文章目录

1为什么采用低压直流配网（LVDC）
2 Tmax DC直流断路器
3 临界分断电流
4 灭弧室建议
5触头系统
6磁吹
7引弧
8增压技术
9排气
10传统结构的极限分析
11充惰性气体
12 增压与密封
13典型故障分析
- 13.1 典型故障1：试验试中（试后）无法分合
- 13.2 典型故障2：试验时样品烧毁
- 13.3典型故障3：试后触头不通
14 典型故障解决方案讨论

1为什么采用低压直流配网（LVDC）

1交流电力系统采用辐射状供电，未来智能电网中将大量采用分布式发电，绝大部分采用直流相关技术
2大量日常使用的电器采用直流供电，电子与通讯设备，LED照明，家用电器

2 Tmax DC直流断路器

如上图独特的触头设计，电弧在磁场作用下被吹进灭弧室
灭弧栅片采用窄缝设计，减少电弧进入灭弧室阻力，并拉长电弧，增加电弧与栅片的接触面积，加速电弧冷却。
当触头开始拉弧时，高温电弧使灭弧室内产气材料迅速气化，在灭弧室产生高压气体。
高压气体从出口告诉喷出，同时带动电弧进入灭弧室，加速熄灭电弧。

3 临界分断电流

定义：临界分断电流一般指触头刚好发生抖动的电流段
难点：
1触头先起弧，已发生熔焊
2电弧驱动力比临界强，但由于触头开距的起始端不足，容易发生热量集聚

4 灭弧室建议

栅片厚度：大于2mm
栅片间隙：大于1.5栅片厚
栅片材料：铁质/铁质加绝缘
栅片容量：增加纵向长度
靠近静触头部分栅片适当加厚处理
动触头部分设计V形引弧设计
产气冷却：利用溢出H元素的材料冷却电弧，消除游离的带电粒子

5触头系统

动触头：增加引弧角或过渡弧角增强电器寿命和引弧效果
动触头：适当增加开距至40mm

静触头：增加反U形磁吹效果
静触头：引弧片适当增加厚度和较大面积

6磁吹

有条件利用磁吹，最好能做到无极性
1利用栅片两端长腿设计磁吹结构
2设计U型硅钢结构增强磁吹效果
3设计螺旋线圈增强磁吹
4利用永磁体

7引弧

1.灭弧系统设计等电位跑弧道结构
2如果非等电位跑弧道结构则考虑动触头上半部分的光滑过渡连接

8增压技术

1灭弧室后半部分今可能密封防止电弧后喷
2适当喷气孔大小

9排气

灭弧室背后尽量保持通畅
让每一栅片有气道流出，避免气流积压造成背后击穿

10传统结构的极限分析

1断路器深度为100mm，最多栅片数量为90/3=30片，
借鉴：磁吹和等电位引弧技术
自然吹弧：仅靠机械力和电磁力将电弧拉长。并且这种电磁力为电弧电流本身所固有的电磁场所产生
强制吹弧：依靠外磁场来加强电弧的运动速度，使电弧很快拉伸、吹出。因此这种灭弧方式又称为磁吹灭弧方式
磁吹灭弧方式三种能量来源
1它能式：采用电源产生的他励磁场或永久磁铁产生的永久磁场来吹弧
2自能式：自能式采用本身电路中的电流产生串励磁场来吹弧
3混能式：为上述两种方法结合的吹弧方式

11充惰性气体

不同介质对燃弧时间的影响

三种灭弧介质分断直流接触器的触头间电压波形图，其中 H 2 H_2 H2分断电弧过电压最高， N 2 N_2 N2分断电弧过电压最低。电弧电压的大小一般由电导率和热导率所决定。
温度较高时， N 2 N_2 N2的电导率较大而热导率远小于 H 2 H_2 H2和He电弧，所以电弧电压最低，三种气体中 H 2 H_2 H2电导率最小，且热导率较大，所以电弧电压较高，鉴于电弧电压大小会影响燃弧时间的长短，电弧电压升高，一定会使电流和电弧温度降低，加快熄灭时间。

12 增压与密封

在同种气体下，气压会增大会使电弧过电压增大，四个大气压时触头间的电压明显比一个大气压时高。从微观粒子的自由运动角度分析，较高气压下，近极区的电场轻度增加，阴极发射的电子，经过近阴极电场的作用下，运动速度加快，电子积聚的动能增加，因此电子的动能随电压的增大而增大，因此电子的动能随压强增大而增大，压强提升有助于增加弧柱区的有效碰撞电离次数，使放电过程不断发展，激烈的碰撞过程会导致电压的增强。

13典型故障分析

13.1 典型故障1：试验试中（试后）无法分合

试验现象
实验过程中无异常声响，示波图粗略看时无异常
原因分析
颗粒粘连，机构损坏，灭弧罩干涉
解决方案
在灭弧室与内部连接部分之间添加绝缘挡片，组织金属颗粒进入载扣机构中

13.2 典型故障2：试验时样品烧毁

原因分析：
1电弧没有完全进入灭弧室
2相间绝缘击穿，相间短路(外部飞弧造成相与地击穿，两相之间)
解决方案
针对电弧电压高的特点，该产品进行了如下改进，提升灭弧能力
（1）改进灭弧栅片的材质，增强耐热性，优化栅片的数量和间距
（2）优化引弧方式：在灭弧室内侧增加导流槽，使电弧更容易进入灭弧室

13.3典型故障3：试后触头不通

试验现象：波形图正常，测量触头无法正常接通
原因分析：1银点烧毁2动静触头超程不同
解决方案
1：在不改变银点的前提下，适当增大动静触头超程
2：增大触头超程后，会使触头分断时间变长，电弧能量增大，对银点损耗增大，因此需要适度优化。

14 典型故障解决方案讨论

1改变终压力
可能提升机构的动作速度，改善分断性能，但同时会影响脱扣时间。
2调整引弧方式
改善引弧性能，使电弧更容易进入灭弧室
3改换触头材料
为了提升触点的抗氧化性，影响分断能力
4灭弧室的结构与位置
灭弧室的结构与位置将直接影响分断的灭弧能力，对提升分断指标起决定性作用

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