[發(fā)明專利]適用于機(jī)械式直流斷路器的一體化電極結(jié)構(gòu)及其驅(qū)動(dòng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810260196.6
• 申請(qǐng)日: 2018-03-27
• 公開（公告）號(hào): CN108321049B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史宗謙;李昇;賈申利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H01H71/08
• 分類號(hào): H01H71/08;H01H73/04;H01H9/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 楊博

本發(fā)明公開了適用于機(jī)械式直流斷路器的一體化電極結(jié)構(gòu)及其驅(qū)動(dòng)方法，該一體化電極結(jié)構(gòu)包括動(dòng)導(dǎo)電桿，動(dòng)導(dǎo)電桿的一端設(shè)置有主動(dòng)電極，動(dòng)導(dǎo)電桿上還設(shè)置有輔助動(dòng)電極；主動(dòng)電極對(duì)應(yīng)設(shè)置有主靜電極，主靜電極連接于靜導(dǎo)電桿的一端；輔助動(dòng)電極對(duì)應(yīng)設(shè)置有輔助靜電極，輔助靜電極連接輔助靜電極引線端；其中動(dòng)導(dǎo)電桿帶動(dòng)主動(dòng)電極和輔助動(dòng)電極進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。該電極結(jié)構(gòu)能夠通過一個(gè)動(dòng)導(dǎo)電桿同時(shí)驅(qū)動(dòng)主電極和輔助動(dòng)電極，實(shí)現(xiàn)了主電極合分閘的同時(shí)輔助電極的快速合分，其中，還能夠通過改變輔助電極的尺寸或動(dòng)導(dǎo)電桿的運(yùn)動(dòng)速度來調(diào)節(jié)輔助電極保持合閘狀態(tài)的時(shí)間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力開關(guān)技術(shù)領(lǐng)域；具體涉及一種適用于機(jī)械式直流斷路器的一體化電極結(jié)構(gòu)；還涉及上述一體化電極結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方法。

背景技術(shù)

隨著直流電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，電能的生產(chǎn)、傳輸、分配及消費(fèi)正在逐步朝著高效環(huán)保的方向邁進(jìn)。相對(duì)于傳統(tǒng)的交流電網(wǎng)，直流電網(wǎng)主要具有傳輸功率大，損耗小，穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于直流電流不存在自然過零點(diǎn)，因此，對(duì)于直流的開斷，現(xiàn)階段的技術(shù)還不成熟，這成為了直流電網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展的一大瓶頸。

目前，針于直流斷路器的設(shè)計(jì)方案，主要有三種形式：基于人工過零的機(jī)械式直流斷路器、純電力半導(dǎo)體直流斷路器和混合式直流斷路器。基于人工過零的機(jī)械式直流斷路器具有成本低，耐壓高，損耗小等優(yōu)點(diǎn)；但是，該類型的直流斷路器需要借助輔助電路來制造電流零點(diǎn)，通常，在該類直流斷路器的主開關(guān)兩端并聯(lián)一個(gè)LC(電容電感)振蕩支路，當(dāng)主開關(guān)的電極打開到一定的開距并形成電弧，觸發(fā)導(dǎo)通串聯(lián)在LC振蕩支路中的輔助開關(guān)，由于原先電容C預(yù)充有一定的電壓，在導(dǎo)通LC振蕩支路后，產(chǎn)生振蕩電流，流過主開關(guān)的初始電流與振蕩電流相疊加，在主開關(guān)中產(chǎn)生電流零點(diǎn)，電弧熄滅，電流被開斷。

在現(xiàn)有的基于人工過零的直流斷路器設(shè)計(jì)方案中，輔助開關(guān)一般采用球隙開關(guān)或者可控型電力半導(dǎo)體器件或者是傳統(tǒng)的機(jī)械開關(guān)。其中，空氣球隙開關(guān)由于導(dǎo)通時(shí)產(chǎn)生空氣電弧，存在一定的安全隱患，故在很多場合并不適用；真空球隙開關(guān)中的真空電弧很容易在振蕩電流過零時(shí)熄滅，而導(dǎo)致LC振蕩電路停止工作，故該開關(guān)的電流續(xù)流性能比較差；可控型電力半導(dǎo)體器件由于其耐壓低，導(dǎo)通電流小，僅適用于低電壓小電流的場合。傳統(tǒng)的機(jī)械開關(guān)存在分散性大、分合閘速度慢、機(jī)械強(qiáng)度不足等缺點(diǎn)，從而限制了整個(gè)直流斷路器的性能。同時(shí)，上述三種開關(guān)，都具有輔助組件多，成本高，體積大，配合性差，可靠性低等缺點(diǎn)。因此，迫切需要一種適用于機(jī)械式直流斷路器的一體化電極結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種適用于機(jī)械式直流斷路器的一體化電極結(jié)構(gòu)；該一體化電極結(jié)構(gòu)能夠通過一個(gè)動(dòng)導(dǎo)電桿同時(shí)驅(qū)主動(dòng)電極和輔助動(dòng)電極，實(shí)現(xiàn)了主電極動(dòng)作的同時(shí)輔助電極的快速合分；從而大大減小了直流斷路器內(nèi)部工作部件配合的難度與斷路器整體的體積。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：適用于機(jī)械式直流斷路器的一體化電極結(jié)構(gòu)，包括動(dòng)主電極和輔助電極；其中，主電極包括主動(dòng)電極和主靜電極，輔助電極包括輔助靜電極和輔助動(dòng)電極；主動(dòng)電極連接動(dòng)導(dǎo)電桿，且主動(dòng)電極設(shè)置于動(dòng)導(dǎo)電桿的一端，動(dòng)導(dǎo)電桿上還設(shè)置有輔助動(dòng)電極，主動(dòng)電極對(duì)應(yīng)設(shè)置有主靜電極，主靜電極連接于靜導(dǎo)電桿的一端；輔助動(dòng)電極對(duì)應(yīng)設(shè)置有輔助靜電極，輔助靜電極與輔助靜電極引線端連接；其中動(dòng)導(dǎo)電桿帶動(dòng)主動(dòng)電極和輔助動(dòng)電極做直線運(yùn)動(dòng)，使主動(dòng)電極與主靜電極導(dǎo)通，且輔助動(dòng)電極與輔助靜電極分離，或者使輔助動(dòng)電極與輔助靜電極接觸，且主動(dòng)電極與主靜電極分離。

更進(jìn)步一步的，本發(fā)明的特點(diǎn)還在于：

其中輔助靜電極上設(shè)置有觸發(fā)孔，輔助動(dòng)電極能夠穿過觸發(fā)孔，且輔助動(dòng)電極的外壁與觸發(fā)孔的內(nèi)壁接觸，從而使輔助動(dòng)電極與輔助靜電極接觸導(dǎo)通。

其中輔助動(dòng)電極或觸發(fā)孔上設(shè)置有輔助金屬結(jié)構(gòu)，輔助動(dòng)電極穿過觸發(fā)孔時(shí)通過輔助金屬結(jié)構(gòu)與輔助靜電極接觸導(dǎo)通。

其中主動(dòng)電極設(shè)置在主靜電極和輔助靜電極之間，且主動(dòng)電極在主靜電極和輔助靜電極之間進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。