圖文詳解光伏直流斷路器內(nèi)動靜觸頭接法

發(fā)布時間:2018,07,27

電工行業(yè)的朋友都知道在接光伏系統(tǒng)的線路時,光伏直流斷路器是必須要添加到光伏系統(tǒng)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(cè)接靜觸頭,負(fù)荷側(cè)接動觸頭?僅僅是因?yàn)閮烧叻催^來接,會導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)的電弧增大,會增加安全隱患?對此,有人做了比較詳細(xì)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(chǎn)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(nèi)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(fù)載。如果反過來,下樁頭接電源,上樁頭接負(fù)載,許多種類的開關(guān)就需要降容。

這里面有許多知識點(diǎn)。

第一個知識點(diǎn):滅弧能力的差別

我們先來仔細(xì)看斷路器的觸頭,如下:

斷路器動靜觸頭的細(xì)節(jié)圖.png

注意到一個現(xiàn)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(qiáng)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(yīng)的氣體擊穿電壓叫做極不均勻電場中氣體的極性效應(yīng)。

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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù),這些內(nèi)容十分繁難。我們只看具體結(jié)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(dāng)棒極電壓為正而板極為負(fù)時,氣體擊穿電壓較低,氣體介質(zhì)更容易擊穿;

3)當(dāng)棒極電壓為負(fù)而板極為正時,氣體擊穿電壓較高,氣體介質(zhì)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(dāng)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(dāng)然也較強(qiáng)。

(2)當(dāng)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(fù)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(qiáng),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(xiàn)象,見下圖:

動靜觸頭的電弧反應(yīng).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(qiáng)。

上圖中,出現(xiàn)在靜觸頭上的電弧要進(jìn)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(jìn)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(diǎn):介電能力的差別

所謂斷路器的介電能力,其實(shí)就是絕緣能力。

對于斷路器的上樁頭和靜觸頭來說,它的結(jié)構(gòu)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(tǒng)中有軟連接、有脫扣器、有轉(zhuǎn)動和運(yùn)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(jìn)線側(cè)放到靜觸頭/上樁頭處,斷路器的介電能力當(dāng)然優(yōu)于進(jìn)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(shí)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(shí)上,由于框架斷路器因?yàn)槠潆娏鞔笠蚨蠖嘤糜诘蛪嚎傔M(jìn)線和大功率饋電,所以在產(chǎn)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(zhì)較優(yōu)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(guān),與近陰極效應(yīng)也有點(diǎn)關(guān)系。

其實(shí)歸根結(jié)底,光伏直流斷路器動靜觸頭的常規(guī)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(jī)構(gòu),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。