DC1500V直流快速斷路器詳述之一(滅弧結構)

一、滅弧主要部件

????????與整個滅弧過程有關的結構都在下圖中有所體現(xiàn)柿究。

????????假設直流系統(tǒng)中存在接地故障邮旷,保護裝置驅(qū)動斷路器分閘,此時靜觸頭(1105)與動觸頭(1120)之間會產(chǎn)生電弧蝇摸。其示意圖如下圖所示:

????????下面著重來說一下電弧如何進入滅弧罩的婶肩。

????????電弧一開始出現(xiàn)在主觸頭之間,此時通過右手定則貌夕,我們可以判斷出電弧產(chǎn)生的磁場的方向律歼。以電流為軸線,以上為紙面向外啡专,以下紙面向內(nèi)险毁。

????????又由于金屬柵片的磁阻遠遠小于空氣,使得電弧電流周圍區(qū)域內(nèi)的磁通路徑會發(fā)生改變们童。電弧上方的磁通大部分進入金屬柵片畔况,使得電弧上方的磁通比電弧下方稀疏。因此病附,下方的紙面向內(nèi)的磁場起主導作用问窃。

????????根據(jù)左手定則很容易判斷出電弧受到向上的電磁力。它使得電弧脫離主觸頭完沪,著落在引弧結構上(陽極為1115-1116域庇,陰極為1192-1193)嵌戈。至此,電弧已經(jīng)進入了滅弧罩內(nèi)听皿。

????????接下來位于引弧結構上的電弧將上部連接排熟呛、電弧陽極(靜觸頭側)、電弧陰極(動觸頭側)尉姨、短接棒(紅圈部分)庵朝、下部連接排聯(lián)通,這樣直流系統(tǒng)就通過電弧構成了完整的回路又厉。如下圖所示:

?????? 此時電弧依然受到向上的電磁力九府,促使電弧沿著引弧結構移動至滅弧角(806),最終進入金屬柵片中覆致。

????????電弧被金屬柵片分割成了許多串聯(lián)的短弧侄旬,電弧電流的存在造成每一段短弧都有一定的壓降,最終使得加在電弧兩端的總電壓變大煌妈。當電弧電壓大于電源電壓時儡羔,電源提供的能量小于電弧消耗的能量,使得電弧的溫度變低璧诵,衰弱了電離的能力汰蜘。

????????同時由于柵片間隙較小,使得電弧被一定程度上的壓縮之宿,使得電弧與冷狀態(tài)的柵片接觸面積增大族操,促使電弧冷卻。

????????在上述作用的共同配合下澈缺,電弧電流將逐漸減小坪创,最終熄滅電弧。

????????其滅弧原理圖如下所示:

????????在UR40快速直流斷路器中其柵片形狀被設計成V字形姐赡,這可以使電弧進入柵片阻力減小莱预,同時優(yōu)化了磁路,增強電弧所受到的吸力项滑。

????????金屬柵片是整個滅弧罩中最重要的部分依沮。柵片越多,電弧被分割的短弧就越多枪狂,電弧電壓增大的越多危喉,同時柵片冷卻的面積也就越大,這些都有利于熄弧州疾。

????????但是辜限,當斷路器尺寸確定后,柵片數(shù)量不能過大严蓖,柵片數(shù)大薄嫡,片間間隙小氧急,就會對電弧進入柵片時產(chǎn)生很大阻力,甚至使電弧不能進入毫深,柵片會被燒損吩坝。

????????以工作電壓1500V為例,最小電弧近極壓降一般是25V哑蔫,1500V需要60個間隙钉寝,除兩極與柵片的間隙,共需58個間隙闸迷,應用59塊柵片嵌纲。

????????在金屬柵片上部還設有絕緣柵片,通常是耐弧絕緣材料(如石棉稿黍、水泥疹瘦、陶土崩哩、陶瓷巡球、三聚氰胺板等)制成。絕緣柵片并不能切斷電弧邓嘹,但有良好的冷卻作用酣栈。

