塑殼斷路器小講堂

當今的塑殼斷路器（MCCB）市場產品眾多，而且越來越注重智能操作和維護（O&M）功能。然而每種塑殼斷路器產品的核心基礎都是在單斷點或雙斷點設計基礎上做出的，那么不可避免的一個問題就是：哪種設計更好？

本文將從技術角度討論單斷點和雙斷點塑殼斷路器設計原理及其對設備性能的潛在影響。

結構組建

塑殼斷路器結構分解

觸點結構

單斷點設計采用一對觸點，雙斷點設計則采用兩對觸點。由于共享同一個可移動導體，雙斷點設計的兩對觸點（串聯）會同時分離。

雙斷點機構可生成兩個串聯電弧，電弧組合長度通常與單斷點電弧相當。

單斷點設計通常采用柔性電線組件或導電性樞軸點，用于將可移動導體連接至脫扣器導體。這樣可保證在觸點斷開期間仍有電流。雙斷點設計不需要使用柔性組件，因為兩組可移動觸點均連接至同一個導體。

滅弧室

單斷點塑殼斷路器在模制外殼線路側的每個極點都配有一個滅弧器，且所有通風孔都朝向同一方向。雙斷點塑殼斷路器的每個極點配有兩個相同的滅弧器，且通常在外殼的線路側和負載側各設有兩組通風孔。

高故障電流下的性能趨勢

限流性能

理論上，雙斷點設計原理的限流能力在高故障電流下更具優勢，因為它可能會提高斷開速度并通過兩個電弧生成更高電弧電壓。由于具有第二對觸點，觸點間隙更小，并且雙斷點塑殼斷路器可移動接觸臂的斷開距離更小，這些特性使觸點能夠快速斷開并達到最大間隙。但是對于雙斷點塑殼斷路器來說，影響斷路器斷開和閉合的另一個因素是一致性。所有極點同時斷開是對制造精密性的一大考驗，而觸點隨時間推移出現的不均勻磨損和退化也會進一步影響一致性。

與雙斷點設計相比，單斷點設計的慣性和觸點間隙通常會更大，因此其斷開速度可能較慢。為了改進限流性能并實現更低的允通值，制造商憑借各種附加設計特點，提高機構速度、增加導體推斥力，以達到與雙斷點設計相媲美的性能水準。伊頓的一些產品采用了許多這樣的技術。

管理電弧能量

電弧事件會在斷路器滅弧室內產生高溫高壓，因此需要一個能控制高溫高壓能量并將其排出滅弧室的機構。更高壓力和高溫氣體的聚 集意味著滅弧室室壁以及其它材料退化的加劇。如果塑殼斷路器的滅弧室容積小、室壁材料排氣性能高，在電弧中斷事件期間往往會聚集較高的壓力。高壓力也意味著外殼破裂或結構損壞的風險更高。

小容積的模塊化滅弧室是大多數雙斷點設計的隱含特性，加之較高的電弧能和排氣插件，導致高壓力相關問題在雙斷點塑殼斷路器中更常見。然而，也有一些單斷點塑殼斷路器采用獨立的小型滅弧室，因此面臨類似的問題。

低故障電流下的性能趨勢

限流性能

在低故障電流下，試驗中觀察到一個現象，隨著電流降低， 觸點將在AC波形的作用下重新閉合，但隨著電流再次升高，觸點將再次被斥開。這一現象將反復出現，直至脫扣器向斷路器發出斷開信號或故障升級至更大范圍。完全斷開故障電流所需時間較長；相應地，下游系統承受故障電流的時間也會延長。

試驗中，這一現象更常見于雙斷點設計。單斷點設計極少出現這一現象，主要原因是其移動導體組件中往往采用凸輪表面，一旦觸點因高電流而被磁力分離，即將可移動接觸臂鎖定在斷開位置。凸輪表面可防止斷路器在短路事件期間重新閉合，直至脫扣器向機構發送跳閘信號。大多數的雙斷點塑殼斷路器沒有凸輪，而且很難確保所有極點同時斷開和閉合，因此它們更容易在低故障電流下重新閉合。

安裝問題

吹掃方向

安裝塑殼斷路器時，需要在通風孔旁留一個間隙區域，確保短路事件期間不會有電流從高溫氣體和等離子體吹掃口傳輸至接地組件。單斷點塑殼斷路器的其中一端需要間隙，雙斷點設計的兩端通常都 需要間隙。

外殼尺寸

除了雙向吹掃，雙斷點塑殼斷路器一般需要更大的模制外殼，來容納額外的觸點組合和模塊化滅弧室，因此占用的安裝空間更大。這 一特點在設施空間足夠大時并非缺點，而且有時制造商還會利用額外空間來容納附加組件。但如果設施空間有限，單斷點塑殼斷路器的安裝密度通常會更高。

結論

原則上，兩種設計在特定故障電流條件下各有優劣，但并無設計定式。消費者在選擇單斷點或雙斷點塑殼斷路器時，應根據設計原 理的相對優缺點，考慮斷路器的預期應用。還應特別考慮在基本設計基礎上的創新空間，以及這些創新給產品增加的成本。

“單斷點和雙斷點塑殼斷路器技術的進步已使得評鑒設計優劣的傳統觀念顯得過時。為了構建安全高效的配電系統，設計師必須拋開傳統框架，根據斷路器的實際性能來確認其是否滿足需求。”

—Wilbert de Vries PhD，博士、伊頓亞太區技術副總裁

轉載自伊頓電氣官方公眾號