一、概述：

直流小型斷路器具有可靠切斷直流電流回路故障電流的保護功能，國際上已廣泛使用。我國直流回路的保護設備一直以交流斷路器或熔斷器代用，因其切斷直流電弧能力和安秒特性不穩定，選擇性差等，性能不能滿足直流回路的要求，造成直流回路故障屢見不鮮，嚴重威脅電力系統電氣設備的安全可靠運行。奧來電氣的PB7DC直流小型斷是專門用于直流配電系統的低壓電氣產品，其質量穩定可靠，獲得國內及國外多個質量認證。經過多年使用運行表明，它具有快速切斷直流電弧和安秒特性、選擇性好等優點，能保證低壓直流系統安全運行。

二、直流小型斷路器的分斷特性：

直流小型斷路器的觸頭接通電流和長期承載電流與一般交流小型斷路器的性能相似，無特殊要求。而直流小型斷路器與交流小型斷路器的分斷電流的差異較大，因直流小型斷路器的觸頭分斷是要熄滅直流電弧，直流電恒定不變，電流愈大，時間常數愈大，電弧就愈難分斷。

斷路器的觸頭分斷時，在斷口處立即產生電弧，這既有礙于電路的及時分斷，又會使觸頭燒損，此時主要問題是觸頭的電燒損，這對交直流回路的情況是不一樣的。為了解交直流斷路器的切斷電弧性能，首先要分析電弧的產生過程和滅弧能力。

當分斷時，觸頭間剛出現斷口時，兩觸頭間距離極小，電場強度極大，易產生高熱和強電場，金屬內部的自由電子從陰極表面逸出，奔向陽極。同時，自由電子在電場中撞擊中性氣體分子，使之激勵和游離，產生正負離子和電子，在強電場作用下繼續向陽極移動時，還要撞擊其他中性分子。因此，在觸頭間隙會產生大量的正負離子和電子的帶電粒子，使氣體導電形成熾熱的電子流，即電弧。

電弧產生后，有游離與去游離因素，游離作用是由于在弧隙中產生大量的熱能，主要是使氣體熱游離，特別是當觸頭表面的金屬蒸汽進入弧隙后，氣體熱游離作用更為顯著，電壓越高、電流越大，即電弧功率越大，弧區溫度越高，電弧的游離因素就越強。去游離是因已游離的正離子和電子在空間相遇時要復合，重新形成中性的氣體分子；而高度密集的高溫離子和電子，也要向其周圍密度小和溫度低的介質方面擴散，其結果弧隙內離子和自由電子的濃度降低，電弧電阻增大，電弧電流減少，從而削弱熱游離。

要熄滅電弧，就要抑制游離因素和加強去游離因素，如將電弧拉入窄縫，增加動觸頭與柵片之間的距離等，縮小電弧直徑，加強擴散和冷卻作用，把電弧拉長，或在電弧內部設置障礙，使局部離子和電子復合，即將去游離作用大于游離作用，就能將電弧熄滅。

        PB7DC直流小型斷路器在完成極限在動、靜觸頭之間有永久磁鐵磁缸，并產生磁場，磁通比較集中，它經鐵心導磁夾板進入滅弧空間，并和滅弧片形成一層層閉合磁路，使電弧在強磁場作用下迅速由觸頭經引弧角引向滅弧室窄縫。窄縫可將電弧柱直徑壓縮，使電弧同縫壁緊密接觸，加強冷卻和去游離作用。同時柵片將電弧分割成一段段的電弧，每一柵片是這些短弧的電極，對直流電弧，近極處的電弧電壓降加弧柱的電壓降一起滅弧。在運動過程中，電弧一方面被拉長，另一方面又被冷卻，去游離速度加快，電弧熄滅時間大約持續2～30ms。

交流小型斷路器如作為直流電路的保護元件，由于交流電流的電弧容易熄滅，故其斷路器的動靜觸頭之間的開距小，不能達到拉弧作用，滅弧室的工作原理也不盡相同，用于交流時的短路整定電流不能適應直流的技術要求，因直流瞬動電流是交流瞬動電流的1.4～2倍,根據試驗資料得知，如額定電流Ie=32A，交流瞬動電流值為10Ie=320A，可斷開交流電路，同樣電流用在直流回路則不能動作。有些制造廠為了將交流斷路器用于直流回路，用多極斷路器將其觸頭串聯使用，不但分斷時間長，如果某一極導線虛接或觸頭同步性差，各觸頭分擔的電壓不同而燃弧產生的熱容量可足以使某一極滅弧室燒毀。

直流斷路器的臨界狀態分斷，要求從不大于額定電流的3%至4倍額定電流時都應正常分斷，PB7DC直流小型斷器單極能分斷250V直流電壓，如用兩極分斷250V直流電路，即使一極有故障，另一極也能可靠工作，而對交流斷路器是不可能的。

三、直流小型斷路器分斷電流的上下配合：

直流回路以往用熔斷器較多，要求上下級間的熔斷特性配合，一般要求熔片電流2～3

級配合，但由于熔片的特性及管理上的原因，可靠性極差。

主要問題有以下幾方面：

（1）熔片局部熔化。熔斷器通過電流超過額定值時，熔片隨電流大小的變化，熔化的程度不同，

在實際運行中，短時間的2Ie～5Ie的電流可能出現，使熔片局部熔化，出現不是短路故障而熔斷的事故。

（2）熔片氧化。熔片一般用銅質材料，銅熔片會被氧化，氧化愈厲害，承載的電流愈小，而可能引起誤熔斷。

（3）熔片內阻不一致。當正負極各用一個熔斷器時，由于熔片厚薄不均勻，內阻不一樣，短路故障時，內阻小的熔片先熔斷，它承受全部或大部分的短路電流，強電流產生高溫、

高壓，很可能使一只熔斷器爆炸。

此外，在安裝過程，固定熔片的螺栓壓力不一樣，或不小心造成熔片有缺口或磨損，都會造成熔斷器的熔斷特性變化，引起誤動。

由于以上原因，熔斷器用于直流回路可靠性較差，同時熔斷器的操作更換熔片較困難等，故用直流斷路器代替熔斷器對運行可靠和維護管理都更為有利。

直流小型斷路器的電流脫扣保護裝置有較好的選擇性，上下兩級的電流脫扣元件的動作電流能很好的配合。斷路器上下級差為3級時，能夠保證選擇性。

四、直流小型斷路器選型原則和技術參數：

（1）額定電壓：按直流回路的額定電壓選擇。斷路器的觸頭可以串聯使用，以提高額定電壓或可靠性。

（2）額定電流：額定電流除按回路的最大負荷電流選擇外，且應符合選擇性要求。上下級之間電流應可靠配合，不能越級動作。

（3）短路電流：應大于直流回路的計算最大短路電流值，因直流斷路有可靠的限流特性，在計算各級的最大短路電流時，應考慮斷路器的限流系數和連接導線的內阻，以便獲得最佳選擇。

五、總結：

（1）由于直流小型斷路器的結構特點，用于直流回路切斷直流電弧快速，分斷指標高，限流作用明顯，較交流小型斷路器性能良好，工作可靠。

（2）直流斷路器的瞬時脫扣動作的安秒特性較熔斷器熔斷特性的選擇性、經濟性都優越，可明顯簡化保護，便于維護管理和提高可靠性。

（3）合理化選擇直流斷路器，可以提高直流系統可靠性，建議在直流典型設計和工程中選用。

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