????????金屬柵片中的高溫電離氣體排至絕緣柵片后,通過柵片傳導散熱達到去電離作用汹押。此外矿筝,絕緣柵片還有防止飛弧作用。

二棚贾、滅弧部件實物圖

????????針對上文中提到的結構窖维,找了一些實物圖,增加大家的理解妙痹≈罚可以結合上文多比對,加深印象怯伊。

三琳轿、城軌直流系統(tǒng)滅弧的特點

????????地鐵由直流電機驅(qū)動,電動機是典型的電感負載耿芹。地鐵供電系統(tǒng)呈感性崭篡,而且電感的值非常大。地鐵牽引供電系統(tǒng)中的輸電線路可以等效為一個電阻與電感的串聯(lián)吧秕。其示意圖如下所示:

????????電弧的高溫會使得觸頭燒蝕甚至會造成開關電器著火或者爆炸琉闪。但電弧也有有利的一面,它能夠提供一個釋放電路中磁能的場所砸彬,使得產(chǎn)生的過電壓大大降低颠毙。

????????這就是說電弧必須等電感中的能量完全釋放后才能熄滅疗涉,斷路器才能完全斷開電路,否則將在電路中產(chǎn)生過電壓吟秩,對其他電器設備造成危害咱扣。這款斷路器當觸頭分斷時,電弧到引弧結構后仍有回路接通(通過短接棒)涵防,不至于過早熄滅闹伪,避免了過電壓的產(chǎn)生。

????????但由于地鐵供電系統(tǒng)電感過大壮池,導致了電弧熄滅時間較長偏瓤,對觸頭等易耗部件的傷害較大。

四椰憋、滅弧部件中的易損部件

????????當發(fā)生跳閘時厅克,復送電前,需要仔細檢查動觸頭橙依、靜觸頭证舟、限弧板、引弧結構窗骑、滅弧角女责、金屬柵板、絕緣柵板创译。

????????其中引弧結構由多個零部件組合而成抵知,上文為了敘述方便,使用了統(tǒng)稱软族。下面結合實物圖對其進行分解刷喜。

????????從上述圖片中我們可以看出,陽極引弧結構其實就是靜觸頭總成立砸,而陰極引弧結構則是由電極和滅弧芯組成掖疮。電極及靜觸頭總成下部墊著MU金屬條,至此相關零部件介紹完畢仰禽。

????????這些易損部件的更換標準如下:

????????1氮墨、動觸頭、靜觸頭吐葵、電極规揪、MU金屬條

????????以W2值為標志诗鸭,新主觸頭的W2尺寸應為8±1mm疫粥。當W2≦3±1mm時症革,需更換上述部件贞言。其測量方法如下圖所示:

????????上圖中1為合閘裝置轨香,2為導管(用于安裝附件)忙菠。

????????注:吹弧芯并不屬于易損部件阎肝。

????????2改鲫、限弧板

????????當局部燒傷痕跡達到初始厚度(12mm)的一半時。

????????3栗菜、滅弧角

????????當局部燒傷截面達到初始截面(20*4mm2)的一半時時欠雌。

????????4、金屬柵板

????????當兩塊金屬柵板之間互相接觸時或當金屬柵板的(1)部分的燒損高度達到原始高度的一半時疙筹。(1)部分如下圖所示:

????????5富俄、絕緣柵板

????????當燒損深度達到部件原始厚度的一半時或當出現(xiàn)垂直裂縫時

五、總結

????????從上文中可以看出而咆,為了達到滅弧的目的霍比,斷路器往往是多種滅弧結構的組合。

????????在這款斷路器中通過觸頭分離的機械力及電弧產(chǎn)生的磁場對自身的電動力拉長電弧暴备,再通過金屬柵板來形成若干短弧增大電弧電壓使得電弧熄滅悠瞬。高溫電離氣體排至絕緣柵板中降溫去電離,防止復燃涯捻。

????????但該型斷路器仍有一定的缺陷浅妆,便是如果斷路器電流回路中偏小,電流產(chǎn)生的力較小汰瘫,電弧很容易停留在觸頭上狂打,使觸頭燒損。

????????寫到這里混弥,突然下復習一下大學的知識,把電弧的來龍去脈捋順一下对省。又要打好多字了蝗拿,心疼我的鍵盤!蒿涎!下篇文章見了哀托。

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