[實用新型]一種變電站斷路器控制回路中的控制開關

有效

• 申請號: 201720591134.4
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN206820452U
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 徐懿;張偉;曹良;張雄偉;吳斌
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力公司常州供電公司;國網江蘇省電力公司;國家電網公司
• 主分類號: H02H1/06
• 分類號: H02H1/06;H03K17/567
• 代理公司: 常州市江海陽光知識產權代理有限公司32214
• 代理人: 張兢

技術領域

本實用新型涉及斷路器控制回路，具體涉及變電站斷路器控制回路中的控制開關。

背景技術

斷路器是變電站內非常重要的設備，在系統發生故障的時候，控制設備配合完成對斷路器的控制，通過斷路器能夠迅速切斷故障電流，從而防止事故擴大，保證整個電力系統的穩定運行，因此斷路器控制回路的好壞直接影響是否能夠快速切除故障。

斷路器控制回路包括合閘回路和跳閘回路，斷路器控制回路常見的一種結構如圖1所示，跳閘回路由斷路器跳閘控制開關R1和第一電流保持繼電器組成，第一電流保持繼電器包括線圈A和接點A1；合閘回路由斷路器合閘控制開關R2和第二電流保持繼電器組成，第二電流保持繼電器包括線圈B和接點B2。斷路器跳閘控制開關R1和斷路器合閘控制開關R2傳統采用手動開關，目前常見采用基于自動控制的繼電器開關，其工作原理以合閘回路為例，當R2閉合的時候，操作回路中電流由操作電源+流經R2、第二電流保持繼電器線圈B、斷路器輔助接點和合閘線圈DL2到操作電源-，這樣斷路器就能夠順利進行合閘；同時當有電流通過第二繼電器的線圈B時，第二繼電器的接點B2閉合，當R2打開時，斷路器輔助接點和合閘線圈DL2仍然有電流通過，保證了斷路器可靠合閘的過程。

隨著對斷路器分合閘過程中對電網沖擊電壓、諧波等方面提出的新要求，斷路器動作時希望操作過電壓和諧波能夠控制在一定的范圍內，以避免一次設備過電壓受損和供電電能質量下降，因此對斷路器動作的時刻有了明確的需求。比如在合閘的時候，對于容性負載希望斷路器能夠在電壓過零點合閘，這樣對電網的沖擊比較小。繼電器動作時間往往需要4～10ms，且動作的時間離散性比較大，我國電力系統是50Hz的體制，20ms為一個周波，這意味著5ms的時間離散性電壓波形就能夠從過零點到達峰值的地方，因此采用繼電器的控制方法無法滿足精準控制斷路器分合閘時刻的需求。

為解決這一問題，目前也見將IGBT用作斷路器跳閘控制開關R1和斷路器合閘控制開關R2；IGBT全稱為絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor)，其最大的特點是能夠實現電氣回路幾十微秒級別的精準控制，完全能夠滿足斷路器分合閘時刻精準控制的需求。但是，IGBT在使用時也存在一些問題：如IGBT的通態損耗問題，當IGBT導通的時候，有飽和壓降V_CESAT的存在，造成導通損耗。設V_CESAT為一個典型值3.2V，斷路器分合閘時的驅動電流為6A，則在斷路器控制回路導通的情況下，在IGBT上產生的功率損耗為3.2×6=19.2W，易使IGBT發熱。由于通常情況下斷路器在100ms以內會完成跳閘或者合閘操作，因此正常情況下IGBT并不會出現嚴重發熱燒毀的情況，但當斷路器異常或者在測試過程中需要進行多達幾千次的分合閘操作，此時IGBT會因長時間導通產生嚴重發熱，若IGBT的結溫超過其結溫上限值，則會造成IGBT永久性損壞，導致斷路器無法控制，造成電力系統故障范圍的擴大。

因此，設計一種既能滿足斷路器分合閘時刻精準控制要求、又能防止目前采用的IGBT開關易產生過熱問題的變電站斷路器控制回路中的控制開關，成為現有技術中亟待解決的技術問題。

實用新型內容

本實用新型的目的是：針對現有技術中的問題，提供一種變電站斷路器控制回路中的控制開關，該控制開關在使用時既能有效滿足斷路器分合閘時刻精準控制要求，又能有效防止IGBT產生過熱現象。

本實用新型的技術方案是：本實用新型的變電站斷路器控制回路中的控制開關，其結構特點是：包括IGBT、繼電器、用于控制IGBT通斷的第一控制器和用于控制繼電器通斷的第二控制器；

上述的IGBT具有柵極、集電極和發射極；繼電器具有線圈和接點，第一控制器和第二控制器分別設有電源端、控制信號輸入端、第一和第二控制信號輸出端；

上述IGBT的柵極與第一控制器的控制信號端電連接；繼電器的線圈的正負極與第二控制回路的第一、第二控制信號端對應電連接；IGBT的集電極與繼電器的接點的一端并聯形成一個公共接點，該公共接點構成上述變電站斷路器控制回路中的控制開關的正極接線端；IGBT的發射極、繼電器的接點的另一端以及第一控制器的第二控制信號輸出端因共線而形成一個公共接點，該公共接點構成上述變電站斷路器控制回路中的控制開關的負極接線端；