,在电磁场和热场,流场的作用下运动至灭弧栅片。当电弧进入栅片后,因为被分成的多个短弧的近极压降,使电弧电压迅速上升,从而达到限流的目的。为了有较高的电弧电压,限流断路器灭弧室的栅片数比一般的断路器要多,并且排列得更紧密。电弧电压上升得越快,限流效果就越好,终极,电弧电压超过电源电压的值,使得电源电压无法维持电弧,从而完成熄弧限流分断。

3)进步触头分断速度法

通常利用巨大的断开弹簧或其他加速装置将触头拉开,或利用储能的电容器对斥力线圈放电在铝盘中感应出涡流来产生巨大电动斥力,将动触头打开,与此同时,尽量加快脱扣器的动作及机构的动作,以达到高速分断的目的,这样,分离时所需时间越小,则限流作用就越大。在六十年代,电力电子器件就被引入到电器中。现在,已有无触头的晶闸管断路器、触头—晶闸管并联的混合式断路器在某些国家得到开发、并有一定程度的应用,但因为电力电子器件存在导通压降大造成的能耗高、分断电器不能形成间隙绝缘间隔、过载能力差、工作参数缺乏相应的各个电压等级以及用度高,这些使其构成的无触点电器不能大量应用。

当然,无触点电器本身具有操纵率高、开关速度快、控制功率小、噪音低、寿命长的特点,适合某些特殊的工作场合使用。在限流中,主要采用带触头的混合式,如触头—晶闸管并联的混合式断路器,具有触头正常导通时压降能耗小的特点,再利用电力电子器件的开断时间短的特点,进一步缩短电流的开断时间,从而实现限流分断。在断路器设计中,使用电力电子器件,主要要考虑器件的电流和电压的参数。早期使用晶闸管,但它不能自关断,需要换流关断,造成电器的体积增大。目前,通常考虑自关断的器件,如IGBT(绝缘栅双极晶体管),GTO(可关断晶体管)等。

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