專利名稱：用于供電及配電的功率開關(guān)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功率開關(guān)設(shè)備，尤其是用于低壓及中壓電網(wǎng)的供電及配電用功率開關(guān)設(shè)備。
在低壓及中壓電網(wǎng)中對于供電及配電迄今使用空氣及氣體絕緣的功率開關(guān)。對于這種功率開關(guān)的開通和關(guān)斷設(shè)有機械操作的驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置尤其在涉及氣體絕緣的設(shè)備中，借助于氣體密封的穿壁套管對功率開關(guān)起作用。
本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種實現(xiàn)功率開關(guān)設(shè)備的設(shè)計方案，其中不管在空氣絕緣的還是氣體絕緣的開關(guān)設(shè)備中，都能顯著降低控制方面的成本，并尤其在氣體絕緣的設(shè)備中對于功率開關(guān)的控制可省去氣體密封的機械上高成本的穿壁套管。
本發(fā)明的任務(wù)通過以下的特征來實現(xiàn)1.1該功率開關(guān)設(shè)備包括一個半導(dǎo)體開關(guān)，1.2在該半導(dǎo)體開關(guān)后連接一個高溫超導(dǎo)限流器，1.3該高溫超導(dǎo)限流器與一個阻尼檢測器(Quenchdetektor)相連接，1.4該阻尼檢測器這樣地對一個電子控制裝置起作用，即，在識別出限流器上的壓降后借助于電子控制裝置直接地將半導(dǎo)體開關(guān)控制成阻斷狀態(tài)。
本發(fā)明基于這樣的認(rèn)識利用超導(dǎo)限流器與功率開關(guān)設(shè)備、尤其是中壓及低壓技術(shù)的功率開關(guān)設(shè)備相結(jié)合來限制短路電流。在專業(yè)雜志“etz,1997年第12期第36、37頁”的一篇文章中描述了高溫超導(dǎo)限流器的功能，在從超導(dǎo)狀態(tài)過渡到常規(guī)狀態(tài)(阻尼)時，改變材料的電阻值，它用來與本發(fā)明的功率開關(guān)設(shè)備一起直接控制開關(guān)元件，該開關(guān)元件通過切斷電流來關(guān)斷低壓或中壓電網(wǎng)。此外，本發(fā)明的實質(zhì)看來在于，該功率開關(guān)設(shè)備設(shè)置了半導(dǎo)體開關(guān)取代機械操作的開關(guān)觸頭來作為開關(guān)元件，該半導(dǎo)體開關(guān)與阻尼檢測器協(xié)同工作可以不用機械操作的開關(guān)桿件在極短的時間內(nèi)轉(zhuǎn)換到非導(dǎo)通狀態(tài)。由于半導(dǎo)體開關(guān)的響應(yīng)時間短，相對于傳統(tǒng)機械控制的功率開關(guān)設(shè)備來說，高溫超導(dǎo)限流器的自身發(fā)熱顯著地降低。在發(fā)熱和回冷時間之間大致線性關(guān)系的情況下，超導(dǎo)限流器的常規(guī)導(dǎo)流延續(xù)時間由機械控制的功率開關(guān)設(shè)備的約50ms(毫秒)降低到電控制的半導(dǎo)體開關(guān)的10ms，以使得回冷時間從1s(秒)下降到0.2s。在低壓及中壓電網(wǎng)中，允許作為短路后果的斷路時間為200ms，因此這種限流器可通常用于供電及配電的開關(guān)電路中。
各種類型的半導(dǎo)體開關(guān)由于其耗損功率大至今還未應(yīng)用于此種應(yīng)用目的。使高溫超導(dǎo)限流器及快速響應(yīng)阻尼檢測器一起工作，如剛才所描述的，可達到限流器很短的回冷時間，由此使冷卻半導(dǎo)體開關(guān)的成本處于經(jīng)濟的范圍內(nèi)。
在相應(yīng)的定位安裝時，為冷卻半導(dǎo)體，可使用現(xiàn)有的用于限流器的液態(tài)氮。
在本發(fā)明的一個有利的改進方案中，具有下述特征2.1半導(dǎo)體開關(guān)由可控半導(dǎo)體元件(晶閘管)構(gòu)成，該半導(dǎo)體開關(guān)可由此特別簡單地從導(dǎo)通狀態(tài)被控制成非導(dǎo)通狀態(tài)或相反進行控制。
在本發(fā)明的另一有利的改進方案中，具有下述特征3.1功率開關(guān)設(shè)備的工作電壓可通過半導(dǎo)體開關(guān)的串聯(lián)電路來實現(xiàn)。由此可制造出用于不同工作電壓的功率開關(guān)。
