我们看下图:
图1:百度图片——德力西的塑壳断路器
由图1可见,题主提问的这款德力西塑壳断路器之壳体电流是1250A,其额定电流为1000A。
题主所谓的上进线(上进下出)和下进线(下进上出),在低压断路器在实际选配和运用中经常遇见,见下图:
图2:断路器的上进线和下进线
我们从图2看到,上进线的电源侧(电力变压器)位于断路器的静触头侧,下进线的电源侧位于断路器的动触头侧。由于断路器处于打开状态时其静触头侧的耐压能力高于动触头侧,而断路器在开断时其动触头电弧弧根向灭弧罩方向运动的特性弱于静触头侧,故当断路器采取下进线时其运行电流Iu必须小于断路器的额定电流In,一般在60~70%In之间,有些较高档的断路器下进线电流等于100%In,与上进线相同。
答案是:如果是框架断路器,它的技术参数优于塑壳断路器,一般都支持下进线,且多种品牌的框架断路器下进线的电流Iu=100%In,具体要看断路器的技术样本是如何规定的;对于塑壳断路器,虽然也支持下进线,但必须降低运行电流Iu,一般来说Iu=70%In,具体运用时必须参考该型断路器的技术样本。
以下我们来展开讨论。
1.电气间隙与空气的击穿电压,它与断路器的额定绝缘电压有关我手上有一款塑壳断路器,我把它拆开了,如下:
图3:某款国产塑壳断路器
注意看图3的静触头和动触头,可以看到静触头的周围环境很简单,但动触头就复杂多了。
我们再看下图:
图4:某国产塑壳断路器下部出线端子的结构,可见到动触头的软连接和热磁脱扣器
如果我们对该款塑壳断路器在打开状态下打耐压,这里既有出线端子对安装金属底板之间的耐压,也有断路器各极之间的极间耐压,我们会发现断路器上部静触头侧的耐压能力高于断路器下部动触头侧的耐压能力。为何如此?
我们看下图:
电脑图5:讨论电气间隙用图
图5的下图我们看到了金属导电材料,它通过绝缘材料固定在金属底板上,金属底板接地。当我们金属导电材料加载了电压后,金属导电材料与金属底板之间的最短距离叫做导电体对地的电气间隙。对于图3和图4所示塑壳断路器,就是接线端子对外部金属安装板的电气间隙。此外,还有不同线路或者极性的导电体间的电气间隙,见图6:
图6:断路器的电气间隙
导电材料与金属底板之间的空间介质是空气,空气是存在击穿电压的。空气的击穿电压Uj与pd(空气气压p与电气间隙d的乘积)有关,见下图:
图7:气体击穿电压的巴申曲线
从图7的巴申曲线可见电气间隙d的值越大,空气的击穿电压就越高。
对于同一台断路器来说,静触头处的电气间隙大于动触头处的电气间隙。因此当断路器处于打开状态时,下进线的耐压水平低于上进线的耐压水平。
特别需要注意的是:我们从图5巴申曲线看到电脑,断路器的耐压能力与海拔高度密切相关。当海拔高度超过2000米,不管是上进线还是下进线,都必须考虑降低线路电压或者降容。
2.触头结构与熄灭电弧的关系我们看下图:
图8:触头的弧触头起到移动弧根的作用,避免电弧烧灼触头
我们从图8中看到,当动、静触头打开时,电弧的弧根会在触头上燃烧。如果触头配套了弧触头,则电弧的弧根会沿着弧触头到达触头的最高处,并随着弧柱区进入灭弧罩快速降温而熄灭。如果触头不具有弧触头,则电弧的弧根必然就留着触头上持续烧灼触头。
我们再看塑壳断路器的触头:
图9:某国产塑壳断路器的动触头和静触头
我们看到图9的动触头不存在弧触头,而静触头的弧触头也很勉强,且弧触头与静触头本体之间存在沟坎。
作为对比,我们看看框架断路器的触头结构:
电脑图10:ABB的Emax框架断路器的触头结构
对比图10和图9,我们看到框架断路器的静触头具有非常明显的弧触头,且触头本体与弧触头之间不存在沟坎。可见,框架断路器的熄弧能力远远强于塑壳断路器。
为何触头本体与弧触头之间不能出现沟坎?这是因为当静触头为阴极时,阴极电弧的弧根移动缓慢,它不能越过沟坎。
我们看交流电弧的波形图:
图11:交流电弧的波形图
我们从图11看到,交流电弧的波形存在正半周和负半周。我们假定当交流电弧处于正半周时动触头为阳极静触头为阴极,过零后动触头为阴极而静触头为阳极。可见对于类似图9的塑壳断路器静触头结构,有一半的周期存在熄弧困难。
虽然弧根移动对熄弧产生一定的影响,但熄弧的主体是灭弧罩,灭弧罩起到熄弧的关键作用。
3.题主的问题答案通过以上讨论,我们能给出为何断路器上进线优于和下进线的要点了:
1)断路器静触头的耐压等级高于动触头,故断路器在打开状态下上部进线时其耐压性能更好;
2)断路器的静触头配有弧触头,故断路器在上部进线时熄弧效果更好;
3)断路器的操动机构和脱扣器都在动触头侧,除了爬电距离和电气间隙比静触头侧低外,再加上温度高于静触头侧,发生故障的可能性比静触头侧更高。
这就是断路器上进线优于下进线的原因。
对于题主的德力西塑壳断路器,因为电流已经达到1000A,强烈建议更换为框架断路器,毕竟塑壳断路器最佳的电流范围在630A以下。至于进线方向,也建议采用上进线为好。
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