[實用新型]一種低壓直流斷路器無電弧開斷裝置

有效

• 申請號: 201420504497.6
• 申請日: 2014-09-03
• 公開（公告）號: CN204117895U
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 解良洪
• 申請（專利權）人: 江蘇江城電氣有限公司
• 主分類號: H01H9/54
• 分類號: H01H9/54
• 代理公司: 上海海頌知識產權代理事務所(普通合伙) 31258
• 代理人: 季萍

技術領域

本發明裝置及方法屬于直流斷路器滅弧領域，是一種利用分流原理而設計的低壓直流斷路器無電弧開斷裝置及方法。

背景技術

現階段直流輸電規模的不斷變大，多端直流輸電系統的出現將是必然的發展趨勢，因此，在今后的直流工程中采用直流斷路器是一個重要的技術更新，直流斷路器將成為以后多端直流電網中不可或缺的設備，而滅弧技術是斷路器研究領域的核心課題。在交流輸電系統中，電流每周期有2次自然過零點，交流斷路器就是充分利用該機進行熄滅電弧，完成介質恢復；而直流系統不存在自然過零點，因此，直流電路的開斷比較困難。直流開斷最重要的問題，是要采取有效措施讓開斷直流電流必須創造過零點，使電弧電流減小到零，以致熄滅電弧。

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，則需要頻繁地進行維護與檢查。此外，由于需要大的電弧間隙和飛弧距離而難于小型化。

發明內容

本方法要解決的技術問題是：解決現有的直流斷路器滅弧裝置在大電流開斷時因滅弧能力不強而產生強烈電弧，從而減小斷路器本身的壽命甚至燒壞觸頭的問題。本方法是基于非線性電阻的特性而設計的直流斷路器無弧開斷的方法，通過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斷時的電弧，以實現無電弧的開斷，最終達到提高直流斷路器分段能力及壽命的目的。

具體技術方案如下：

一種低壓直流斷路器無電弧開斷裝置，其特征在于所述裝置包括：可控硅開關、分流電子組件、IGBT、限流電阻、觸發及關斷電路板、時間繼電器電路；所述時間繼電器電路包括時間繼電器、一號開關、控制電路，控制電路與分流組件連接；所述一號開關并聯于可控硅開關；可控硅開關負極接頭與分流電子組件正極連接，可控硅開關控制接口與時間繼電器電路的控制電路連接；所述觸發及關斷電路板信號輸出端與IGBT連接，所述IGBT并聯于限流電阻；分流電子組件負極與限流電阻正極連接；所述分流組件由N組電子組件串聯而成，所述電子組件由M條電子組件支路并聯而成，所述電子組件支路包括1個高分子熱敏電阻PTC、1個常值電阻，所述熱敏電阻與常值電阻串聯。

所述低壓直流斷路器無電弧開斷裝置分流組件，其包括的電子組件組數M與斷路器最大限電電流I_max、高分子熱敏電阻PTC最大通過電流I_PTC的關系為M=I_max/I_ptc。

所述低壓直流斷路器無電弧開斷裝置電子組件，其包括的電子組件支路條數N與斷路器最大限電電壓V_max、高分子熱敏電阻PTC最大電壓V_ptc的關系為N=V_max/V_ptc。

所述低壓直流斷路器無電弧開斷裝置電子組件支路，其包括的常值電阻為1歐姆。

一種低壓直流斷路器無電弧開斷方法，采用上述任何一種低壓直流斷路器無電弧開斷裝置，其特征在于所述方法包括以下步驟：

當斷路器在正常狀態下需要斷開時

步驟1，斷路器斷開、時間繼電器電路釋放第一次脈沖，由于斷路器的機械動作時間比較長，因此時間繼電器電路中的控制電路發出可控硅開關觸發信號，導通可控硅開關，即分流電子組件先投入電路；正常斷開信號通過觸發及關斷電路板傳輸至IGBT，IGBT接通電路使限流電阻處于短路狀態；

步驟2，第一次脈沖結束，控制電路斷開，可控硅開關觸發信號解除；此時分流電子組件中的高分子熱敏電阻到達高阻，電路中電流很小，但是仍然大于可控硅的維持電流，因此必須加入關斷可控硅的電路；

步驟3，時間繼電器電路釋放第二次脈沖，一號開關閉合，電路電流直接通過一號開關，可控硅開關短路并關斷；

步驟4，時間繼電器電路第二次脈沖結束，一號開關斷開，完成分流電子組件的投切過程，由于分流電子組件的投入使得電路電流減小，達到斷路器電路無電弧斷開目的；

當斷路器在短路狀態下需要斷開時

步驟①，斷路器斷開、時間繼電器電路釋放第一次脈沖，由于斷路器的機械動作時間比較長，因此時間繼電器電路中的控制電路發出可控硅開關觸發信號，導通可控硅開關，即分流電子組件先投入電路；?

短路斷開信號通過觸發及關斷電路板傳輸至IGBT；IGBT線路斷開，使限流電阻處于正常接入電路狀態，保證短路電流不超過斷路器最大通過電流；