一種低壓直流斷路器無(wú)電弧開(kāi)斷裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了一種低壓直流斷路器無(wú)電弧開(kāi)斷裝置及方法，采用分流的原理，使得斷路器主觸頭不需要承擔(dān)分?jǐn)啻蠓抵绷麟娏鞯娜蝿?wù)，從而間接的提高了斷路器本身的分?jǐn)嗄芰σ约笆褂脡勖?。分流電子組件采用PTC熱敏電阻和1歐姆的常值電阻串聯(lián)組成，根據(jù)其特性投入運(yùn)行后使分流電子組件的電流在很小的幅值范圍內(nèi)，使得更容易切斷整個(gè)回路的。在斷路器切斷短路故障電流的時(shí)候，限流電阻有效的保證了分流電子組件承受的電流在允許的范圍內(nèi)，進(jìn)而保證了分流電子能夠有效的切斷短路電流不至于損壞電子組件。
【專利說(shuō)明】一種低壓直流斷路器無(wú)電弧開(kāi)斷裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明裝置及方法屬于直流斷路器滅弧領(lǐng)域，是一種利用分流原理而設(shè)計(jì)的低壓直流斷路器無(wú)電弧開(kāi)斷裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)階段直流輸電規(guī)模的不斷變大，多端直流輸電系統(tǒng)的出現(xiàn)將是必然的發(fā)展趨勢(shì)，因此，在今后的直流工程中采用直流斷路器是一個(gè)重要的技術(shù)更新，直流斷路器將成為以后多端直流電網(wǎng)中不可或缺的設(shè)備，而滅弧技術(shù)是斷路器研究領(lǐng)域的核心課題。在交流輸電系統(tǒng)中，電流每周期有2次自然過(guò)零點(diǎn)，交流斷路器就是充分利用該機(jī)進(jìn)行熄滅電弧，完成介質(zhì)恢復(fù)；而直流系統(tǒng)不存在自然過(guò)零點(diǎn)，因此，直流電路的開(kāi)斷比較困難。直流開(kāi)斷最重要的問(wèn)題，是要采取有效措施讓開(kāi)斷直流電流必須創(chuàng)造過(guò)零點(diǎn)，使電弧電流減小到零，以致熄滅電弧。
[0003]最常用的方法就是反向電壓法，但這種滅弧方法不可避免地存在著觸頭與滅弧柵的損耗，而為了維持其可靠性，則需要頻繁地進(jìn)行維護(hù)與檢查。此外，由于需要大的電弧間隙和飛弧距離而難于小型化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本方法要解決的技術(shù)問(wèn)題是:解決現(xiàn)有的直流斷路器滅弧裝置在大電流開(kāi)斷時(shí)因滅弧能力不強(qiáng)而產(chǎn)生強(qiáng)烈電弧，從而減小斷路器本身的壽命甚至燒壞觸頭的問(wèn)題。本方法是基于非線性電阻的特性而設(shè)計(jì)的直流斷路器無(wú)弧開(kāi)斷的方法，通過(guò)電路的分流及非線性電阻的限流能力從而減小直流斷路器開(kāi)斷時(shí)的電弧，以實(shí)現(xiàn)無(wú)電弧的開(kāi)斷，最終達(dá)到提高直流斷路器分段能力及壽命的目的。
[0005]具體技術(shù)方案如下:
[0006]一種低壓直流斷路器無(wú)電弧開(kāi)斷裝置，其特征在于所述裝置包括:可控硅開(kāi)關(guān)、分流電子組件、IGBT、限流電阻、觸發(fā)及關(guān)斷電路板、時(shí)間繼電器電路；所述時(shí)間繼電器電路包括時(shí)間繼電器、一號(hào)開(kāi)關(guān)、控制電路，控制電路與分流組件連接；所述一號(hào)開(kāi)關(guān)并聯(lián)于可控硅開(kāi)關(guān)；可控硅開(kāi)關(guān)負(fù)極接頭與分流電子組件正極連接，可控硅開(kāi)關(guān)控制接口與時(shí)間繼電器電路的控制電路連接；所述觸發(fā)及關(guān)斷電路板信號(hào)輸出端與IGBT連接，所述IGBT并聯(lián)于限流電阻；分流電子組件負(fù)極與限流電阻正極連接；所述分流組件由N組電子組件串聯(lián)而成，所述電子組件由M條電子組件支路并聯(lián)而成，所述電子組件支路包括I個(gè)高分子熱敏電阻PTC、I個(gè)常值電阻，所述熱敏電阻與常值電阻串聯(lián)。
