[其他]直流磁场断路器

说明书

一种直流磁场断路器，它属于低压电器器件。

磁场断路器在电流切断瞬间，通过电路和装置，达到对大中型发电机起灭磁保护，其关键在于磁吹系统和灭弧室的建压能力和建压速度。而磁吹系统在通电状态下就产生磁吹磁场。在断电瞬间利用该磁场将电弧驱入灭弧室进行灭弧。

国内外断路器通常采用下面几种磁吹系统：

1.瑞典ASEA公司生产的ALG和ASLG系列断路器（摘自ASEA公司SK32－2E    Edition2，1981－03    File    Spart    2）和西德AEG公司生产的Gearapid    S系列的直流快速断路器（摘自AEG－TELEFUNKEN工厂L    3.01.003E／0874Y1样本）的磁吹系统，由磁吹和磁轭组成，磁吹线圈和主回路串联。断路器工作时主电流通过磁吹线圈，主磁通在灭弧室下部形成一个均匀的磁场。断路器分断电流时，触头间的电弧在主磁通作用下迅速离开触头，弧根随着弧角向上移动，电弧向灭弧室迅速移动並拉长。从理论上讲，此方案的吹弧能力和主电流及磁吹线圈匝数有关，当匝数多，电流大时，建压能力和建压速度相当高。实际上采用此种方案限制了建压特性，存在以下缺点：

（1）为达到小电流时的建压性能，磁吹线圈匝数要相当多，而在大电流分断时由于磁场强度很高，磁吹力相当大，一旦触头分开后，电弧极其迅速离开触头，而触头没有达到足够的间隙，会发生重燃现象。

（2）正常工作时，磁吹线圈中通过主电流，线圈就发热，匝数越多就发热越励害，为了满足断路器温升，线圈铜排的截面要很大，线圈尺寸也相当大，耗铜量多。

（3）由于增加了发热源（磁吹线圈），致使其它部份的导电回路截面增大，相应减少发热，以满足热平衡原理，这样使断路器体积增大，而且磁吹线圈需用梯型铜排绕制、加工困难。

（4）由于具有吹弧磁轭，增加了硅钢片用量。

2.上海立新电器厂70年代初生产的DS10－3000安，1500伏快速断路器，具有弧触头，采用磁吹线圈和弧触头系统串联。正常工作时，磁吹线圈中仅流过一小部份主电流，大部份电流通过主触头系统。当主触头分开瞬间，电流转移到弧触头系统，磁吹线圈才流过全部电流。磁吹线圈在磁轭中产生磁通，在灭弧室下部产生均匀磁场，弧触头分开瞬间在其上产生的电弧在均匀磁场的作用下被拉长，同时向灭弧室上部运动。这种断路器的磁吹线圈和弧触头系统串联后再与主触头並联，磁吹线圈匝数就不能太多，避免断路器断开瞬间影响主电流从主触头移到弧触头系统，会发生主触头烧毁现象。由于匝数不能太多，磁吹力减弱。这种断路器结构较复杂，硅钢片用量较多。

3.西门子ZWV系列和日本BWV系列断路器（摘自Siemens    ARtiengesellschaft    printed    in    theFederal    Republic    of    Germang    A    G    3842.oM32d／e和Reprint    from“Fuji    Electric    Review”VOL    18NO    3    1972）采用在动静触头上安装铁芯，利用触头分开后，电流在铁芯周围形成磁吹回路，铁芯中的磁通在灭弧室下方形成均匀磁场，电弧在此磁场的作用下拉长並迅速向灭弧室上方移动。这种磁吹系统能分断小电流，但在小电流时建压速度慢，建压能力差。和非线性电阻的导通特性很难配合。当断路建压值达到非线性电阻导通值时，流过断路器中的电流迅速下降，断路器建压能力下降，促使非线性电阻恢复阻断，不可能实现可靠保护。

断路器的灭弧室分长弧和短弧灭弧两种，DS7－1500伏断路器和西德西门子公司ZWV1500伏断路器灭弧室是采用三栅片和密集式栅片二种灭弧原理，但此二种灭弧室内的电位梯度比较低，建压速度慢，建压能力差，很难和非线性电阻直接配合使用。为了达到使用目的，使用时需要一套控制装置，使整个保护装置复杂化，检修维护不便，造价高，可靠性降低。瑞士BBC公司生产的灭磁和过电压保护装置中采用双极型，並带有一对常闭主付接点，这种结构较为复杂，造价高。

研制一种新的磁场断路器，简化其它控制系统和保护环节，在工作状态下，主电流不通过磁吹线圈，不产生磁场，並直接能和非线性电阻配合达到大中型发电机灭磁和过压保护。