限流型斷路器

限流型斷路器是指當短路電流還未到達單個周波的最大值之前斷路器就能夠執行分斷操作，其特性類似熔斷器。

概念

所謂限流型斷路器是指當短路電流還未到達單個周波的最大值之前斷路器就能夠執行分斷操作，其特性類似熔斷器。

在IEC60947中把具有不可人為調節短路時間延遲參數的斷路器稱為使用類別A，反之稱為使用類別B。顯然，具有限流特性的斷路器都屬於使用類別A。

原理

傳統低壓斷路器限流分斷的原理是當故障發生時,觸頭快速打開產生電弧,相當於線上路中串入一個迅速增長的電弧電阻，從而限制短路電流。這個迅速增長的電弧電阻，通常稱為“動態電弧電阻”。與一般的斷路器的滅弧室不同，低壓限流斷路器的滅弧室採用多個滅弧柵片。在開斷過程中，首先動觸頭和靜觸頭分開產生電弧，在電磁場和熱場,流場的作用下運動至滅弧柵片。當電弧進入柵片後，因為被分成的多個短弧的近極壓降，使電弧電壓迅速上升，從而達到限流的目的。為了有較高的電弧電壓，限流斷路器滅弧室的柵片數比一般的斷路器要多,並且排列得更緊密。電弧電壓上升得越快，限流效果就越好，終極，電弧電壓超過電源電壓的值,使得電源電壓無法維持電弧，從而完成熄弧限流分斷。

限流技術分類

1)人工零點法

利用電弧去產生人工零點,使得弧隙中的電流為零,從而使電弧熄滅。

2)進步電弧靜態伏—安特性法

通常採用去離子柵法、絕緣柵法、窄縫法及VJC法等。去離子柵法就是利用金屬柵片把電弧分割成若干個互相串聯的短弧,利用短弧的壓降來進步電弧電壓而使電弧熄滅;絕緣柵法:即柵片是絕緣的,其作用是導出電弧的熱量,以進步電弧的弧柱壓,同時,柵片將電弧分割成若干段的短弧,每一柵片就是短弧的電極,同時產生很多個陽極壓降和陰極壓降,對直流電弧而言,利用近極處的電弧電壓降加弧柱的電壓降一起滅弧;窄縫法,通常採用多重窄縫,這樣,可以減少電弧進入上部窄縫的阻力,因而在驅動電弧運動的電磁力給定時,可以採用比單窄縫滅弧室更小的縫隙,一方面可將電弧直徑壓縮,使電弧同縫隙壁緊密接觸;另一方面,也使電弧面積增加,長度增長,這些都進一步加強了冷卻和去游離的作用,使電弧熄滅;VJC法主要是在電極的周圍籠蓋一定厚度的絕緣物或高電阻金屬材料,從而對電弧弧柱進行控制,以達到升高電弧電壓的目的。固體絕緣螢幕法是利用一固體絕緣螢幕快速插入到分斷故障電流的觸頭中,使觸頭間燃燒的電弧被螢幕隔開而迅速熄滅。以上這些方法通常綜合使用,如VJC及多窄縫法,以取得更好的限流分斷的效果。

3)進步觸頭分斷速度法

通常利用巨大的斷開彈簧或其他加速裝置將觸頭拉開,或利用儲能的電容器對斥力線圈放電在鋁盤中感應出渦流來產生巨大電動斥力,將動觸頭打開,與此同時,儘量加快脫扣器的動作及機構的動作,以達到高速分斷的目的,這樣,分離時所需時間越小,則限流作用就越大。在六十年代,電力電子器件就被引入到電器中。現在,已有無觸頭的晶閘管斷路器、觸頭—晶閘管並聯的混合式斷路器在某些國家得到開發、並有一定程度的套用,但因為電力電子器件存在導通壓降大造成的能耗高、分斷電器不能形成間隙絕緣間隔、過載能力差、工作參數缺乏相應的各個電壓等級以及用度高,這些使其構成的無觸點電器不能大量套用。

當然,無觸點電器本身具有操縱率高、開關速度快、控制功率小、噪音低、壽命長的特點,適合某些特殊的工作場合使用。在限流中,主要採用帶觸頭的混合式,如觸頭—晶閘管並聯的混合式斷路器,具有觸頭正常導通時壓降能耗小的特點,再利用電力電子器件的開斷時間短的特點,進一步縮短電流的開斷時間,從而實現限流分斷。在斷路器設計中,使用電力電子器件,主要要考慮器件的電流和電壓的參數。早期使用晶閘管,但它不能自關斷,需要換流關斷,造成電器的體積增大。目前,通常考慮自關斷的器件,如IGBT（絕緣柵雙極電晶體）,GTO（可關斷電晶體）等。