本發(fā)明的另一有利的改進方案設(shè)有下列特征4.1功率開關(guān)設(shè)備的工作電流通過半導(dǎo)體開關(guān)的并聯(lián)電路來實現(xiàn)。因此可以設(shè)計用于各種工作電流及工作電壓的寬廣范圍的功率開關(guān)。
下面通過一附圖所示實施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明，在該附圖中僅示出對于理解本發(fā)明所需的電路元件。


圖1為簡略示出的本發(fā)明功率開關(guān)設(shè)備。
功率開關(guān)設(shè)備LS包括半導(dǎo)體開關(guān)HS，后者與高溫超導(dǎo)限流器SB構(gòu)成一串聯(lián)電路。該高溫超導(dǎo)限流器SB與一個阻尼檢測器QD相連接，后者在限流器從超導(dǎo)狀態(tài)過渡到常規(guī)導(dǎo)電狀態(tài)時用其輸出信號這樣地影響串聯(lián)在后的電子控制裝置SE，即當(dāng)識別出限流器SB上的電壓降時直接地使半導(dǎo)體開關(guān)HS關(guān)斷。借助該開關(guān)措施，可使無論是限流器SB還是未示出的用電器均與低壓或中壓電網(wǎng)分?jǐn)唷?br> 與傳統(tǒng)的短路限流器、如用快速開關(guān)實現(xiàn)的限流器相反，根據(jù)本發(fā)明的功率開關(guān)設(shè)備不需任何附加的用于故障識別及限流器SB復(fù)位的裝置。該方法能可逆地工作并在響應(yīng)短路狀態(tài)后無需更換元件。此外，高溫超導(dǎo)限流器SB的可逆工作方式使得在故障狀態(tài)如短路電流被排除后，自動地消除與低壓或中壓電網(wǎng)的分?jǐn)唷?br> 權(quán)利要求
1．一種功率開關(guān)設(shè)備，尤其是用于低壓及中壓電網(wǎng)的供電及配電用功率開關(guān)設(shè)備，其特征在于1.1該功率開關(guān)設(shè)備包含一個半導(dǎo)體開關(guān)(HS)，1.2在該半導(dǎo)體開關(guān)(HS)后連接一個高溫超導(dǎo)限流器(SB)，1.3該高溫超導(dǎo)限流器(SB)與一個阻尼檢測器(QD)相連接，1.4該阻尼檢測器(QD)這樣地對一個電子控制裝置(SE)起作用，即在識別出限流器(SB)上的壓降時，借助于電子控制裝置(SE)直接地將半導(dǎo)體開關(guān)(SB)控制成阻斷狀態(tài)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率開關(guān)設(shè)備，其特征在于2.1所述半導(dǎo)體開關(guān)(HS)由可控半導(dǎo)體元件(晶閘管)構(gòu)成。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功率開關(guān)設(shè)備，其特征在于3.1該功率開關(guān)設(shè)備(LS)的工作電壓可通過半導(dǎo)體開關(guān)(HS)的一串聯(lián)電路來實現(xiàn)。
4．根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的功率開關(guān)設(shè)備，其特征在于4.1該功率開關(guān)設(shè)備(LS)的工作電流可通過半導(dǎo)體開關(guān)(HS)的并聯(lián)電路來實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種功率開關(guān)設(shè)備,尤其是用于低壓及中壓電網(wǎng)的供電及配電用功率開關(guān)設(shè)備。該功率開關(guān)設(shè)備包含一個半導(dǎo)體開關(guān)(HS),在其后連接有一個高溫超導(dǎo)限流器(SB)。該限流器(SB)與一個阻尼檢測器(QD)相連接,后者這樣地對一個電子控制裝置(SE)起作用,即在識別出限流器(SE)上的壓降時,直接地將半導(dǎo)體開關(guān)(H)控制成阻斷狀態(tài)。
文檔編號H02H3/02GK1231077SQ98800574
公開日1999年10月6日 申請日期1998年9月22日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月26日
發(fā)明者埃哈德·鮑爾澤 申請人:西門子公司