船电技术20
4
年第2
期
直流
断路器灭弧
装置的设计
贺开华
(
海装驻湘
潭
军代室湖
南411101)
摘要:
本文对
直流空气
断路器灭弧
装置的
设计要求方
案等进行了
初步介绍
并对迷宫
式灭弧室
的设计
进行了
一些
探讨
关键词:
断路器灭弧
装置分断能力
引言
直流断路
器在开
断数十安培以上
电流时为
减
少电弧
对触头的
烧损和限
制电弧扩展空
间一通常
需要
采取加强
灭弧能力的措施即
采用灭弧装置
直流断
路器作为直流电
力系统中的
过电
流(
过
载和
短路)
保护元
件具有及其重要的地位而分
断能
力又是
直流断路器
的最重要
指标之一
2
直流断路器对灭弧装置的要求
(
l)具
有较高的分断电流能力;
(
2)
具
有一
定的抗冲击振动能力;
(
3)
具
有较好的绝缘性能;
(4)
与触头
系统
等
部件具
有较好的
结构适应性
结构尽
量简单
3
方案选择
常见的灭弧方
式只要
有以下几
种:
(
l)
依靠流过导电回路的电流产生
的磁场拉长
电
弧;
(
2)纵缝
灭弧即
将电弧
驱入用耐弧
绝缘材料(
石
棉水泥
陶土
等)
制成
的
具有纵缝的灭
弧室
中进行
灭弧;
(
3)
金属
栅片灭弧即
在灭
弧室
中装有许多
厚度
为2一3
毫米钢
板冲成的栅片通过增加近板压
降来
提高电弧
电压
从而
熄灭电弧
方式(l)
在开
断很大电流时虽
然电弧可
能被熄
灭
但触头烧损严重而且
电弧扩展区
域很远灭
弧
装置尺
寸和
弧区
均太大故一
般
不采
用此种灭弧
方式方式(2)
有多种结构形
式
最常见
的一
种形式
为:
纵向曲
缝(
亦称为迷宫式)灭
弧装置灭
弧室
有耐弧绝缘材料制成其内腔缝壁
制成凹凸
相间的
齿状上下
齿相互
错开同
时在电弧
进入处
齿比
较
短愈
往深
处齿长愈长当
电弧进入
弧室时由
于
受到缝壁上下
齿的排挤它不
仅与缝壁的接触面
积越来越大而且
长度也
越来越长这就大大加强
了
弧柱的
冷却和
消弧
离作用显
著提高电弧
的伏安
特性因而具
有很强的灭
弧效率
方式(3)也
能较好的熄灭直流电弧电弧
进入栅
片之后电弧电压
为:
Uh
二NU。
十EI
其中Uh
—电弧电压;
U。一-
-
近板压
降;
N
一
一被栅片分成的短弧数;
E
一
一电弧弧柱电场强度
l
—电弧长
度
当电弧
电压
高于
电源电压
时直
流电弧即可
熄灭
方式(2)和
方式(3)虽
然部件都
能可
靠熄灭
电弧
但
考虑到与触头系统的结构适应性我
们最后
选择
方
式(2)
为直流断路器的灭
弧装置即
采用迷宫式灭
弧室
4
迷宫式
灭弧
室的设计
(l)
缝宽的选择
缝宽尺
寸
太小会阻
碍电弧的运动
器
的分断能力严重
时会发生
电弧侧喷
器烧损影响断路
导致断路
收稿日期20
312
26
船电技术2
004
年第2
期
缝宽尺
寸太大会
增大弧区
从而
使配电板尺
寸增大
通常是通过分断能力试验来确定缝宽
尺寸
(
2)灭
弧室
的温升计算
对灭弧室温升进行初步估算:
灭
弧时
能量主
要来自贮存在回路中的磁场能
量即w=
生LIZ
(
忽略来自发电机的
能量)
其中W
—磁场能量;
L
—we
回
路电感;
1
—分断电流
灭
弧室温
升下:
W*
n
T=
一3600*k*
F
其中~
每
小时断开
次数这里n=3通过上
述公式计算得:
W=24x
105JT=135aC
对于
用陶瓷
材料制成的灭
弧室
来说该设计
值
是允许的
(
3)灭
弧室结构
设计
本直流断路器的灭
弧室
采用
迷宫式缝宽逐渐
缩小的形
式它有磁夹板陶瓷和
栅片组成当
电
弧进入灭弧室后受到冷却和
拉长
的双
重作用断
弧能力很强且
喷弧区
小磁夹板
包在陶瓷片的外
侧既
可增强抗冲击振动能力又可
以加速电弧
的运动灭弧室内装有镀铜铁栅片在小
电流
分断
时可以吸
引电弧进入灭弧
室同
时可以
把电弧
分成
若干段提高电弧电压
促使小电流电弧熄灭
k户es
一散热系数取巧K
104
wlc
时℃
F
—灭
弧室表面积取F=lo
ocm
Z
若电源电压U=480V;
时间常数T=0.015;
分断
电流I=1okA参考文献:
〔l]方
鸿发低压
电器西
安西
安交通大学1
996.
[2]
张冠生
电器学北
京机械工业出
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(上
接第42
页)
参考文献:
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