交流断路器用于直流电路和高频电路的有关问题分析

交流断路器用于直流电路和高频电路的有关问题分析
1 交流断路器使用于直流电路的问题
随着社会主义建设的发展，应用直流电的区域和部门越来越多，如发配电系统、城市和矿山的牵引车、电气化铁道、化工、冶金及国防工业等。按交流50Hz设计的塑料外壳式断路器(以及万能式断路器)能否使用于直流电路作线路保护之用呢?经历多年的实践说明，可以使用，但其电流的整定值及接线等需要作一些更改或修正。 1．1 保护特性
1．1．1 过载长延时保护特性
(1)热动式(双金属元件脱扣器)
由双金属元件直接加热(直热式)或由发热元件发热，热量传给旁边的双金属元件(旁热式)，由于直流电流平均值与交流的有效值的发热效果是相同的，因此交流与直流基本上无变化。但当额定电流大于1500A时，因集肤效应等因素，
交流电流有效值产生的热量要大于直流，但影响不是太大，所以热动式的双金属元件脱扣器用于直流是不需要作任何更改的。但是热动式中的有一些规格，例如额定电流600A及以上采用CT式(电流互感器式)，利用互感器的副边电流供给双金属元件或发热元件作发热源，则不可能用于直流电路。
(2)全电磁式(液压式，即俗称的油杯式脱扣器)
由于以上原因，断路器的负载能力(额定电流)，将按式(1)变化：
式中 fx高于50Hz的电网频率
In（fx）频率为人时的负载能力(额定电流)
In（50Hz）频率为50舱时的负载能力(额定电流)
按式(1)计算得出表1的允许工作电流值与频率的关系，如表1示。
由表1可知，大约从100Hz起，为保持允许的发热极限，其允许的工作电流(额定电流)必须相应地降低。 2．2 母线排的负载能力
在频率超过50Hz时，母线排的允许工作电流(额定电流)可按式(2)得出：
式(2)反映了导体截面的利用率
1kHz时，In (1000Hz)＝22％In (50Hz)；
10kHz时，In (1000Hz)＝7％In (50Hz)。 2．3 高频时断路器的短路分断能力
交流电器开断短路电流时，使电弧熄灭在于电流的过零点，只有在过零点后采用灭弧手段，阻止电弧重燃，才能有效地分断电弧。频率较高时，电流迅速地一个又一个地过零，缩短了每个半波的电弧周期，断口间隙(打开的动、静触头之间)中的电离度，小于50Hz时的电离度，由于周期短，高频时的去游离度也小于50Hz时的去游离度，因此高频时，电弧的熄灭，较50Hz有利有弊，根据实测，从50100Hz的这个范围，短路分断能力基本上变化不大，即使是200400Hz，分断能力的降低，也不过在10％左石。