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光伏直流斷路器內動靜觸頭的接法及其效果測試(圖文詳解) 發布時間:2018-07-06 09:14:00來源:上海華坤電器有限公司

電工行業的朋友都知道在接光伏系統的線路時,光伏直流斷路器是必須要添加到光伏系統中的,那么接了那么多次的直流斷路器,你有研究過為啥通常情況下電源側接靜觸頭,負荷側接動觸頭?僅僅是因為兩者反過來接,會導致系統內的電弧增大,會增加安全隱患?對此,有人做了比較詳細的測試,下面我們一起來了解下:

以上海華坤電器有限公司生產的光伏直流斷路器圖,我們來分析下斷路器的動靜觸頭的位置:

光伏直流斷路器內動靜觸頭的具體位置.png

我們從圖中看到,它的上樁頭就是靜觸頭,下樁頭就是動觸頭。一般來說,上樁頭接電源,而下樁頭接負載。如果反過來,下樁頭接電源,上樁頭接負載,許多種類的開關就需要降容。

這里面有許多知識點。

第一個知識點:滅弧能力的差別

我們先來仔細看斷路器的觸頭,如下:

斷路器動靜觸頭的細節圖.png

注意到一個現象:靜觸頭一般都是整塊的平面,而動觸頭則有較小的弧面。它會形成不均勻電場氣體擊穿過程。

由于動觸頭具有相對尖銳的電極面,而靜觸頭則是一塊平板。尖銳電極面的電場強度比板面要高。我們把這種電極對叫做極不均勻電場電極對,對應的氣體擊穿電壓叫做極不均勻電場中氣體的極性效應。

由于其中牽涉到許多理論知識,例如氣體的擊穿理論、電子崩理論和流注理論,并且有許多實驗數據和仿真數據,這些內容十分繁難。我們只看具體結果吧:

1)極不均勻電極對的一個極叫做棒極,另一個叫做板極;

2)當棒極電壓為正而板極為負時,氣體擊穿電壓較低,氣體介質更容易擊穿;

3)當棒極電壓為負而板極為正時,氣體擊穿電壓較高,氣體介質的擊穿電壓相對較高。

由此我們知道:

(1)如果斷路器所處的電路為直流電,則當板極為正,也即斷路器的靜觸頭為電源正端時,斷路器觸頭間氣體(空氣)的擊穿電壓為較高,絕緣能力當然也較強。

(2)當斷路器所處的電路為工頻交流電時,有10毫秒的時間斷路器靜觸頭為正極而動觸頭為負極,隨后的10毫秒則相反。于是有一半的時間觸頭間氣體的擊穿電壓相對較高絕緣能力也較強,另外一半時間氣體擊穿電壓相對較低絕緣能力也較低。

我們再看另外一個很有趣的現象,見下圖:

動靜觸頭的電弧反應.png

電弧陰極弧根越過障礙物的能力較弱,而陽極弧根越過障礙物的能力則較強。

上圖中,出現在靜觸頭上的電弧要進入滅弧罩,弧根首先要來到靜觸頭的弧觸頭上,但我們看到靜觸頭與弧觸頭之間有一道深溝。動觸頭處的電弧和弧根,隨著動、靜觸頭開斷后的距離變大電弧變長,電弧能自然地進入到滅弧罩柵片中。

如果斷路器用在直流回路中,若斷路器的上樁頭也即斷路器的靜觸頭接在電源正極,則滅弧相對會順利一些;如果斷路器用在交流回路中,則其可能性剛好一半對一半。

第二個知識點:介電能力的差別

所謂斷路器的介電能力,其實就是絕緣能力。

對于斷路器的上樁頭和靜觸頭來說,它的結構簡單,絕緣效果好。

對于斷路器的下樁頭和動觸頭來說,由于系統中有軟連接、有脫扣器、有轉動和運動部件,所以動觸頭的絕緣效果比斷路器靜觸頭要差。

也因此,如果我們把進線側放到靜觸頭/上樁頭處,斷路器的介電能力當然優于進線放到動觸頭/下樁頭處。

斷路器的介電能力有三個“之間”,第一個是斷路器同一極的上下樁頭之間,第二個是兩極之間,第三個是各極對地之間。前兩個可實測,第三個必須安裝后測量。

那么這兩個因素哪個是主要的?答案是:第二個。

事實上,由于框架斷路器因為其電流大因而大多用于低壓總進線和大功率饋電,所以在產品樣本上會注明若反向送電需要降容的百分比比值。所以品質較優的框架斷路器。樣本中會說明反送電無須降容。

不過,第一個因素與限流特性有關,與近陰極效應也有點關系。

其實歸根結底,光伏直流斷路器動靜觸頭的常規接法形成的主要原因還是:靜觸頭帶電范圍小,動觸動有較多的機構,會形成大范圍帶電體,并且動觸頭有人為操作的可能。所以從安全可靠考慮,電源線接靜觸頭。


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