[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于一體化電極結(jié)構(gòu)的直流斷路器及其使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810259399.3
• 申請(qǐng)日: 2018-03-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108511261B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史宗謙;李昇;賈申利
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01H33/66
• 分類(lèi)號(hào): H01H33/66;H01H33/664;H01H9/00
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 楊博

1.一種基于一體化電極結(jié)構(gòu)的直流斷路器，包括斷路器本體，其特征在于，斷路器本體包括一個(gè)具有一體化電極結(jié)構(gòu)的真空開(kāi)關(guān)(12)；真空開(kāi)關(guān)(12)的兩端并聯(lián)有由電容和電感串聯(lián)組成的換流支路；

所述真空開(kāi)關(guān)(12)包括內(nèi)部為真空環(huán)境的開(kāi)關(guān)腔體(11)，開(kāi)關(guān)腔體(11)內(nèi)設(shè)置有一體化電極結(jié)構(gòu)，一體化電極結(jié)構(gòu)包括主電極和輔助電極；其中，主電極包括主動(dòng)電極(4)和主靜電極(5)，輔助電極包括輔助靜電極(1)和輔助動(dòng)電極(2)；主動(dòng)電極(4)連接動(dòng)導(dǎo)電桿(6)，且主動(dòng)電極(4)設(shè)置于動(dòng)導(dǎo)電桿(6)的一端，動(dòng)導(dǎo)電桿(6)上還設(shè)置有輔助動(dòng)電極(2)，主動(dòng)電極(4)對(duì)應(yīng)設(shè)置有主靜電極(5)，主靜電極(5)連接于靜導(dǎo)電桿(7)的一端；輔助動(dòng)電極(2)對(duì)應(yīng)設(shè)置有輔助靜電極(1)，輔助靜電極(1)與輔助靜電極引線(xiàn)端(8)連接；其中動(dòng)導(dǎo)電桿(6)帶動(dòng)主動(dòng)電極(4)和輔助動(dòng)電極(2)做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，使主動(dòng)電極(4)與主靜電極(5)導(dǎo)通，且輔助動(dòng)電極(2)與輔助靜電極(1)分離，或者使輔助動(dòng)電極(2)與輔助靜電極(1)接觸，且主動(dòng)電極(4)與主靜電極(5)分離；

其中動(dòng)導(dǎo)電桿(6)電氣連接直流斷路器電流的輸入端或輸出端，靜導(dǎo)電桿(7)電氣連接直流斷路器電流的輸出端或輸入端，靜導(dǎo)電桿(7)還連接換流支路，輔助靜電極引線(xiàn)端(8)與換流支路的另一端電氣連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于一體化電極結(jié)構(gòu)的直流斷路器，其特征在于，所述真空開(kāi)關(guān)(12)中的一體化電極結(jié)構(gòu)的輔助靜電極(1)上設(shè)置有觸發(fā)孔(3)，輔助動(dòng)電極(2)能夠穿過(guò)觸發(fā)孔(3)，且輔助動(dòng)電極(2)的外壁與觸發(fā)孔(3)的內(nèi)壁接觸，使輔助動(dòng)電極(2)與輔助靜電極(1)接觸導(dǎo)通。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于一體化電極結(jié)構(gòu)的直流斷路器，其特征在于，所述真空開(kāi)關(guān)(12)中的一體化電極結(jié)構(gòu)的輔助動(dòng)電極(2)或觸發(fā)孔(3)上設(shè)置有輔助金屬結(jié)構(gòu)，輔助動(dòng)電極(2)穿過(guò)觸發(fā)孔(3)時(shí)通過(guò)輔助金屬結(jié)構(gòu)與輔助靜電極(1)導(dǎo)通。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于一體化電極結(jié)構(gòu)的直流斷路器，其特征在于，所述真空開(kāi)關(guān)(12)中的一體化電極結(jié)構(gòu)的輔助金屬結(jié)構(gòu)為金屬條或彈性導(dǎo)電體。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于一體化電極結(jié)構(gòu)的直流斷路器，其特征在于，所述真空開(kāi)關(guān)(12)中的一體化電極結(jié)構(gòu)的輔助動(dòng)電極(2)為圓柱形結(jié)構(gòu)，且觸發(fā)孔(3)為與輔助動(dòng)電極(2)匹配的圓形孔。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于一體化電極結(jié)構(gòu)的直流斷路器，其特征在于，所述真空開(kāi)關(guān)(12)中的一體化電極結(jié)構(gòu)的主動(dòng)電極(4)設(shè)置在主靜電極(5)和輔助靜電極(1)之間，且主動(dòng)電極(4)在主靜電極(5)和輔助靜電極(1)之間做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于一體化電極結(jié)構(gòu)的直流斷路器，其特征在于，所述真空開(kāi)關(guān)(12)中的動(dòng)導(dǎo)電桿(6)與開(kāi)關(guān)腔體(11)的底部焊接有用于動(dòng)密封的金屬波紋管(10)。

