低压灭弧系统中产气材料的作用及其选择

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1、·研究与分析·低压电器(2012No．8)低压灭弧系统中产气材料的作用及其选择陈德桂(西安交通大学电气工程学院，陕西西安710049)摘要:结合高校和国际上有关研究工作，阐述了新一代低压断路器灭弧系统广泛引入产气材料，以提高其分断性能的方法，特别是用于新能源的690V电器产品。介陈德桂(1933—)，绍了产气材料对提高低压断路器开断性能的作用，并以此为基础，提出了产气材料的选男，教授，研究方向择方法。为新型低压电器。关键词:产气材料;低压断路器;分断性能;材料选择中图分类号:TM201．4文献标志码:B文章编号:1001-5531(20

2、12)08-0001-05EffectandSelectionofGassingMaterialforLowVoltageQuenchingSystemCHENDegui(SchoolofElectricalEngineering，Xi’anJiaotongUniversity，Xi’an710049，China)Abstract:Combiningwithuniversitiesandinternationalrelatedresearchwork，newgenerationoflowvoltagecircuitbreakerwide

3、lyusedgassingmaterialtoraiseitsinterruptioncapacity，especiallyusedinnewenergysource．Theeffectofgassingmaterialonenhancingtheinterruptionperformancewasintroduced．Andbasedit，howtose-lectthegassingmaterialwasproposed．Keywords:gassingmaterial;lowvoltagecircuitbreaker;interru

4、ptioncapacity;selectionofmaterial片上都放置产气材料。0引言为了阐明产气材料对提高断路器分断性能的经济的快速发展造成电力需求急速增加，加作用，本文综合高校和国际上有关研究工作进行上日益关注的节能减排，使得作为低压配电系统分析，并在此基础上提出低压断路器用产气材料主开关的低压断路器要求实现小尺寸和高性能。的选择方法。为了实现这一目标，近期国际上推出的新一代低［1］1试验研究压断路器，特别是用于新能源的690V的电器，在其灭弧系统中广泛使用产气材料，将其作为提升为了研究产气材料对灭弧室分断性能的影断路器分断容

5、量的一个重要措施。例如，日本三响，专门制作了一个和实际塑壳断路器(Moulded菱公司在塑壳断路器上，从最早的等离子体喷流CaseCircuitBreaker，MCCB)相类似的灭弧室模控制技术VJC到最新一代系列产品采用的扩展型，具有实际MCCB产品的结构特征，外形尺寸型冲击槽式加速器，都采用产气材料来提升分断为60mm×60mm×20mm，灭弧室上方敞开。试性能。其中，冲击槽式加速器是让动触头在产气验模型如图1所示。材料形成的槽中分断，当电弧侵蚀产气材料后，在图1中，触头弹簧提供一定的触头预压力，当槽中形成向上的强烈气流，斥开动触头

6、并冷却电短路电流产生的电动斥力超过触头预压力时，触弧。最新推出的施耐德公司的NG125系列高分头斥开并产生电弧，在磁场及气流的作用下，电弧断小型断路器和ABB公司的S800高分断小型断向灭弧栅片区域运动并最终熄灭;当动触头运动路器，分断能力达50kA，在断路器的弧角和引弧到最大位置时，被销子锁住，以阻止触头回落。模—1—低压电器(2012No．8)·研究与分析·陶瓷材料在相同条件下进行分断比较，获得的电弧电压、电流和电弧光强的数据如表1所示。使用产气材料，在第一个半波电流过零后，电弧就熄灭;而使用陶瓷材料时则不能熄弧，即不能分断。表1不

7、同产气材料的开断试验结果对比电压峰电流峰是否IV1/cdIV2/cd条件值/V值/kA分断POM3476.38是29503600PA663396.93是29003550陶瓷22112.31否22302500由表1可知，带产气材料的灭弧室无论是POM还是PA66，与陶瓷材料相比，其电弧电压峰值高，限流电流峰值小;光强IV1和IV2高。因此，在气吹作用下，电弧能充分进入栅片顶部，可获得较好的分断性能。为了搞清其工作机理，以下从产气材料受电弧侵蚀、产气后对电弧冷却、驱动和提高零后介质强度几方面进行分析。图1试验模型和光纤布置2产气材料对电弧冷

8、却和驱动的作用型灭弧室采用短腿栅片，灭弧室下部器壁两侧放置产气材料。为了加强磁吹，产气材料内衬垫铁产气材料受电弧侵蚀后产生气体，会增大灭片。产气材料分别采用聚甲醛(Polyoxymethyl-弧室内压力，其