為什么西門(mén)子低壓斷路器的進(jìn)出線(xiàn)方向不能反接？

低壓斷路器的進(jìn)出線(xiàn)方向不能接反，是因為斷路器動(dòng)觸頭側、靜觸頭側的操作機構介電性能不同，斷路器動(dòng)、靜出頭上的電弧弧根移動(dòng)方式不同導致的。如果采用下部進(jìn)線(xiàn)，則斷路器可能需要采取降容措施，也即實(shí)際運行電流會(huì )小于額定電流，除非斷路器對N線(xiàn)也有與相線(xiàn)一樣的保護功能，而且整定值也一致，否則相線(xiàn)不建議與N線(xiàn)對調。我們先看看低壓斷路器的上部進(jìn)線(xiàn)和下部進(jìn)線(xiàn)的示意圖：

圖1和圖2 虛線(xiàn)框內的區域就是斷路器本體。注意看斷路器，我們發(fā)現它是四極的。在QF的虛線(xiàn)框內，有三條相線(xiàn)有半圓的短路保護圖符和半矩形的過(guò)載保護圖符，表明這臺斷路器具有過(guò)載保護和短路保護功能。圖1和圖2中，N線(xiàn)所在的極里，沒(méi)有任何保護，斷路器在這里充其量只不過(guò)具有隔離開(kāi)關(guān)功能而已，所以這臺斷路器的接線(xiàn)屬于3P+N的型式。

請注意兩件事：

①進(jìn)線(xiàn)方向建議從上往下，也即采取上部進(jìn)線(xiàn)方式。如果采用下部進(jìn)線(xiàn)，則斷路器可能需要采取降容措施，也即實(shí)際運行電流會(huì )小于額定電流。

②除非斷路器對N線(xiàn)也有與相線(xiàn)一樣的保護功能，而且整定值也一致，否則相線(xiàn)不建議與N線(xiàn)對調。

以下我們來(lái)看看為何低壓斷路器進(jìn)線(xiàn)方向是從上往下，而不是從下往上?

這個(gè)問(wèn)題關(guān)系到兩個(gè)原因：①斷路器動(dòng)觸頭側和靜觸頭側的操作機構介電性能不同我們來(lái)看圖3。圖3是微型斷路器的實(shí)物圖。它的上側是進(jìn)線(xiàn)端，下側是出線(xiàn)端。我們從圖中可以看出，出線(xiàn)端的機械復雜程度超過(guò)進(jìn)線(xiàn)端。

圖3 ABB的S200低壓微型斷路器MCB的實(shí)物圖

進(jìn)線(xiàn)側是斷路器的靜觸頭，而出線(xiàn)側是斷路器的動(dòng)觸頭。靜觸頭的結構相對簡(jiǎn)單，散熱條件好一些，因此靜觸頭側的介電性能也即絕緣性能優(yōu)于動(dòng)觸頭側。

斷路器絕緣材料的介電性能與溫升有關(guān)。電流越大，電器的溫升就越高，介電性能相對會(huì )降低。所以，當斷路器反向進(jìn)線(xiàn)時(shí)需要適當地降容，降容后的運行電流一般為額定電流的75%。例如斷路器的額定電流是100A，反向進(jìn)線(xiàn)后其運行電流為7。對于品質(zhì)較好的斷路器，則無(wú)需降容。這在斷路器的說(shuō)明書(shū)或者樣本材料中會(huì )有說(shuō)明。

②斷路器動(dòng)、靜觸頭上的電弧弧根移動(dòng)方式不同對于低壓電器的觸頭來(lái)說(shuō)，一旦產(chǎn)生了電弧后，電弧貼近電極的部分叫做弧根。電弧在弧根處急劇收縮，并且在電極表面上形成的圓形的明亮光點(diǎn)，此亮點(diǎn)叫做弧根斑點(diǎn)。

所有對于陰極弧根來(lái)說(shuō)，陰極斑點(diǎn)是電子的發(fā)射處，它的電流密度很大，可達104A/cm2。因此電極材料迅速汽化，形成金屬蒸汽進(jìn)人弧隙，因而在陰極表面形成凹坑；對于陽(yáng)極弧根來(lái)說(shuō)，它是電子進(jìn)入陽(yáng)極的入口，面積比陰極斑點(diǎn)要大，電流密度較小，溫度較高，電極材料也達到沸點(diǎn)。當斷路器跳閘瞬間，這時(shí)的電路是有極性的，既可能是陽(yáng)極，也可能是陰極，具體極性由開(kāi)斷瞬間來(lái)決定。我們來(lái)看圖4和圖5。