[0007]所述低壓直流斷路器無(wú)電弧開(kāi)斷裝置分流組件，其包括的電子組件組數(shù)M與斷路器最大限電電流Imax、高分子熱敏電阻PTC最大通過(guò)電流Iptc的關(guān)系為M=Imax/Ipt。。
[0008]所述低壓直流斷路器無(wú)電弧開(kāi)斷裝置電子組件，其包括的電子組件支路條數(shù)N與斷路器最大限電電壓Vmax、高分子熱敏電阻PTC最大電壓Vpt。的關(guān)系為N=Vmax/Vpt。。
[0009]所述低壓直流斷路器無(wú)電弧開(kāi)斷裝置電子組件支路，其包括的常值電阻為I歐姆。
[0010]一種低壓直流斷路器無(wú)電弧開(kāi)斷方法，采用上述任何一種低壓直流斷路器無(wú)電弧開(kāi)斷裝置，其特征在于所述方法包括以下步驟:
[0011 ] 當(dāng)斷路器在正常狀態(tài)下需要斷開(kāi)時(shí)
[0012]步驟1，斷路器斷開(kāi)、時(shí)間繼電器電路釋放第一次脈沖，由于斷路器的機(jī)械動(dòng)作時(shí)間比較長(zhǎng)，因此時(shí)間繼電器電路中的控制電路發(fā)出可控硅開(kāi)關(guān)觸發(fā)信號(hào)，導(dǎo)通可控硅開(kāi)關(guān)，即分流電子組件先投入電路；正常斷開(kāi)信號(hào)通過(guò)觸發(fā)及關(guān)斷電路板傳輸至IGBT，IGBT接通電路使限流電阻處于短路狀態(tài)；
[0013]步驟2，第一次脈沖結(jié)束，控制電路斷開(kāi)，可控硅開(kāi)關(guān)觸發(fā)信號(hào)解除；此時(shí)分流電子組件中的高分子熱敏電阻到達(dá)高阻，電路中電流很小，但是仍然大于可控硅的維持電流，因此必須加入關(guān)斷可控娃的電路；
[0014]步驟3，時(shí)間繼電器電路釋放第二次脈沖，一號(hào)開(kāi)關(guān)閉合，電路電流直接通過(guò)一號(hào)開(kāi)關(guān)，可控硅開(kāi)關(guān)短路并關(guān)斷；
[0015]步驟4，時(shí)間繼電器電路第二次脈沖結(jié)束，一號(hào)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，完成分流電子組件的投切過(guò)程，由于分流電子組件的投入使得電路電流減小，達(dá)到斷路器電路無(wú)電弧斷開(kāi)目的；
[0016]當(dāng)斷路器在短路狀態(tài)下需要斷開(kāi)時(shí)
[0017]步驟①，斷路器斷開(kāi)、時(shí)間繼電器電路釋放第一次脈沖，由于斷路器的機(jī)械動(dòng)作時(shí)間比較長(zhǎng)，因此時(shí)間繼電器電路中的控制電路發(fā)出可控硅開(kāi)關(guān)觸發(fā)信號(hào)，導(dǎo)通可控硅開(kāi)關(guān)，即分流電子組件先投入電路；
[0018]短路斷開(kāi)信號(hào)通過(guò)觸發(fā)及關(guān)斷電路板傳輸至IGBT ；IGBT線路斷開(kāi)，使限流電阻處于正常接入電路狀態(tài)，保證短路電流不超過(guò)斷路器最大通過(guò)電流；
