圖文詳解光伏直流斷路器內(nèi)動(dòng)靜觸頭接法

發(fā)布時(shí)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(shí),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(guò)為啥通常情況下電源側(cè)接靜觸頭,負(fù)荷側(cè)接動(dòng)觸頭??jī)H僅是因?yàn)閮烧叻催^(guò)來(lái)接,會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)的電弧增大,會(huì)增加安全隱患?對(duì)此,有人做了比較詳細(xì)的測(cè)試,下面我們一起來(lái)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(lái)分析下斷路器的動(dòng)靜觸頭的位置:

光伏直流斷路器內(nèi)動(dòng)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(dòng)觸頭。一般來(lái)說(shuō),上樁頭接電源,而下樁頭接負(fù)載。如果反過(guò)來(lái),下樁頭接電源,上樁頭接負(fù)載,許多種類的開(kāi)關(guān)就需要降容。

這里面有許多知識(shí)點(diǎn)。

第一個(gè)知識(shí)點(diǎn):滅弧能力的差別

我們先來(lái)仔細(xì)看斷路器的觸頭,如下:

斷路器動(dòng)靜觸頭的細(xì)節(jié)圖.png

注意到一個(gè)現(xiàn)象:靜觸頭一般都是整塊的平面,而動(dòng)觸頭則有較小的弧面。它會(huì)形成不均勻電場(chǎng)氣體擊穿過(guò)程。

由于動(dòng)觸頭具有相對(duì)尖銳的電極面,而靜觸頭則是一塊平板。尖銳電極面的電場(chǎng)強(qiáng)度比板面要高。我們把這種電極對(duì)叫做極不均勻電場(chǎng)電極對(duì),對(duì)應(yīng)的氣體擊穿電壓叫做極不均勻電場(chǎng)中氣體的極性效應(yīng)。

由于其中牽涉到許多理論知識(shí),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(duì)的一個(gè)極叫做棒極,另一個(gè)叫做板極;

2)當(dāng)棒極電壓為正而板極為負(fù)時(shí),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(shí),氣體擊穿電壓較高,氣體介質(zhì)的擊穿電壓相對(duì)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(shí),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(shí),有10毫秒的時(shí)間斷路器靜觸頭為正極而動(dòng)觸頭為負(fù)極,隨后的10毫秒則相反。于是有一半的時(shí)間觸頭間氣體的擊穿電壓相對(duì)較高絕緣能力也較強(qiáng),另外一半時(shí)間氣體擊穿電壓相對(duì)較低絕緣能力也較低。

我們?cè)倏戳硗庖粋€(gè)很有趣的現(xiàn)象,見(jiàn)下圖:

動(dòng)靜觸頭的電弧反應(yīng).png

電弧陰極弧根越過(guò)障礙物的能力較弱,而陽(yáng)極弧根越過(guò)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(lái)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(dòng)觸頭處的電弧和弧根,隨著動(dòng)、靜觸頭開(kāi)斷后的距離變大電弧變長(zhǎng),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(duì)會(huì)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(duì)一半。

第二個(gè)知識(shí)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(duì)于斷路器的上樁頭和靜觸頭來(lái)說(shuō),它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,絕緣效果好。

對(duì)于斷路器的下樁頭和動(dòng)觸頭來(lái)說(shuō),由于系統(tǒng)中有軟連接、有脫扣器、有轉(zhuǎn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)部件,所以動(dòng)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(dòng)觸頭/下樁頭處。

斷路器的介電能力有三個(gè)“之間”,第一個(gè)是斷路器同一極的上下樁頭之間,第二個(gè)是兩極之間,第三個(gè)是各極對(duì)地之間。前兩個(gè)可實(shí)測(cè),第三個(gè)必須安裝后測(cè)量。

那么這兩個(gè)因素哪個(gè)是主要的?答案是:第二個(gè)。

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(huì)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(huì)說(shuō)明反送電無(wú)須降容。

不過(guò),第一個(gè)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(dòng)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(dòng)觸動(dòng)有較多的機(jī)構(gòu),會(huì)形成大范圍帶電體,并且動(dòng)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。