在圖4和圖5所示開(kāi)關(guān)電器的觸頭中，上部是靜觸頭，下部是動(dòng)觸頭。圖4靜觸頭為負極或者陰極，圖5表示靜觸頭為正極或者陽(yáng)極。我們來(lái)看其中的電弧運動(dòng)。圖4-1和圖5-1：動(dòng)、靜觸頭剛剛開(kāi)斷，觸頭間出現電??；圖4-2和圖5-2：隨著(zhù)觸頭間隙加大，電弧也被拉長(cháng)，其中部在電場(chǎng)力的作用下向滅弧室方向彎曲；圖4-3和圖5-3：圖4-3中電弧弧根已經(jīng)離開(kāi)觸頭，向滅弧室方向運動(dòng)；圖5-3中我們看到，電弧的陽(yáng)極區已經(jīng)離開(kāi)觸頭，而陰極區卻滯留在動(dòng)觸頭上；圖5-4經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，滯留在動(dòng)觸頭(陰極)上的電弧陰極區才離開(kāi)觸頭，并向滅弧室方向運動(dòng)。

什么原因呢？由前所述，當斷路器的觸頭打開(kāi)時(shí)，電弧出現，同時(shí)極間的電阻不斷增大。電弧在兩極上形成電弧斑點(diǎn)。由于電弧的燒灼使得部分觸頭材料熔融氣化，形成金屬性電弧。金屬性電弧是靠金屬蒸汽的離子來(lái)支撐的，我們把它稱(chēng)為金屬相電弧。金屬相電弧的特點(diǎn)是：金屬相電弧的直徑較大，電弧基本上不運動(dòng)；當電弧隨著(zhù)觸頭開(kāi)距加大而拉長(cháng)后，在外磁場(chǎng)的作用下，周?chē)鷼怏w進(jìn)人電弧，使得電弧中心的溫度升高，電流向中心集中，電弧變細，電弧由金屬相電弧變?yōu)闅庀嚯娀?。這時(shí)，電弧才具有運動(dòng)的可能性。我們知道，低壓電器是有滅弧罩的，電弧要進(jìn)入滅弧罩，必定會(huì )遇見(jiàn)各種拐角和臺階。這些拐角和臺階對于電弧的運動(dòng)會(huì )產(chǎn)生什么影響呢?

一位很出名的學(xué)者，叫做R.Michal。他研究了電弧弧根運動(dòng)的機理，得出的結論是：①陽(yáng)極電弧弧根具有跳躍通過(guò)阻擋物的能力。也就是說(shuō)，陽(yáng)極電弧遇見(jiàn)臺階和間隙能一躍而過(guò)。②陰極電弧弧根的運動(dòng)必須是連續的，它只能沿著(zhù)阻擋物的表面運動(dòng)。當電弧在遇見(jiàn)臺階時(shí)，陰極電弧弧根要從臺階下方沿著(zhù)立面攀升到臺階上方再繼續前進(jìn)，而陽(yáng)極電弧弧根則直接越過(guò)，于是電弧必然會(huì )出現傾斜和停滯。對于具體的斷路器來(lái)說(shuō)，如果采取下部進(jìn)線(xiàn)，則電弧弧根運動(dòng)的遲滯現象就更加明顯和突出。也就是說(shuō)如果斷路器的進(jìn)線(xiàn)方向為上進(jìn)線(xiàn)，對應的觸頭是靜觸頭，則當觸頭打開(kāi)時(shí)，不管陰極在靜觸頭還是動(dòng)觸頭，電弧都能相對順利地進(jìn)入滅弧室。同時(shí)，介電性能也更好；反過(guò)來(lái)，斷路器的進(jìn)線(xiàn)方向為下進(jìn)線(xiàn)，對應的觸頭是動(dòng)觸頭，則電弧進(jìn)人滅弧室的時(shí)間會(huì )比前者要遲滯，介電性能會(huì )略差。