小型断路器分断能力的改善提升

 小型断路器分断能力的改善提升

 卓琴侠，,王远， ,向国庆

安德利集团有限公司 325604    安德利集团有限公司 325604

 ，安德利集团有限公司 325604

摘要：断路器在电力系统中占据十分重要的地位，断路器的分断能力是保证电网安全、平稳运行的关键，小型断路器凭借其体积小、结构紧凑、易于安装等优势，已经普遍运用到人们的生活、生产中，对促进我国经济及社会发展具有十分重要的意义。随着社会的不断发展，人们对电力的需求不断增长，电力系统的运行方式也越来越复杂，对小型断路器分断能力的要求越来越高，基于此，本文针对影响断路器的分断能力的因素展开探究，并提出改善小型断路器分断能力的措施，以期能够为推动我国电力发展提供借鉴。

关键词：小型断路器；分断能力；改善措施

引言：

小型断路器又被称为微型断路器，适用于交流50/60Hz、额定电压230/400V，额定电流至63A线路的过载和短路保护作用，主要用于工业、商业、高层及民用住宅等各种场所，也可作为线路中不频繁操作转换之用。小型断路器具备结构先进、外观小巧、分断能力强等特点，国内的小型断路器的分断能力大部分处于4.5-6kA，分断能力的可靠性比较低，严重制约了小型断路器的发展。如何改善小型断路器的分断能力是当下面临的一项严峻挑战。

一、小型断路器分断能力

分断能力作为断路器的重要功能之一，在电路系统中一旦出现短路或超负荷现象，断路器能够自动辨别电路安全风险，及时切断故障电流，从而保证线路安全的能力。断路器的分断能力通常包括分断能力和运行分断能力，其分断能力越高，线路的安全越能够得到保障，且断路器的分断能力越高，价格也就越高。在对断路器进行选择过程中，应该坚持极限短路分断能力大于线路预期短路电流的原则，根据负载不同应该选择不同类型的断路器。目前，我国的断路器分断能力可靠性比较低，严重阻碍了小型断路器的发展。

二、影响断路器分断能力的主要因素

断路器主要由触头系统、灭弧系统、操作机构、脱扣器及绝缘外壳等构成，而分断能力往往受到触头材质、结构强度、分断时间、灭弧介质等因素的影响。首先，触头主要是由铜构成的，铜具备良好的导电性能，但铜的耐弧性相对比较差，往往会因为电弧被烧而融化，造成粘连，因此，往往会通过加入钨和银提高其耐弧性，触头的材质是影响断路器分断能力的因素之一。其次，短路电流强度往往远远超出额定电流，当电流流过电导体时，会产生巨大的热量及巨大的电动力，一旦导电结构强度无法承受就会造成电气设备损坏甚至引起火灾，因此，导电结构的强度是决定断路器分断能力的关键因素。再次，短路电流存在的时间也是影响短路分断能力的重要因素，分断器中储能弹簧的弹性是决定分断速度的关键，弹性势能越大，分断时间也就越短，但由于断路器的体型较小，结构限制，导致储能弹簧也就比较小[1]。最后，在触头分断时，动静触头之间会产生电弧，而灭弧装置的主要功能是干预和改变电弧生成，降低短路电流分断时产生的电弧强度，并在电动力的作用下迅速的将产生的电弧熄灭，因此，灭弧能力是影响断路器分断能力的直接因素。

三、改善小型断路器分断能力的措施

（一）改善断路器触头装置

目前，我国小型断路器的分断能力的可靠性比较低，传统的断路器中动触头与静触头的接触面积比较小，短路发生分断后产生的电弧对触头的消耗比较大、分断时间较长，电弧产生的能量比较大，从而导致接触不良。为了有效提升其分断能力，可以设计一种触头装置，增加动静触头的接触面积，从而降低电弧的能量，减少其消耗，提升了断路器6kA短路分断能力的可靠性[2]。另外，还可以通过设置一种电流型触头装置，当短路电流值达到一定的标准，动静触头就会产生电动斥力，从而实现限流分断的目的，有效降低电弧的能量，减少分断时间，从而提高其分断能力。         

（二）改善快投机构的设计

传统的小型断路器快投机构动作稳定性比较差，在短路实验中绝缘耐压不良，不仅产品重工费时且成本较高，因此应该改善快投机结构的设计，在短路发生时加快动、静触头的接触速度，减少停滞的时间，从而尽可能的减少短路弧光对触头造成的损耗，从而提高断路器的分断能力。

（三）改善复归结构的设计

小型断路器复归杆与支持座以轴作为支点在底板上，依靠复归弹簧使复归杆脱扣，由于机构有翻转疑虑，从而导致跳脱行程不稳定，影响断路器的短路及跳脱特性。通过改善复归结构且复归杆弹性部特征的设计，既能够有效提升跳脱形成的稳定性，又减少了零件复归弹簧，有效降低了断路器的成本。

（四）改善灭弧装置

灭弧装置是小型断路器中的重要组成部分，灭弧能力决定了电弧熄灭的速度，也是断路器分断能力的重要保障。灭弧栅片是灭弧装置中的重要部件，通过结合传统的灭弧栅片结构，对分断过程中电弧在灭弧室中的具体情况，从而改善灭弧室的结构[3]。通过设计合理的出气孔从而保证灭弧栅内外压力差，实现驱动电弧运动和冷却电弧，有效提高了电弧灭弧的速度，从而达到有效分断的作用。

四、小型断路器分断能力改善需要注意的事项

在对小型断路器的分断能力进行改善时，应该从影响分断能力的多种因素进行考量，从而确保断路器分断能力效果。在针对断路器分段系统设计时，应该从对电力供应系统的影响出发，保证设备工作的可靠性；在断路器运行中应该充分考虑其电气特性、自身特点，小型断路器的分断能力往往会因为其自身性能及外界环境因素影响，科学合理地对分断系统进行完善和优化；与此同时，还应该充分了解和掌握小型断路器内部各个部件之间的结构及关联，对其分断能力进行合理分析，注重小型断路器工作时的安全性及效率。

五、结语

综上所述，随着社会及科学技术的不断发展，小型断路器已经普遍运用到各行各业中，与人们的生活生产休戚相关。断路器的分断能力对保证电力系统安全运行至关重要。随着人们生活水平的不断提升，对电力设备的需求也不断增长，为了保证电力系统的稳定性及可靠性，提升小型断路器分断能力具有十分重要的意义。

参考文献：

[1]杨文强,张保亮,张蓬鹤,袁学兵,赵虎.数字化精密测量技术及小型断路器分断性能提升研究[J].电器与能效管理技术,2021(08):6-10.DOI:10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.08.002.

[2]黄文俊.浅析小型断路器分断能力的改进[J].电子测试,2018(17):101+100.DOI:10.16520/j.cnki.1000-8519.2018.17.052.

[3]王璐,陈建兵,李志伟,忻尚芝.小型断路器焦耳积分对脱扣影响的研究[J].电子测量技术,2017,40(08):63-65+71.DOI:10.19651/j.cnki.emt.2017.08.014.