交流斷路器用于直流電路和高頻電路的有關問題分析

交流斷路器用于直流電路和高頻電路的有關問題分析
1 交流斷路器使用于直流電路的問題
隨著社會主義建設的發展，應用直流電的區域和部門越來越多，如發配電系統、城市和礦山的牽引車、電氣化鐵道、化工、冶金及國防工業等。按交流50Hz設計的塑料外殼式斷路器(以及萬能式斷路器)能否使用于直流電路作線路保護之用呢?經歷多年的實踐說明，可以使用，但其電流的整定值及接線等需要作一些更改或修正。 1．1 保護特性
1．1．1 過載長延時保護特性
(1)熱動式(雙金屬元件脫扣器)
由雙金屬元件直接加熱(直熱式)或由發熱元件發熱，熱量傳給旁邊的雙金屬元件(旁熱式)，由于直流電流平均值與交流的有效值的發熱效果是相同的，因此交流與直流基本上無變化。但當額定電流大于1500A時，因集膚效應等因素，
交流電流有效值產生的熱量要大于直流，但影響不是太大，所以熱動式的雙金屬元件脫扣器用于直流是不需要作任何更改的。但是熱動式中的有一些規格，例如額定電流600A及以上采用CT式(電流互感器式)，利用互感器的副邊電流供給雙金屬元件或發熱元件作發熱源，則不可能用于直流電路。
(2)全電磁式(液壓式，即俗稱的油杯式脫扣器)
由于以上原因，斷路器的負載能力(額定電流)，將按式(1)變化：
式中 fx高于50Hz的電網頻率
In（fx）頻率為人時的負載能力(額定電流)
In（50Hz）頻率為50艙時的負載能力(額定電流)
按式(1)計算得出表1的允許工作電流值與頻率的關系，如表1示。
由表1可知，大約從100Hz起，為保持允許的發熱極限，其允許的工作電流(額定電流)必須相應地降低。 2．2 母線排的負載能力
在頻率超過50Hz時，母線排的允許工作電流(額定電流)可按式(2)得出：
式(2)反映了導體截面的利用率
1kHz時，In (1000Hz)＝22％In (50Hz)；
10kHz時，In (1000Hz)＝7％In (50Hz)。 2．3 高頻時斷路器的短路分斷能力
交流電器開斷短路電流時，使電弧熄滅在于電流的過零點，只有在過零點后采用滅弧手段，阻止電弧重燃，才能有效地分斷電弧。頻率較高時，電流迅速地一個又一個地過零，縮短了每個半波的電弧周期，斷口間隙(打開的動、靜觸頭之間)中的電離度，小于50Hz時的電離度，由于周期短，高頻時的去游離度也小于50Hz時的去游離度，因此高頻時，電弧的熄滅，較50Hz有利有弊，根據實測，從50100Hz的這個范圍，短路分斷能力基本上變化不大，即使是200400Hz，分斷能力的降低，也不過在10％左石。