小电弧大电流直流开关

摘要

本发明公开了一种的小电弧大电流直流开关。它包括交流电源、调压调频装置、变压器、直流开关触头、电容、负载，交流电源与调压调频装置的一端相接，调压调频装置的另一端与变压器的输出绕组相接，直流开关与变压器的输入绕组串接再与电容并联，再串接于直流电源与负载之间。本发明在大的故障电流工况下断开直流开关时，通过在直流开关触头上叠加相应大小的交流电流，创造出人工过零点，利用叠加电流的负半波幅值很小的特性，触发开关动作，从而有效抑制了电弧的产生，延长开关使用寿命。

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流开关，特别涉及一种小电弧大电流直流开关。

背景技术

现有地铁供电系统中的大电流直流开关柜存在一个普遍的问题，即故障跳闸时产生的电弧严重影响开关柜的使用寿命。国外产品一般是故障跳闸两次后就必须进行更换，而国内产品仅仅能承受一次跳闸。在直流开关故障跳闸后，开关本身已经被电弧烧损就必须更换，而直流开关的更换直接影响地铁的正常运营。国内地铁已经多次由于大电流直流开关的损坏导致地铁区段不能供电而停运，产生了很大的经济损失和社会影响。现有的大电流直流开关柜最关键的技术问题是如何解决直流电弧的问题。由于城轨中的直流开关柜动作时都是有载分闸的，动作电流非常大，而直流不能象交流一样利用电流过零点来灭弧，因此分闸时电弧产生的破坏很大。

发明内容

为了解决现有地铁与轻轨系统中大电流直流开关重复利用率低、造价昂贵导致城轨运行不稳定的技术问题，本发明提供一种小电弧大电流直流开关。本发明不仅能增加大电流直流开关故障跳闸后重复利用的次数，还能大大降低产品生产成本，保证城轨系统安全稳定运行，节约相关企业的运营成本。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：包括交流电源、调压调频装置、变压器、直流开关触头、电容、负载，交流电源与调压调频装置的一端相接，调压调频装置的另一端与变压器的输出绕组相接，直流开关与变压器的输入绕组串接再与电容并联，再串接于直流电源与负载之间。

上述的小电弧大电流直流开关中，所述电容与变压器形成串联谐振。

本发明专利的技术效果在于：本发明采用将流经直流开关的直流故障电流叠加到谐振电流上后，使得谐振电流往上抬升，因而正半波很大，负半波非常小，这样，就产生了人工过零点，在电流负半波内的合适时刻触发直流开关使之分断，使得产生的电弧非常小，避免对开关触头的损害，基本消除电弧对开关触头的破坏，从而延长大电流直流开关的使用寿命。

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

附图说明

图1为本发明的结构图。

图2是本发明中调谐调频装置采用的交交变频电路。

图3(a)是单独的直流故障电流，(b)是人工交流电流与直流故障电流的叠加。

具体实施方式

参见图1，本发明包括交流电源1、直流电源2、直流开关触头3、调压调频装置4、变压器5、电容6、负载7。交流电源1与调压调频装置4的一端相接，调压调频装置4的另一端与变压器5的输出绕组相接，直流开关3与变压器5的输入绕组串接再与电容6并联，再串接于直流电源2与负载7之间。

当配套保护系统测量出故障(例如负载短路)发生时流经直流开关的瞬间电流，调压调频装置快速产生出相应幅值的交流电压，该电压加到直流开关、电容和变压器次边的电抗组成的回路中，如果电容C和电抗L在角频率ω时满足$C=\frac{1}{{\omega }^{2}L},$则在此回路中将形成串联谐振。

如图3(b)所示，流经直流开关的直流故障电流叠加到该谐振电流上后，使得谐振电流往上抬升，因而正半波很大，负半波非常小，这样，就产生了人工过零点。在电流负半波内的合适时刻触发直流开关使之分断，使得产生的电弧非常小，避免对开关触头的损害。通过选择合适的交流电源频率，配合机械开关的灵敏动作，能将电弧控制在很理想的范围内。该方案结合传统的灭弧技术，能将电弧控制在很小的范围内，基本消除电弧对开关触头的破坏，从而延长大电流直流开关的使用寿命。