[0019]步驟②，第一次脈沖結(jié)束，控制電路斷開(kāi)，可控硅開(kāi)關(guān)觸發(fā)信號(hào)解除；此時(shí)分流電子組件中的高分子熱敏電阻到達(dá)高阻，電路中電流很小，但是仍然大于可控硅的維持電流，因此必須加入關(guān)斷可控娃的電路；
[0020]步驟③，時(shí)間繼電器電路釋放第二次脈沖，一號(hào)開(kāi)關(guān)閉合，電路電流直接通過(guò)一號(hào)開(kāi)關(guān)，可控硅開(kāi)關(guān)短路并關(guān)斷；
[0021]步驟④，時(shí)間繼電器電路第二次脈沖結(jié)束，一號(hào)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，完成分流電子組件的投切過(guò)程，由于分流電子組件的投入使得電路電流減小，達(dá)到斷路器電路無(wú)電弧斷開(kāi)目的。
[0022]有益效果:
[0023]1.本發(fā)明提出的低壓直流斷路器無(wú)電弧開(kāi)斷裝置及方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中直流斷路器滅弧裝置在大電流開(kāi)斷時(shí)因滅弧能力不強(qiáng)而產(chǎn)生強(qiáng)烈電弧，從而減小斷路器本身的壽命甚至燒壞觸頭的問(wèn)題，能夠大幅增強(qiáng)直流斷路器的使用壽命和安全性；
[0024]2.本發(fā)明提出的低壓直流斷路器無(wú)電弧開(kāi)斷裝置及方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中直流斷路器需要大的電弧間隙和飛弧距離而難于小型化的問(wèn)題，并且不需要頻繁的維護(hù)和檢查，更加便于使用和安裝；
[0025]3.本發(fā)明提出的低壓直流斷路器無(wú)電弧開(kāi)斷裝置及方法采用了分流的原理，使得斷路器主觸頭不需要承擔(dān)分?jǐn)啻蠓抵绷麟娏鞯娜蝿?wù)，從而間接的提高了斷路器本身的分?jǐn)嗄芰Γ?br> [0026]4.本發(fā)明提出的低壓直流斷路器無(wú)電弧開(kāi)斷裝置及方法，其中電子組件支路采用高分子熱敏電阻和I歐姆的常值電阻串聯(lián)組成，根據(jù)其特性投入運(yùn)行后使電子組件支路的電流在很小的幅值范圍內(nèi)，使得斷路器更容易切斷整個(gè)回路的。在斷路器切斷短路故障電流的時(shí)候，限流電阻有效的保證了電子組件承受的電流在允許的范圍內(nèi)，進(jìn)而保證了電子支路能夠有效的切斷短路電流不至于損壞電子組件；
[0027]5.本發(fā)明提出的低壓直流斷路器無(wú)電弧開(kāi)斷裝置組件安裝簡(jiǎn)單，在降低斷路器斷路能力的基礎(chǔ)上，降低了整個(gè)裝置的制造成本和工序，有利于大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是本發(fā)明裝置的連接結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029]為使本發(fā)明實(shí)施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述:
[0030]如圖1所示的低壓直流斷路器無(wú)電弧開(kāi)斷裝置，包括:可控硅開(kāi)關(guān)1、分流電子組件2、IGBT 3、限流電阻4、觸發(fā)及關(guān)斷電路板5、時(shí)間繼電器電路6;所述時(shí)間繼電器電路包括一號(hào)開(kāi)關(guān)7、控制電路8，控制電路8與分流組件2連接；所述一號(hào)開(kāi)關(guān)7并聯(lián)于可控硅開(kāi)關(guān)3 ;可控硅開(kāi)關(guān)3負(fù)極接頭與分流電子組件2正極連接，可控硅開(kāi)關(guān)控制接口與時(shí)間繼電器電路6的控制電路連接；所述觸發(fā)及關(guān)斷電路板5信號(hào)輸出端與IGBT 3連接，所述IGBT3并聯(lián)于限流電阻4 ;分流電子組件2負(fù)極與限流電阻4正極連接；所述分流組件2由N組電子組件2-f 2-n串聯(lián)而成，所述電子組件由M條電子組件支路并聯(lián)而成，所述電子組件支路包括I個(gè)高分子熱敏電阻PTC、I個(gè)常值電阻R1，所述熱敏電阻與常值電阻串聯(lián)。
