浅谈小型断路器分断试验

小型断路器分断试验

众所周知-----小型断路器通断试验对于DZ47-63 C32以上的规格，做运行分断6000A 时，其产品合格率是很低的；客观上讲试验条件是相当严酷的。从试验的结果来看主要有以下现象：

1.动触头熔断

2.动静触头熔焊在一起

3.导弧片熔断

4.灭弧罩背后击穿

5.双金熔断

6.操作机构熔接。

在试验波形图上的数据来看主要是：

1.峰值电流过大，一般超出4000A

2. 燃弧时间过长，一般超过5 ms 所以，要提高产品的合格率就要解决峰值电流过大和燃弧时间过长的问题。要解决峰值电流过大的方案：1.提高脱扣反应速度（降低脱扣力）我们在试验中得出：脱扣力为0.4~0.55 N ，触头压力在4.5~5.5 N时比较理想（ C 40 ）要解决燃弧时间过长是比较复杂的：第一要作到如何避免产生过大的电弧第二如何让产生的电弧顺利的进入灭弧室第三选用品质优良的灭弧罩以达到良好的灭弧效果。经大量的试验对比，我们发现提高通断试验的合格率与常规的动作特性试验合格率存在着一定的矛盾。要找出这两者之间的平衡点是很关键的。

我们得出当----- 1.限制峰值电流在 3000 A 以下 2. 控制燃弧时间在3ms 以内产品合格的成功率最高。目前我们最困难的是没有“超高速的摄像设备”无法试验比对找出理想的“引弧” “吸弧”“吹弧”“灭弧”设计工艺和机构；

DZ47-63 C63产品经过我们不断改进内部结构，C63产品可以做到运行分断6000A，我们把峰值电流控制在4500 A 以下 ,燃弧时间在3ms-7ms之间，焦耳积分在68000A²S以下。所以根据我们目前掌握的试验工艺数据来看，C63也只能做到合格率80 %左右。真诚希望有这方面的专家来指点我们！！

“PTC低压断路器限流技术”的研究

1 引言

传统的低压断路器，当触头分开后，通过熄灭分断过程产生的电弧来分断故障电流，所以分断过程中100％的能量由分断电弧消耗，这种方法影响了断路器分断能力的提高。一种抑制电弧的新方法近年来受到人们的广泛关注，这就是利用一种正温度系数的材料PTC（positive temperature efficient）元件，让他与传统的

低压断路器组合起来，在分断短路电流时，把分断能量中的大部分通过PTC元件转换成热能，而小部分由开断电弧承担，这样可以减轻低压断路器的负担，大幅度提高其分断能力。

早在20世纪90年代初，ABB公司首次用聚合物PTC材料与微型断路器组合作为电动机启动器用。近年来，PTC元件与低压断路器组合以提高断路器的分断能力受到人们的重视：Brice等设计了一种应用PTC材料的固态断路器，施奈德公司提出一种应用金属PTC元件的新型单极断路器。

2 PTC简介

PTC元件（热敏电阻）的电阻—温度特性是其最大特点，这种材料在温度上升到材料居里温度点时（正温度特性的起点称为居里点），其阻值会以指数形式陡然增加，从而对电路中的电流进行限制和保护。其典型的电阻—温度特性曲线如图1示。

图1 PTC电阻—温度特性曲线

有机高分子PTC 热敏电阻则采用特殊处理的聚合树脂(polymer)及分布在里面的导电粒子(carbon black)组成，具有质软、常温电阻率低等优点,现已成为PTC 材料开发研制的热点，被称为“可重复使用的保险丝”(reset-able fuse)，该类产品是符合IEEE-1394 标准的解决过流保护的理想器件。有机高分子PTC 热敏电阻在正常状态下，聚合树脂紧密地将导电粒子束缚在结晶状的结构内，构成链状导电通路，呈现低阻状态。电路上流经PTC 热敏电阻所产生的热能小，不会改变晶体结构。

当电路发生过载或短路时，流经PTC 热敏电阻所产生的大电流产生的热量使得树脂融化，体积迅速增大，导电通路被拉断，形成高阻状态，回路电流迅速减小，达到短路或过载电流保护目的。上述过程是可逆的，因而它适合作为“可重复使用的保险丝”这样一种限流装置。

3 国外低压断路器 PTC 限流技术的应用

1999年，ABB公司向市场推出一种称为PROLIMTM（Protection Limitation）的保护限流器，它是一种导电聚合物PTC元件，专门用于和微型断路器组合，其限

流方案如图2。

图2 串联PTC电阻限流断路器结构原理图

技术参数如下：

额定电压： Ue＝400， 500V；

额定电流： Ie＝25， 36A；

最大短路电流： Ik＝50KA；

最高环境温度：55℃；

每相功率损耗： 3～4W；

限流值：当预期电流为50KA时，限流峰值为6KA；

反应时间： 0.5ms（电流50KA）

与微型断路器组合后的整个分断时间： 2.5ms。

ABB公司嵌入了PTC聚合物的S620微型断路器，分断能力由6KA提高到

50KA。

施奈德公司应用PTC新型断路器，其线路原理如图3所示。它由两组触头组成，辅助触头与一PTC串联后与主触头并联。

图3 主、辅触头PTC电阻限流断路器结构原理图

当发生短路时，短路磁性板结构动作，断开主触头并使主触头上的电弧熄灭。这时电流仅能通过辅助触头和串联的PTC，PTC温度急剧上升。由于PTC效应，PTC 限制短路电流并消耗大部分分断能量，最后由辅助触头断开电路。

4 国内低压断路器PTC限流技术的应用

据了解，国内许多生产厂家目前都在关注PTC的限流技术应用，但还没有见到正式产品出现于市场。

摘要：目前我们在设计变压器低压侧出线系统时，大量采用塑壳断路器，国内外目前生产的塑壳断路器大多是能够快速开断而有限流作用的，而在配电开关的选择性配合上往往忽略了断路器或熔断器组成选择性好的保护配合。下面本人根据自己的实践经验浅谈一下塑壳断路器在线路发生短路时的限流作用及配电开关的选择性配合。

关键词：道路照明低压断路器限流配电开关

一、断路器的限流作用