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The News低壓斷路器的進(jìn)出線方向不能接反,是因?yàn)閿嗦菲鲃?dòng)觸頭側(cè)、靜觸頭側(cè)的操作機(jī)構(gòu)介電性能不同,斷路器動(dòng)、靜出頭上的電弧弧根移動(dòng)方式不同導(dǎo)致的。如果采用下部進(jìn)線,則斷路器可能需要采取降容措施,也即實(shí)際運(yùn)行電流會(huì)小于額定電流,除非斷路器對(duì)N線也有與相線一樣的保護(hù)功能,而且整定值也一致,否則相線不建議與N線對(duì)調(diào)。
我們先看看低壓斷路器的上部進(jìn)線和下部進(jìn)線的示意圖:箱式變壓器 JP柜 美式變壓器 配電柜 高壓配電柜 低壓配電柜、干式變壓器
圖1和圖2虛線框內(nèi)的區(qū)域就是斷路器本體。注意看斷路器,我們發(fā)現(xiàn)它是四極的。在QF的虛線框內(nèi),有三條相線有半圓的短路保護(hù)圖符和半矩形的過載保護(hù)圖符,表明這臺(tái)斷路器具有過載保護(hù)和短路保護(hù)功能。
圖1和圖2中,N線所在的極里,沒有任何保護(hù),斷路器在這里充其量只不過具有隔離開關(guān)功能而已,所以這臺(tái)斷路器的接線屬于3P+N的型式。
請(qǐng)注意兩件事:
①進(jìn)線方向建議從上往下,也即采取上部進(jìn)線方式。如果采用下部進(jìn)線,則斷路器可能需要采取降容措施,也即實(shí)際運(yùn)行電流會(huì)小于額定電流。
②除非斷路器對(duì)N線也有與相線一樣的保護(hù)功能,而且整定值也一致,否則相線不建議與N線對(duì)調(diào)。
以下我們來看看為何低壓斷路器進(jìn)線方向最好是從上往下,而不是從下往上?
這個(gè)問題關(guān)系到兩個(gè)原因:
①斷路器動(dòng)觸頭側(cè)和靜觸頭側(cè)的操作機(jī)構(gòu)介電性能不同
我們來看圖3。圖3是微型斷路器的實(shí)物圖。它的上側(cè)是進(jìn)線端,下側(cè)是出線端。我們從圖中可以看出,出線端的機(jī)械復(fù)雜程度超過進(jìn)線端。
圖3ABB的S200低壓微型斷路器MCB的實(shí)物圖
進(jìn)線側(cè)是斷路器的靜觸頭,而出線側(cè)是斷路器的動(dòng)觸頭。靜觸頭的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單,散熱條件好一些,因此靜觸頭側(cè)的介電性能也即絕緣性能優(yōu)于動(dòng)觸頭側(cè)。
斷路器絕緣材料的介電性能與溫升有關(guān)。電流越大,電器的溫升就越高,介電性能相對(duì)會(huì)降低。
所以,當(dāng)斷路器反向進(jìn)線時(shí)需要適當(dāng)?shù)亟等?,降容后的運(yùn)行電流一般為額定電流的75%。例如斷路器的額定電流是100A,反向進(jìn)線后其運(yùn)行電流為75A。對(duì)于品質(zhì)較好的斷路器,則無需降容。這在斷路器的說明書或者樣本材料中會(huì)有說明。
②斷路器動(dòng)、靜觸頭上的電弧弧根移動(dòng)方式不同
對(duì)于低壓電器的觸頭來說,一旦產(chǎn)生了電弧后,電弧貼近電極的部分叫做弧根。電弧在弧根處急劇收縮,并且在電極表面上形成的圓形的明亮光點(diǎn),此亮點(diǎn)叫做弧根斑點(diǎn)。
對(duì)于陰極弧根來說,陰極斑點(diǎn)是電子的發(fā)射處,它的電流密度很大,可達(dá)104A/cm2。因此電極材料迅速汽化,形成金屬蒸汽進(jìn)人弧隙,因而在陰極表面形成凹坑;對(duì)于陽極弧根來說,它是電子進(jìn)入陽極的入口,面積比陰極斑點(diǎn)要大,電流密度較小,溫度較高,電極材料也達(dá)到沸點(diǎn)。
