子检 测控制装置 ， 分析该方案限流过程 中的关键 技术 ， 计研制 样品 。模拟短 路限 流试 验验证分 析设计 的正 设 确性 ， 结果表 明 ， 基于 电弧触 发的混合式限流熔 断器 可靠 性高 、 结构 紧凑 、 限流能力强 ， 具有广泛的应用前景。
关键词 ： 混合 式限流熔断器 ； 电弧触发 ； 高速 开断器
１ Ａ Ｆ组成 及 工作 原 理 ＨＣ
图 １ Ａ Ｆ的主 电路 图 。 为 ＨＣ
故障限流器 的实现形式有 多种 ， 前 商用 化程度 目 较 高 的是 基 于 电 子 测 控 单 元 的 混 合 式 限 流 熔 断 器＿。 ３， 其组成包括电流传感器 、 ４ 电子测控单元 、 高
时刻 。
２ ）弧前 特性 。为 了取得 良好 的 限流效 果 ， 电 弧触发 器必 须在 短 路 初期 熔 断 起 弧 ， 随着 电流 且 上升 率增 大弧前 时 间迅 速减 小 。
灭 弧熔断器
图 １ Ａ Ｆ主 电路 ＨＣ
电弧触发器取代 了电流传感器和电子测控单
元 ， 成短 路 故 障 检 测 和触 发 开 断 器 的任 务 。由 完 于直接 利用 短路 电流 的热效应 作 为故 障判据 和触
品也存在如下不足 ： ①需要外接可靠 电源， 一旦测 控 单元 失 电将 无 法 实 现 保 护 功 能 ； 电子 电路 易 ② 受 电磁干扰等影 响， 可能 出现误动作 ； ③体积大 ，
速 开 断器及 与 之并 联 的灭 弧熔 断器 。正 常运 行 时 由高 速开 断 器 承 担通 流 。短 路 发 生后 ， 电子 测 控
通过电流传感器监测到短路故 障， 引爆高速开断 器 中的炸药 ， 炸药 作用 在开 断器 上 迅速 形成 断 口，
短 路 电流转 移 到 并 联 的 灭 弧熔 断器 支 路 ， 断 器 熔 起 灭 弧吸 能和 分 断 电 流 的作 用 ， 整个 开 断 过程 在 数 毫秒 内完 成 ， 因此 限 流 效 果 显著 。但 是 该 类 产
中图 分 类 号 ： ６ ５ Ｕ ６ 文 献 标 志码 ： Ａ 文章 编 号 ：６ １ ９ ３ ２ １ ） ５ １５０ １ ７ － ５ （ ０ １ ０ － ７ －５ ７ ０
随着船 舶 电力 推进 技 术 的发 展 ， 往 的集 中 以 供 电模 式将 被 直 流 区域供 电模 式所 取代 ， 随之
２ ）触 发器 弧压 引爆 高 速 开 断 器 中的 炸 药使
有 效 弥补 了 电 子 测 控 式 混 合 型 限 流 熔 断 器 的 不
收 稿 日期 ：０ ０ ９２ ２ １－ —９ ０
修 回 日期 ：０ ０１ －５ ２ １ —１１
其开始分断 ， 即图中的 ｔ时刻 ， Ｈ Ｆ两端电压为 ＡＣ 触 发器 弧 压与 开 断器弧 压之 和 。 ３ ）开断器分断后电流换流到灭弧熔断器上 ，
带来的故障限流问题成为技术关键 。传统的船用 低 压 直流 断 路 器 的 极 限分 断 和 接 通 能 力 不 超 过 １０ｋ 如果再考虑设备的使用寿命和维护成本 ， ０ Ａ， 则 不得 不把 短 路 电 流 限 制在 更 低 的水 平 ， 因此 必
须 研究 适用 于船 舶 直 流 电 力 系 统 的故 障 限 流器 。
新 型混 合 式 限 流熔 断 器设 计 分 析
戴 超， 庄劲 武 ， 杨 锋， 陈 搏， 王 晨 ， 壮贤 江
（ 海军工程 大学 电气工程 系， 武汉 ４ ０ ３ ） ３０ ３ 摘 要 ： 于电弧触发的混合式 限流熔 断器方案 ， 用 电弧触 发器取代 了现有混合 式 限流熔 断器 中的电 基 采
即 图中 的 ｔ时刻 ， 断器 电弧 熄灭 ， Ｈ Ｆ两 端 电 开 Ａ Ｃ
作者 简介 ： 戴
超 （ ９ ３） 男 ， １８ 一 ， 博士生 。
研 究方 向： 型故障电流限制器 新
Ｅ－ ａ ｌ ｄ ｌ ７ １ ６ ｃ ｒ ｍ ｉ：ｃ １ ＠ ２ ． ｏ ｎ
压恢复至触发器弧压
。
４ ）经过 熔 断器 弧前 时 间 ， ｔ时刻 熔断 器起 到
１ ５ ７
第 ５期
船
海
工
程 端 电压 ， 为触 发 器 弧压 和熔
不 能超 过材料 的再 结 晶温度 ， 于银 熔体 ， 对 这一 温
度为 ２ ０。 。 ０ Ｃ
断器 弧压 之 和 ， 路 电流到达 峰值 。 短 ５ ）灭 弧熔 断器 熔 断 ， 流下 降 至零 ， 电 即为 ｔ
第４ Ｏ卷
第 ６期
船 海 工 程
Ｓ Ｐ ＆ ０Ｃ ＡＮ ＨＩ Ｅ ＥＮＧ ＮＥ Ｉ ＥＲＩ Ｇ Ｎ
Ｖｏ ． ０ Ｎｏ ６ １４ ．
２１ ０ １年 １ ２月
Ｄ ｃ ２ ｌ ｅ ．０ １
ＤＯ ：０ ３ ６／．ｓｎ １７ ９ ３ ２ １ ．６０ ６ Ｉ１ ．９ ３ ｊｉ ．６ １ ５ ．０ ０ ．４ ｓ Ｈ １
足， 其集成度和可靠性均得到 了提高。但 限于研 究水平 ， 目前 该 方 案 最 大 额 定 电 流 仅 为 ６０Ａ。 ０ 为此 ， 对其关键技术进行研究 ， 旨在解决其在大电 流 场合 下 的关键 技 术 问题 ， 为舰 船 电力 系统 的短
路 保护 提供 一条 新 的途径 。
成本高 ， 安装 维护 复杂 。 为 了解决 上 述 问题 ， 献 ［ ］ 出 了 一 种 基 文 ５提 于 电弧 触 发 器 的 混 合 式 限 流 熔 断 器 （ｒ—ｉｇ ｇ ａｃｔｇｉ ｒ ｎ
ｈ ｂｉ ｃ ｒ ｎ－ ｍ ｔ ｇｆｓ ， ＨＣ ） 案 ， 原 理上 ｙｒ ｕｒ ｔ ｉ ｉｎ ｅ Ａ Ｆ 方 ｄ ｅ ｌ ｉ ｕ 在
发条件 ， 可靠性高 ， 抗干扰能力强。省去了电流传 感器 、 电子测控单元 ， 体积大大减小 ， 结构也更加
简单 紧凑 。
ＡＣ Ｈ Ｆ的限流过程见 图 ２共分为 ５ ， 个阶段。 １ ）短 路开 始 到 电弧触 发器熔 断 起弧 ， 图中 即
的ｔ 时刻 ， 触发 器 弧压 为 Ｕ 。