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伊产品 | 论单断点和双断点塑壳断路器的性能对比

  • 行业快讯
  • 伊顿电气官方公众号
  • 发布时间:2020-01-07 15:24
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塑壳断路器小讲堂

当今的塑壳断路器(MCCB)市场产品众多,而且越来越注重智能操作和维护(O&M)功能。然而每种塑壳断路器产品的核心基础都是在单断点或双断点设计基础上做出的,那么不可避免的一个问题就是:哪种设计更好?

 

本文将从技术角度讨论单断点和双断点塑壳断路器设计原理及其对设备性能的潜在影响。

 


结构组建

 

塑壳断路器结构分解

 

 

触点结构

单断点设计采用一对触点,双断点设计则采用两对触点。由于共享同一个可移动导体,双断点设计的两对触点(串联)会同时分离。

 

双断点机构可生成两个串联电弧,电弧组合长度通常与单断点电弧相当。

单断点设计通常采用柔性电线组件或导电性枢轴点,用于将可移动导体连接至脱扣器导体。这样可保证在触点断开期间仍有电流。双断点设计不需要使用柔性组件,因为两组可移动触点均连接至同一个导体。

 

灭弧室

单断点塑壳断路器在模制外壳线路侧的每个极点都配有一个灭弧器,且所有通风孔都朝向同一方向。双断点塑壳断路器的每个极点配有两个相同的灭弧器,且通常在外壳的线路侧和负载侧各设有两组通风孔。

 

高故障电流下的性能趋势

限流性能

理论上,双断点设计原理的限流能力在高故障电流下更具优势,因为它可能会提高断开速度并通过两个电弧生成更高电弧电压。由于具有第二对触点,触点间隙更小,并且双断点塑壳断路器可移动接触臂的断开距离更小,这些特性使触点能够快速断开并达到最大间隙。但是对于双断点塑壳断路器来说,影响断路器断开和闭合的另一个因素是一致性。所有极点同时断开是对制造精密性的一大考验,而触点随时间推移出现的不均匀磨损和退化也会进一步影响一致性。

 

与双断点设计相比,单断点设计的惯性和触点间隙通常会更大,因此其断开速度可能较慢。为了改进限流性能并实现更低的允通值,制造商凭借各种附加设计特点,提高机构速度、增加导体推斥力,以达到与双断点设计相媲美的性能水准。伊顿的一些产品采用了许多这样的技术。

 

管理电弧能量

电弧事件会在断路器灭弧室内产生高温高压,因此需要一个能控制高温高压能量并将其排出灭弧室的机构。更高压力和高温气体的聚 集意味着灭弧室室壁以及其它材料退化的加剧。如果塑壳断路器的灭弧室容积小、室壁材料排气性能高,在电弧中断事件期间往往会聚集较高的压力。高压力也意味着外壳破裂或结构损坏的风险更高。

 

小容积的模块化灭弧室是大多数双断点设计的隐含特性,加之较高的电弧能和排气插件,导致高压力相关问题在双断点塑壳断路器中更常见。然而,也有一些单断点塑壳断路器采用独立的小型灭弧室,因此面临类似的问题。


低故障电流下的性能趋势

限流性能

在低故障电流下,试验中观察到一个现象,随着电流降低, 触点将在AC波形的作用下重新闭合,但随着电流再次升高,触点将再次被斥开。这一现象将反复出现,直至脱扣器向断路器发出断开信号或故障升级至更大范围。完全断开故障电流所需时间较长;相应地,下游系统承受故障电流的时间也会延长。

 

试验中,这一现象更常见于双断点设计。单断点设计极少出现这一现象,主要原因是其移动导体组件中往往采用凸轮表面,一旦触点因高电流而被磁力分离,即将可移动接触臂锁定在断开位置。凸轮表面可防止断路器在短路事件期间重新闭合,直至脱扣器向机构发送跳闸信号。大多数的双断点塑壳断路器没有凸轮,而且很难确保所有极点同时断开和闭合,因此它们更容易在低故障电流下重新闭合。

 

安装问题

吹扫方向

安装塑壳断路器时,需要在通风孔旁留一个间隙区域,确保短路事件期间不会有电流从高温气体和等离子体吹扫口传输至接地组件。单断点塑壳断路器的其中一端需要间隙,双断点设计的两端通常都 需要间隙。

 

外壳尺寸

除了双向吹扫,双断点塑壳断路器一般需要更大的模制外壳,来容纳额外的触点组合和模块化灭弧室,因此占用的安装空间更大。这 一特点在设施空间足够大时并非缺点,而且有时制造商还会利用额外空间来容纳附加组件。但如果设施空间有限,单断点塑壳断路器的安装密度通常会更高。

 

结论

原则上,两种设计在特定故障电流条件下各有优劣,但并无设计定式。消费者在选择单断点或双断点塑壳断路器时,应根据设计原 理的相对优缺点,考虑断路器的预期应用。还应特别考虑在基本设计基础上的创新空间,以及这些创新给产品增加的成本。

 

 

“单断点和双断点塑壳断路器技术的进步已使得评鉴设计优劣的传统观念显得过时。为了构建安全高效的配电系统,设计师必须抛开传统框架,根据断路器的实际性能来确认其是否满足需求。”

—Wilbert de Vries PhD,博士、伊顿亚太区技术副总裁

 

 

转载自伊顿电气官方公众号

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