[發明專利]小電弧大電流直流開關

有效

• 申請號: 200910042574.4
• 申請日: 2009-01-21
• 公開（公告）號: CN101557093A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: 羅隆福;張志文;熊芝耀;許加柱;李勇;董叔大;周宏宇
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02H3/087
• 分類號: H02H3/087;H01H33/04
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所
• 代理人: 顏昌偉

技術領域

本發明涉及一種直流開關，特別涉及一種小電弧大電流直流開關。

背景技術

現有地鐵供電系統中的大電流直流開關柜存在一個普遍的問題，即故障跳 閘時產生的電弧嚴重影響開關柜的使用壽命。國外產品一般是故障跳閘兩次后 就必須進行更換，而國內產品僅僅能承受一次跳閘。在直流開關故障跳閘后， 開關本身已經被電弧燒損就必須更換，而直流開關的更換直接影響地鐵的正常 運營。國內地鐵已經多次由于大電流直流開關的損壞導致地鐵區段不能供電而 停運，產生了很大的經濟損失和社會影響。現有的大電流直流開關柜最關鍵的 技術問題是如何解決直流電弧的問題。由于城軌中的直流開關柜動作時都是有 載分閘的，動作電流非常大，而直流不能象交流一樣利用電流過零點來滅弧， 因此分閘時電弧產生的破壞很大。

發明內容

為了解決現有地鐵與輕軌系統中大電流直流開關重復利用率低、造價昂貴 導致城軌運行不穩定的技術問題，本發明提供一種小電弧大電流直流開關。本 發明不僅能增加大電流直流開關故障跳閘后重復利用的次數，還能大大降低產 品生產成本，保證城軌系統安全穩定運行，節約相關企業的運營成本。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：包括交流電源、調壓調頻 裝置、變壓器、直流開關觸頭、電容、負載，交流電源與調壓調頻裝置的一端 相接，調壓調頻裝置的另一端與變壓器的輸出繞組相接，直流開關與變壓器的 輸入繞組串接再與電容并聯，再串接于直流電源與負載之間，電容與變壓器形 成串聯諧振，即C為電容，L為變壓器次級繞組電抗。

本發明專利的技術效果在于：本發明采用將流經直流開關的直流故障電流 疊加到諧振電流上后，使得諧振電流往上抬升，因而正半波很大，負半波非常 小，這樣，就產生了人工過零點，在電流負半波內的合適時刻觸發直流開關使 之分斷，使得產生的電弧非常小，避免對開關觸頭的損害，基本消除電弧對開 關觸頭的破壞，從而延長大電流直流開關的使用壽命。

下面結合附圖對本發明專利進一步說明。

附圖說明

圖1為本發明的結構圖。

圖2是本發明中調諧調頻裝置采用的交交變頻電路。

圖3(a)是單獨的直流故障電流，(b)是人工交流電流與直流故障電流的疊 加。

具體實施方式

參見圖1，本發明包括交流電源1、直流電源2、直流開關觸頭3、調壓調 頻裝置4、變壓器5、電容6、負載7。交流電源1與調壓調頻裝置4的一端相 接，調壓調頻裝置4的另一端與變壓器5的輸出繞組相接，直流開關3與變壓 器5的輸入繞組串接再與電容6并聯，再串接于直流電源2與負載7之間。

當配套保護系統測量出故障(例如負載短路)發生時流經直流開關的瞬間 電流，調壓調頻裝置快速產生出相應幅值的交流電壓，該電壓加到直流開關、 電容和變壓器次邊的電抗組成的回路中，如果電容C和電抗L在角頻率ω時滿足 則在此回路中將形成串聯諧振。

如圖3(b)所示，流經直流開關的直流故障電流疊加到該諧振電流上后， 使得諧振電流往上抬升，因而正半波很大，負半波非常小，這樣，就產生了人 工過零點。在電流負半波內的合適時刻觸發直流開關使之分斷，使得產生的電 弧非常小，避免對開關觸頭的損害。通過選擇合適的交流電源頻率，配合機械 開關的靈敏動作，能將電弧控制在很理想的范圍內。該方案結合傳統的滅弧技 術，能將電弧控制在很小的范圍內，基本消除電弧對開關觸頭的破壞，從而延 長大電流直流開關的使用壽命。