當(dāng)斷路器跳閘瞬間,這時(shí)的電路是有極性的,既可能是陽極,也可能是陰極,具體極性由開斷瞬間來決定。我們來看圖4和圖5。
在圖4和圖5所示開關(guān)電器的觸頭中,上部是靜觸頭,下部是動(dòng)觸頭。圖4靜觸頭為負(fù)極或者陰極,圖5表示靜觸頭為正極或者陽極。我們來看其中的電弧運(yùn)動(dòng)。圖4-1和圖5-1:動(dòng)、靜觸頭剛剛開斷,觸頭間出現(xiàn)電??;圖4-2和圖5-2:隨著觸頭間隙加大,電弧也被拉長,其中部在電場力的作用下向滅弧室方向彎曲;圖4-3和圖5-3:圖4-3中電弧弧根已經(jīng)離開觸頭,向滅弧室方向運(yùn)動(dòng);圖5-3中我們看到,電弧的陽極區(qū)已經(jīng)離開觸頭,而陰極區(qū)卻滯留在動(dòng)觸頭上;圖5-4經(jīng)過一段時(shí)間后,滯留在動(dòng)觸頭(陰極)上的電弧陰極區(qū)才離開觸頭,并向滅弧室方向運(yùn)動(dòng)。
什么原因呢?由前所述,當(dāng)斷路器的觸頭打開時(shí),電弧出現(xiàn),同時(shí)極間的電阻不斷增大。電弧在兩極上形成電弧斑點(diǎn)。由于電弧的燒灼使得部分觸頭材料熔融氣化,形成金屬性電弧。金屬性電弧是靠金屬蒸汽的離子來支撐的,我們把它稱為金屬相電弧。
金屬相電弧的特點(diǎn)是:金屬相電弧的直徑較大,電弧基本上不運(yùn)動(dòng);當(dāng)電弧隨著觸頭開距加大而拉長后,在外磁場的作用下,周圍氣體進(jìn)人電弧,使得電弧中心的溫度升高,電流向中心集中,電弧變細(xì),電弧由金屬相電弧變?yōu)闅庀嚯娀?。這時(shí),電弧才具有運(yùn)動(dòng)的可能性。
我們知道,低壓電器是有滅弧罩的,電弧要進(jìn)入滅弧罩,必定會(huì)遇見各種拐角和臺(tái)階。這些拐角和臺(tái)階對(duì)于電弧的運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生什么影響呢?
一位很出名的學(xué)者,叫做R.Michal。他研究了電弧弧根運(yùn)動(dòng)的機(jī)理,得出的結(jié)論是:
①陽極電弧弧根具有跳躍通過阻擋物的能力。也就是說,陽極電弧遇見臺(tái)階和間隙能一躍而過。
②陰極電弧弧根的運(yùn)動(dòng)必須是連續(xù)的,它只能沿著阻擋物的表面運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)電弧在遇見臺(tái)階時(shí),陰極電弧弧根要從臺(tái)階下方沿著立面攀升到臺(tái)階上方再繼續(xù)前進(jìn),而陽極電弧弧根則直接越過,于是電弧必然會(huì)出現(xiàn)傾斜和停滯。對(duì)于具體的斷路器來說,如果采取下部進(jìn)線,則電弧弧根運(yùn)動(dòng)的遲滯現(xiàn)象就更加明顯和突出。
也就是說如果斷路器的進(jìn)線方向?yàn)樯线M(jìn)線,對(duì)應(yīng)的觸頭是靜觸頭,則當(dāng)觸頭打開時(shí),不管陰極在靜觸頭還是動(dòng)觸頭,電弧都能相對(duì)順利地進(jìn)入滅弧室。同時(shí),介電性能也更好;反過來,斷路器的進(jìn)線方向?yàn)橄逻M(jìn)線,對(duì)應(yīng)的觸頭是動(dòng)觸頭,則電弧進(jìn)人滅弧室的時(shí)間會(huì)比前者要遲滯,介電性能會(huì)略差。
如此說來,斷路器的上進(jìn)線和下進(jìn)線優(yōu)劣程度,很大程度上與斷路器的制造技術(shù)相關(guān)。對(duì)于國產(chǎn)斷路器,最好不要采取下進(jìn)線。如果一定要下進(jìn)線,則必須降容。對(duì)于進(jìn)口或者合資生產(chǎn)的斷路器,例如施耐德、西門子和ABB的斷路器,則上下進(jìn)線的容量是一致的,無需降容。