[0031]所述低壓直流斷路器無(wú)電弧開(kāi)斷裝置分流組件2，其包括的電子組件組數(shù)M與斷路器最大限電電流Imax、高分子熱敏電阻PTC最大通過(guò)電流Iptc的關(guān)系為M=Imax/Ipt。。
[0032]所述低壓直流斷路器無(wú)電弧開(kāi)斷裝置電子組件，其包括的電子組件支路條數(shù)N與斷路器最大限電電壓Vmax、高分子熱敏電阻PTC最大電壓Vpt。的關(guān)系為N=Vmax/Vpt。。
[0033]所述低壓直流斷路器無(wú)電弧開(kāi)斷裝置電子組件支路，其包括的常值電阻為I歐姆。
[0034]假設(shè)斷路器的規(guī)格為220V、60A ;高分子熱敏電阻規(guī)格為110V、30A ；則m=60A/30A=2, n=220V/110V=2 ;整個(gè)裝置以并聯(lián)的方式安裝于斷路器的主觸頭處。
[0035]當(dāng)斷路器在正常狀態(tài)下需要斷開(kāi)時(shí):
[0036]斷路器斷開(kāi)、時(shí)間繼電器電路6釋放第一次脈沖，由于斷路器的機(jī)械動(dòng)作時(shí)間比較長(zhǎng)，因此時(shí)間繼電器電路6中的控制電路6-1發(fā)出可控硅開(kāi)關(guān)觸發(fā)信號(hào)，導(dǎo)通可控硅開(kāi)關(guān)1，即分流電子組件2先投入電路；正常斷開(kāi)信號(hào)通過(guò)觸發(fā)及關(guān)斷電路板5傳輸至IGBT 3，IGBT 3接通電路使限流電阻4處于短路狀態(tài)；
[0037]第一次脈沖結(jié)束，控制電路6-1斷開(kāi)，可控硅開(kāi)關(guān)觸發(fā)信號(hào)解除；此時(shí)分流電子組件2中的高分子熱敏電阻到達(dá)高阻，電路中電流很小，但是仍然大于可控硅開(kāi)關(guān)I的維持電流，因此必須加入關(guān)斷可控娃的電路；
[0038]時(shí)間繼電器電路6釋放第二次脈沖，一號(hào)開(kāi)關(guān)6-2閉合，電路電流直接通過(guò)一號(hào)開(kāi)關(guān)6-2，可控硅開(kāi)關(guān)I短路并關(guān)斷；
[0039]時(shí)間繼電器電路第二次脈沖結(jié)束，一號(hào)開(kāi)關(guān)6-2斷開(kāi)，完成分流電子組件2的投切過(guò)程，由于分流電子組件2的投入使得電路電流減小，達(dá)到斷路器電路無(wú)電弧斷開(kāi)目的；
[0040]當(dāng)斷路器在短路狀態(tài)下需要斷開(kāi)時(shí):
[0041]斷路器斷開(kāi)、時(shí)間繼電器電路6釋放第一次脈沖，由于斷路器的機(jī)械動(dòng)作時(shí)間比較長(zhǎng)，因此時(shí)間繼電器電路6中的控制電路6-1發(fā)出可控硅開(kāi)關(guān)觸發(fā)信號(hào)，導(dǎo)通可控硅開(kāi)關(guān)1，即分流電子組件2先投入電路；短路斷開(kāi)信號(hào)通過(guò)觸發(fā)及關(guān)斷電路板5傳輸至IGBT 3 ；IGBT 3斷開(kāi)線路，使限流電阻4處于正常接入電路狀態(tài)，保證短路電流不超過(guò)斷路器最大通過(guò)電流；
