限流型斷路器概念

所謂限流型斷路器是指當(dāng)短路電流還未到達單個周波的最大值之前斷路器就能夠執(zhí)行分斷操作，其特性類似熔斷器。

在IEC60947中把具有不可人為調(diào)節(jié)短路時間延遲參數(shù)的斷路器稱為使用類別A，反之稱為使用類別B。顯然，具有限流特性的斷路器都屬于使用類別A。

傳統(tǒng)低壓斷路器限流分斷的原理是當(dāng)故障發(fā)生時,觸頭快速打開產(chǎn)生電弧,相當(dāng)于在線路中串入一個迅速增長的電弧電阻，從而限制短路電流。這個迅速增長的電弧電阻，通常稱為“動態(tài)電弧電阻”。與一般的斷路器的滅弧室不同，低壓限流斷路器的滅弧室采用多個滅弧柵片。在開斷過程中，首先動觸頭和靜觸頭分開產(chǎn)生電弧，在電磁場和熱場,流場的作用下運動至滅弧柵片。當(dāng)電弧進入柵片后，因為被分成的多個短弧的近極壓降，使電弧電壓迅速上升，從而達到限流的目的。為了有較高的電弧電壓，限流斷路器滅弧室的柵片數(shù)比一般的斷路器要多,并且排列得更緊密。電弧電壓上升得越快，限流效果就越好，終極，電弧電壓超過電源電壓的值,使得電源電壓無法維持電弧，從而完成熄弧限流分斷。

1)人工零點法

利用電弧去產(chǎn)生人工零點,使得弧隙中的電流為零,從而使電弧熄滅。

2)進步電弧靜態(tài)伏—安特性法

通常采用去離子?xùn)欧ā⒔^緣柵法、窄縫法及VJC法等。去離子?xùn)欧ň褪抢媒饘贃牌央娀》指畛扇舾蓚€互相串聯(lián)的短弧,利用短弧的壓降來進步電弧電壓而使電弧熄滅;絕緣柵法:即柵片是絕緣的,其作用是導(dǎo)出電弧的熱量,以進步電弧的弧柱壓,同時,柵片將電弧分割成若干段的短弧,每一柵片就是短弧的電極,同時產(chǎn)生很多個陽極壓降和陰極壓降,對直流電弧而言,利用近極處的電弧電壓降加弧柱的電壓降一起滅弧;窄縫法,通常采用多重窄縫,這樣,可以減少電弧進入上部窄縫的阻力,因而在驅(qū)動電弧運動的電磁力給定時,可以采用比單窄縫滅弧室更小的縫隙,一方面可將電弧直徑壓縮,使電弧同縫隙壁緊密接觸;另一方面,也使電弧面積增加,長度增長,這些都進一步加強了冷卻和去游離的作用,使電弧熄滅;VJC法主要是在電極的周圍籠蓋一定厚度的絕緣物或高電阻金屬材料,從而對電弧弧柱進行控制,以達到升高電弧電壓的目的。固體絕緣屏幕法是利用一固體絕緣屏幕快速插入到分斷故障電流的觸頭中,使觸頭間燃燒的電弧被屏幕隔開而迅速熄滅。以上這些方法通常綜合使用,如VJC及多窄縫法,以取得更好的限流分斷的效果。

3)進步觸頭分斷速度法

通常利用巨大的斷開彈簧或其他加速裝置將觸頭拉開,或利用儲能的電容器對斥力線圈放電在鋁盤中感應(yīng)出渦流來產(chǎn)生巨大電動斥力,將動觸頭打開,與此同時,盡量加快脫扣器的動作及機構(gòu)的動作,以達到高速分斷的目的,這樣,分離時所需時間越小,則限流作用就越大。在六十年代,電力電子器件就被引入到電器中。已有無觸頭的晶閘管斷路器、觸頭—晶閘管并聯(lián)的混合式斷路器在某些國家得到開發(fā)、并有一定程度的應(yīng)用,但因為電力電子器件存在導(dǎo)通壓降大造成的能耗高、分斷電器不能形成間隙絕緣間隔、過載能力差、工作參數(shù)缺乏相應(yīng)的各個電壓等級以及用度高,這些使其構(gòu)成的無觸點電器不能大量應(yīng)用。

當(dāng)然,無觸點電器本身具有操縱率高、開關(guān)速度快、控制功率小、噪音低、壽命長的特點,適合某些特殊的工作場合使用。在限流中,主要采用帶觸頭的混合式,如觸頭—晶閘管并聯(lián)的混合式斷路器,具有觸頭正常導(dǎo)通時壓降能耗小的特點,再利用電力電子器件的開斷時間短的特點,進一步縮短電流的開斷時間,從而實現(xiàn)限流分斷。在斷路器設(shè)計中,使用電力電子器件,主要要考慮器件的電流和電壓的參數(shù)。早期使用晶閘管,但它不能自關(guān)斷,需要換流關(guān)斷,造成電器的體積增大。通常考慮自關(guān)斷的器件,如IGBT（絕緣柵雙極晶體管）,GTO（可關(guān)斷晶體管）等。