限流断路、负荷开关与限流熔断器配合简析

    在限流断路器的设计中，有以下4个基本的原则：
    a．触头迅速打开
    b．迅速提高电弧电压
    c．使最终的电弧电压值高
    d．快速的介质强度恢复
    常用的限流技术分三类：
    1)人工零点法。利用电弧去产生人工零点，使得弧隙中的电流为零，从而使电弧熄灭。
    2)提高电弧静态伏一安特性法。通常采用去离子栅法、绝缘栅法、窄缝法及VJC法等。去离子栅法就是利用金属栅片把电弧分割成若干个互相串联的短弧，利用短弧的压降来提高电弧电压而使电弧熄灭；绝缘栅法：即栅片是绝缘的，其作用是导出电弧的热量，以提高电弧的弧柱压，同时，栅片将电弧分割成若干段的短弧，每一栅片就是短弧的电极，同时产生许多个阳极压降和阴极压降，对直流电弧而言，利用近极处的电弧电压降加弧柱的电压降一起灭弧；窄缝法，通常采用多重窄缝，这样，可以减少电弧进入上部窄缝的阻力，因而在驱动电弧运动的电磁力给定时，可以采用比单窄缝灭弧室更小的缝隙，一方面可将电弧直径压缩，使电弧同缝隙壁紧密接触：另一方面，也使电弧面积增加，长度增长，这些都进一步加强了冷却和去游离的作用，使电弧熄灭；VJC法主要是在电极的四周覆盖一定厚度的绝缘
    物或高电阻金属材料，从而对电弧弧柱进行控制，以达到升高电弧电压的目的。固体绝缘屏幕法是利用一固体绝缘屏幕快速插入到分断故障电流的触头中，使触头间燃烧的电弧被屏幕隔开而迅速熄灭。以上这些方法通常综合使用，如VJC及多窄缝法，以取得更好的限流分断的效果。
    3)提高触头分断速度法。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，但由于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距离、过载能力差、工作参数缺乏相应的各个电压等级以及费用高，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作率高、开关速度快、控制功率小、噪低、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，如触头一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，队而实现限流分断。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。2高压限流型熔断器与低分断能力电器之间的选择性配合  在这种使用情况下，限流型熔断器在大故障电流下动作，低分断能力电器之间只能分断它所允许分断的小电流，因此需要根据两者不同的时间-电流曲线配合实现。1)以曲线相交点为分界，限流型熔断器承担大故障电流分断，其他器承担正常电流和小故障电流开断。2)如果其他电器不随熔断器撞击器联锁脱扣，则相交点必须大于高压限流型熔断器的最小动作电流。3)曲线相交点电流必须小于其他电器的开断能力。4)当用高压限流型熔断器开断电路时，其他电器必须具有足够通过短路电流和关合短路电流的能力(校验该电器的热稳定、动稳定对应采用其开断电流、关合电流)，这些能力应与高压限流型熔断器截止电流和12t值相适应。5)如果其他电器随熔断器撞击器联锁脱扣，例如负荷开关，则要求负荷开关允许的转移电流值大于熔断器的最大转移电流值。

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