[0042]第一次脈沖結(jié)束，控制電路6-1斷開(kāi)，可控硅開(kāi)關(guān)觸發(fā)信號(hào)解除；此時(shí)分流電子組件2中的高分子熱敏電阻到達(dá)高阻，電路中電流很小，但是仍然大于可控硅開(kāi)關(guān)I的維持電流，因此必須加入關(guān)斷可控娃的電路；
[0043]時(shí)間繼電器電路6釋放第二次脈沖，一號(hào)開(kāi)關(guān)6-2閉合，電路電流直接通過(guò)一號(hào)開(kāi)關(guān)6-2，可控硅開(kāi)關(guān)I短路并關(guān)斷；
[0044]時(shí)間繼電器電路第二次脈沖結(jié)束，一號(hào)開(kāi)關(guān)6-2斷開(kāi)，完成分流電子組件2的投切過(guò)程，由于分流電子組件2的投入使得電路電流減小，達(dá)到斷路器電路無(wú)電弧斷開(kāi)目的。
[0045]本裝置和方法采用了分流的原理，使得斷路器主觸頭不需要承擔(dān)分?jǐn)啻蠓抵绷麟娏鞯娜蝿?wù)，從而間接的提高了斷路器本身的分?jǐn)嗄芰σ约笆褂脡勖?。分流電子組件采用PTC熱敏電阻和I歐姆的常值電阻串聯(lián)組成，根據(jù)其特性投入運(yùn)行后使分流電子組件的電流在很小的幅值范圍內(nèi)，使得更容易切斷整個(gè)回路的。在斷路器切斷短路故障電流的時(shí)候，限流電阻4有效的保證了分流電子組件2承受的電流在允許的范圍內(nèi)，進(jìn)而保證了分流電子2能夠有效的切斷短路電流不至于損壞電子組件。
【權(quán)利要求】
1.一種低壓直流斷路器無(wú)電弧開(kāi)斷裝置，其特征在于，所述裝置包括:可控硅開(kāi)關(guān)、分流電子組件、IGBT、限流電阻、觸發(fā)及關(guān)斷電路板、時(shí)間繼電器電路；所述時(shí)間繼電器電路包括一號(hào)開(kāi)關(guān)、控制電路，控制電路與分流組件連接；所述一號(hào)開(kāi)關(guān)并聯(lián)于可控硅開(kāi)關(guān)；可控硅開(kāi)關(guān)負(fù)極接頭與分流電子組件正極連接，可控硅開(kāi)關(guān)控制接口與時(shí)間繼電器電路的控制電路連接；所述觸發(fā)及關(guān)斷電路板信號(hào)輸出端與IGBT連接，所述IGBT并聯(lián)于限流電阻；分流電子組件負(fù)極與限流電阻正極連接；所述分流組件由N組電子組件串聯(lián)而成，所述電子組件由M條電子組件支路并聯(lián)而成，所述電子組件支路包括I個(gè)高分子熱敏電阻PTC、1個(gè)常值電阻，所述熱敏電阻與常值電阻串聯(lián)。
2.如權(quán)利要求1所述的低壓直流斷路器無(wú)電弧開(kāi)斷裝置，其特征在于，所述分流組件包括的電子組件組數(shù)M與斷路器最大限電電流Imax、高分子熱敏電阻PTC最大通過(guò)電流Iptc的關(guān)系為M=Imax/Ipt。。
3.如權(quán)利要求1所述的低壓直流斷路器無(wú)電弧開(kāi)斷裝置其特征在于，所述電子組件包括的電子組件支路條數(shù)N與斷路器最大限電電壓Vmax、高分子熱敏電阻PTC最大電壓Vpt。的關(guān)系為 N=Vmax/Vpt。。
4.如權(quán)利要求1所述的低壓直流斷路器無(wú)電弧開(kāi)斷裝置，其特征在于，所述低壓直流斷路器無(wú)電弧開(kāi)斷裝置電子組件支路，其包括的常值電阻為I歐姆。
【文檔編號(hào)】H01H9/54GK204117895SQ201420504497
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
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