限流型断路器

传统低压断路器限流分断的原理是当故障发生时,触头快速打开产生电弧,相当于在线路中串入一个迅速增长的电弧电阻，从而限制短路电流。这个迅速增长的电弧电阻，通常称为“动态电弧电阻”。与一般的断路器的灭弧室不同，低压限流断路器的灭弧室采用多个灭弧栅片。在开断过程中，首先动触头和静触头分开产生电弧，在电磁场和热场,流场的作用下运动至灭弧栅片。当电弧进入栅片后，因为被分成的多个短弧的近极压降，使电弧电压迅速上升，从而达到限流的目的。为了有较高的电弧电压，限流断路器灭弧室的栅片数比一般的断路器要多,并且排列得更紧密。电弧电压上升得越快，限流效果就越好，终极，电弧电压超过电源电压的值,使得电源电压无法维持电弧，从而完成熄弧限流分断。

1)人工零点法

利用电弧去产生人工零点,使得弧隙中的电流为零,从而使电弧熄灭。

2)进步电弧静态伏—安特性法

通常采用去离子栅法、绝缘栅法、窄缝法及VJC法等。去离子栅法就是利用金属栅片把电弧分割成若干个互相串联的短弧,利用短弧的压降来进步电弧电压而使电弧熄灭;绝缘栅法:即栅片是绝缘的,其作用是导出电弧的热量,以进步电弧的弧柱压,同时,栅片将电弧分割成若干段的短弧,每一栅片就是短弧的电极,同时产生很多个阳极压降和阴极压降,对直流电弧而言,利用近极处的电弧电压降加弧柱的电压降一起灭弧;窄缝法,通常采用多重窄缝,这样,可以减少电弧进入上部窄缝的阻力,因而在驱动电弧运动的电磁力给定时,可以采用比单窄缝灭弧室更小的缝隙,一方面可将电弧直径压缩,使电弧同缝隙壁紧密接触;另一方面,也使电弧面积增加,长度增长,这些都进一步加强了冷却和去游离的作用,使电弧熄灭;VJC法主要是在电极的周围笼盖一定厚度的绝缘物或高电阻金属材料,从而对电弧弧柱进行控制,以达到升高电弧电压的目的。固体绝缘屏幕法是利用一固体绝缘屏幕快速插入到分断故障电流的触头中,使触头间燃烧的电弧被屏幕隔开而迅速熄灭。以上这些方法通常综合使用,如VJC及多窄缝法,以取得更好的限流分断的效果。

3)进步触头分断速度法

通常利用巨大的断开弹簧或其他加速装置将触头拉开,或利用储能的电容器对斥力线圈放电在铝盘中感应出涡流来产生巨大电动斥力,将动触头打开,与此同时,尽量加快脱扣器的动作及机构的动作,以达到高速分断的目的,这样,分离时所需时间越小,则限流作用就越大。在六十年代,电力电子器件就被引入到电器中。已有无触头的晶闸管断路器、触头—晶闸管并联的混合式断路器在某些国家得到开发、并有一定程度的应用,但因为电力电子器件存在导通压降大造成的能耗高、分断电器不能形成间隙绝缘间隔、过载能力差、工作参数缺乏相应的各个电压等级以及用度高,这些使其构成的无触点电器不能大量应用。

当然,无触点电器本身具有操纵率高、开关速度快、控制功率小、噪音低、寿命长的特点,适合某些特殊的工作场合使用。在限流中,主要采用带触头的混合式,如触头—晶闸管并联的混合式断路器,具有触头正常导通时压降能耗小的特点,再利用电力电子器件的开断时间短的特点,进一步缩短电流的开断时间,从而实现限流分断。在断路器设计中,使用电力电子器件,主要要考虑器件的电流和电压的参数。早期使用晶闸管,但它不能自关断,需要换流关断,造成电器的体积增大。通常考虑自关断的器件,如IGBT（绝缘栅双极晶体管）,GTO（可关断晶体管）等。

所谓限流型断路器是指当短路电流还未到达单个周波的最大值之前断路器就能够执行分断操作，其特性类似熔断器。

在IEC60947中把具有不可人为调节短路时间延迟参数的断路器称为使用类别A，反之称为使用类别B。显然，具有限流特性的断路器都属于使用类别A。