8.一種如權(quán)利要求1所述的基于一體化電極結(jié)構(gòu)的直流斷路器的使用方法，其特征在于，包括當(dāng)直流斷路器開(kāi)斷直流電流時(shí)，在初始時(shí)刻，換流支路中的電容預(yù)充一定的電壓，主動(dòng)電極(4)與主靜電極(5)處于閉合狀態(tài)，導(dǎo)通直流電流，此時(shí)輔助動(dòng)電極(2)與輔助靜電極(1)分離，換流支路不導(dǎo)通；隨著動(dòng)導(dǎo)電桿(6)帶動(dòng)主動(dòng)電極(4)和輔助靜電極(1)朝著遠(yuǎn)離主靜電極(5)的方向移動(dòng)，主動(dòng)電極(4)與主靜電極(5)分離，由于電弧等離子體的形成，主動(dòng)電極(4)與主靜電極(5)仍然處于導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)輔助動(dòng)電極(2)與輔助靜電極(1)接觸導(dǎo)通時(shí)，與輔助靜電極引線(xiàn)端(8)和靜導(dǎo)電桿(7)連接的換流支路導(dǎo)通，此時(shí)形成LC放電通路，產(chǎn)生振蕩電流，振蕩電流與主電極中原來(lái)的電流疊加，使主電極中的電流過(guò)零，從而實(shí)現(xiàn)將電流分?jǐn)嗄康模浑S著動(dòng)導(dǎo)電桿(6)的繼續(xù)移動(dòng)，使輔助動(dòng)電極(2)和輔助靜電極(1)分離至一定的距離，此時(shí)該直流斷路器完成了分閘動(dòng)作，開(kāi)斷了直流電流。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于一體化電極結(jié)構(gòu)的直流斷路器的使用方法，其特征在于，所述輔助靜電極(1)和輔助動(dòng)電極(2)的保持合閘狀態(tài)的時(shí)間t，其能夠通過(guò)改變動(dòng)導(dǎo)電桿(6)在輔助動(dòng)電極(2)穿過(guò)觸發(fā)孔(3)時(shí)的平均運(yùn)動(dòng)速度V_動(dòng)、輔助動(dòng)電極(2)的尺寸L_動(dòng)和輔助靜電極(1)的尺寸L_靜進(jìn)行調(diào)節(jié)，具體的計(jì)算公式為t＝(L_動(dòng)+L_靜)/V_動(dòng)，其中L_動(dòng)為輔助動(dòng)電極(2)與輔助靜電極(1)接觸截面的長(zhǎng)度，L_靜為輔助靜電極(1)與輔助動(dòng)電極(2)接觸截面的長(zhǎng)度，V_動(dòng)為動(dòng)導(dǎo)電桿(6)在輔助動(dòng)電極(2)穿過(guò)觸發(fā)孔(3)時(shí)的平均運(yùn)動(dòng)速度。